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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen
mit wenigstens einer Zylinderreihe, die je Zylinder vier V-förmig radial hängende
Ventile enthält, nämlich jeweils einander gegenüberliegend zwei Ein- und zwei Auslaßventile,
wobei die von den Achsen der einander gegenüberliegenden Ventile bestimmten, sich
etwa im rechten Winkel kreuzenden Ebenen gegenüber der Längsmittelebene einer Zylinderreihe
bzw. den durch die Zylinderachsen laufenden Querebenen um einen Winkel von etwa
15 bis 30° um die Zylinderachsen gedreht sind und wobei die auf einer Seite der
Längsmittelebene in zwei Reihen angeordneten Ventile von einer gemeinsamen Nockenwelle
über Zwischenglieder betätigt werden.
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Eine solche Ventilsteuerung weist in Länge und Breite keinen größeren
Platzbedarf auf als Bauarten mit zwei quer zur Längsmittelebene V-förmig hängenden
Ventilen je Zylinder. Sie ermöglicht gegenüber diesen sowohl für Vollast- als auch
für Teillastbetrieb günstigere Gaswechselverhältnisse und damit hohe spezifische
Leistung durch guten Füllungsgrad, auch bei höchsten Drehzahlen, sowie hohe Drehmomentwerte
schon ab relativ niedrigen Drehzahlen. Die hin- und hergehenden Massen dieser Ventilsteuerung
sind sehr gering, da insbesondere die einzelnen Ventile im Verhältnis zum Zylindervolumen
klein sind, was einer hohen Drehzahlfestigkeit zugute kommt.
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Eine bekannte Ausführung dieser Bauart nach der österreichischen Patentschrift
174 503 weist noch den Nachteil eines verwickelten Aufbaus auf, insbesondere bezüglich
Zahl und räumlicher Anordnung der Schwinghebellagerstellen. Außerdem ist hierbei
eine sehr erhebliche Bauhöhe durch lange Stoßstangen zwischen den beiden einVentil
antreibendenSchwinghebeln sowie eine ausladende Anordnung der Schwinghebel gegeben.
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Durch das nicht vorveröffentlichtePatent 1243 459 wurde eine Ventilsteuerung
dieser Bauart vorgeschlagen, die sowohl den Aufbau vereinfacht als auch die Bauhöhe
verringert. Bei Herausführen jeweils eines gleichartigen Kanalpaares je Zylinder
in zur Zylinderachse paralleler Richtung ergibt jedoch auch diese Bauart noch eine
zum Teil störend große Bauhöhe der gesamte Brennkraftmaschine, weil entweder bei
Ausbildung der genannten Kanäle als Einlaßkanäle die Einrichtungen zur Gemischbildung,
wie Vergaser oder sonstige Saugrohrdrosselvorrichtungen und Ansaugstutzen, über
den eigentlichen Zylinderkopf wesentlich hinausragen oder bei Ausbildung dieser
genannten Kanäle als Auslaßkanäle durch die Länge des im Zylinderkopf ausgebildeten
Kanalteils eine schädlich hohe Aufhetzung des Zylinderkopfs gegeben ist und auch
die an den Zylinderkopf anschließenden Abgasleitungen eine störende Gesamtbauhöhe
der Brennkraftmaschine ergeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen. Ausgehend
von der eingangs geschilderten Bauart besteht die Erfindung in den im Hauptanspruchskennzeichen
angegebenen Merkmalen.
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Dabei werden -die beim älteren Patent gegebenen Vorteile eines übersichtlichen,
raumsparenden und dabei kinematisch richtigen Aufbaus der Steuerelemente mit ihren
Lagerstellen beibehalten, und auch die geringe Baubreite des Zylinderkopfs kann
in einem nicht wesentlich vergrößerten Maß beibehalten werden. Allein durch Tieferlegen
der Nockenwellen ist die Erfindungsaufgabe nicht lösbar, weil dabei kinematisch
ungünstige Verhältnisse entstehen.
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In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands
gekennzeichnet.
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Die Zeichnung enthält zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt eine Ventilsteuerung für einen mehrzylindrigen Reihenmotor
in schematischer Draufsicht, F i g. 2 eine Queransicht der Ventilsteuerung nach
Fig. 1, F i g. 3 eine Teilseitenansicht in Richtung III in Fig.2. F i g. 4 eine
andere Ausführung der Ventilsteuerung nach F i g. 1, gleichfalls in schematischer
Draufsicht und F i g. 5 eine Queransicht der Ventilsteuerung nach Fig. 4.
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Für jeden Zylinder 1 einer Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine
ist ein etwa halbkugelförmiger Verbrennungsraum 2 mit je vier Ventilen 3, 4 vorgesehen.
Jeweils einander gegenüberliegend sind zwei Ventile als Einlaßventile 3 ausgebildet.
Ebenfalls einander gegenüberliegend sind die Auslaßventile 4 angeordnet. Die Ventilschäfte
3', 4' und Ventilführungen 3", 4" aller Ventile 3, 4 sind schräg auseinanderstrebend
angeordnet und bilden in Draufsicht gesehen je Zylinder 1 ein rechtwinkliges Kreuz
(gedrehte Längsebenen 5 und gedrehte Querebenen 6). Gegenüber der Längsmittelebene
1" der Zylinderreihe sind die Ventile 3, 4 bzw. das von den Ebenen 5, 6 gebildete
Kreuz um einen Winkel von etwa 20 bis 25° verdreht, so daß die Zylinder 1 unbehindert
von den Ventilen 3,4 und deren Federn 7 so eng aneinanderstehen, wie dies aus anderen
konstruktiven Gründen vertretbar ist. Die Ventilschäfte 3', 4' und die zugehörigen
Ventilfedern 7 eines Zylinders 1 greifen dabei zwischen die Ventilschäfte 3', 4'
und Ventilfedern 7 des bzw. der jeweils benachbarten Zylinder 1 ein, ohne
diese in ihrer Bewegungsfreiheit zu beeinträchtigen. Zur Steuerung der Ventile 3,
4 ist zu beiden Seiten der Längsmittelebene 1" der Zylinderreihe je eine Nockenwelle
9 angeordnet, und zwar etwa in (F i g. 1 bis 3) den oder knapp seitlich außerhalb
(F i g. 4 und 5) der schrägen Längsebenen 11, die von den Ventilschäften 4' der
Auslaßventile 4 bestimmt sind.
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Zwischen den Nockenwellen 9 und den Auslaßventilen 4 sind nach den
F i g. 1 bis 3 Schlepphebel 12 eingeschaltet, die jeweils in einer Querebene 11'
(F i g. 3) des zugehörigen Ventils 4 und je Ventilreihe mittels einzelner in einer
gemeinsamen, zur Längsebene 11 dieser Ventilreihe parallelen schrägen Längsebene
13 angeordneter Lagerachsen 14 gelagert sind. Zum Ausgleich der schrägen Winkelstellung
der Nockenwelle 9 und der Auslaßventile 4 zueinander sind die Gleitflächen 12' der
Schlepphebel 12 für die Nockenwelle 9 schräg zu ihren Lagerachsen 14 angeordnet.
Die Gleitflächen 12" der Schlepphebel 12, die mit den Stirnseiten der Ventilschäfte
4' in Berührung stehen, sind in üblicher Weise zylindrisch ausgebildet und parallel
zu den Lagerachsen 14 der Schlepphebel 12 angeordnet.
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Zwischen den Nockenwellen 9 und den Einlaßventilen 3 sind zur Übertragung
der Ventästeuerbewegungen je Ventil zwei Schwinghebel 15,16 vorgesehen, die unmittelbar
miteinander in Antriebsverbindung
stehen. An der Nockenwelle 9
greifen Schlepphebel 15 an, die parallel zur Nockenwelle 9 durch etwa in der schrägen
Längsebene 11 der Auslaßventile 4 zwischen Nockenwelle 9 und Brennraum 2 angeordnete
Lagerachsen 17 geführt sind. Die Schwinghebel 16 sind als Winkelhebel ausgebildet
und deren Lagerachsen 18 in schrägliegenden Querebenen der Einlaßventile 3 und innerhalb
dieser Querebenen beiderseits der Längsmittelebene 1" der Zylinderreihe in je einer
parallelen Längsebene 19 angeordnet. Diese Winkelhebel 16 leiten die Steuerbewegungen
unmittelbar von den Schlepphebeln 15 auf die Einlaßventile 3 weiter. Die Berührungsflächen
15' und 15" des Schlepphebels 15 mit der Nockenwelle 9 einerseits und dem Winkelhebel
16 andererseits sind eben ausgeführt. Dagegen sind die Berührungsflächen 16' und
16" des Winkelhebels 16 mit dem Schlepphebel 15 ballig und mit der Stirnfläche
des Ventilschafts 3' zylindrisch gewölbt, so daß sich jeweils eine Abwälzbewegung
ergibt.
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Um eine noch günstigere Kraftübertragung zwischen den Schlepphebeln
15 und den Winkelhebeln 16 durch flächige Anlage zu gewährleisten, kann jeweils
an derBerührungsstelle eine abgeflachteKugel in eine Kugelpfanne eines Schwinghebels
15 oder 16 beweglich eingesetzt und die Berührungsfläche des zweiten Schwinghebels
eben ausgebildet sein.
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Nach den F i g. 4 und 5 sind zwischen den seitlich außerhalb der Enden
der Ventilschäfte 4' der die äußeren Ventilreihen bildenden Auslaßventile 4 angeordneten
Nockenwellen 9 und den Auslaßventilen 4 zwei Schwinghebel 112 und 212 unmittelbar
hintereinander eingeschaltet. An der Nockenwelle 9 liegt davon der als Winkelhebel
ausgebildete Schwinghebel 212 an, der parallel zur Nockenwelle 9 auf einer seitlich
außerhalb der Reihe der Auslaßventile 4 angeordneten durchgehenden Schwinghebellagerachse
114 zusammen mit den entsprechenden Winkelhebeln 212 der weiteren Auslaßventile
4 derselben Reihe gelagert ist. An der Nockenwelle 9 liegen diese Winkelhebel 212
mit zylindrischen Gleitflächen 212' an. An der Berührungsstelle für den am Ventil
4 anliegenden und als Schlepphebel 112 ausgebildeten zweiten Schwinghebel ist der
Winkelhebel 212 mit einer Kugelpfanne 212" versehen, in die eine abgeflachte Kugel
312 für die flächige Anlage an einer ebenen Gleitfläche 312' des Schlepphebels
112 beweglich eingesetzt ist. Der Schlepphebel 112 weist eine zylindrische Gleitfläche
an seiner Berührungsstelle mit der Stirnfläche des Ventilschafts 4' auf, so daß
sich auch hier eine günstige Kraftübertragung zwischen Schlepphebel 112 und Ventil
4 ergibt. Dieser Schlepphebel 112 ist in üblicher Weise in einer Querebene des Auslaßventilschafts
4' und in einer Ebene 6" etwa parallel zur Zylinderebene 6' so gelagert, daß er
sich im wesentlichen in Längsrichtung der Zylinderreihe erstreckt und somit innerhalb
der schrägen Längsebene 11 liegt.
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Für die Betätigung der innenliegenden Einlaßventile 3 sind Schlepphebel
115 vorgesehen, die gleichachsig zu den Winkelhebeln 212 auf der Schwinghebellagerachse
114 gelagert sind. Diese Schlepphebel 115 weisen ebenfalls zylindrische Gleitflächen
115' für deren Berührung mit der Nockenwelle 9 auf. Dieser Gleitfläche 115' liegt
eine Kugelpfanne 115" gegenüber, in die das kugelige Ende einer Stoßstange 215 eingreift,
die die Verbindung zu einem weiteren als Winkelhebel 116 ausgebildeten Schwinghebel
für den Angriff an den Einlaßventilen 3 herstellt. Der Winkelhebel 116 weist
gleichfalls eine Kugelpfanne 116' für den Eingriff der Stoßstange 215 auf. An der
Stirnfläche des Ventilschafts 3' greift er mit einer zylindrischen Abwälzfläche
116" an. Die Lagerachse 118 des Winkelhebels 116 liegt wiederum in einer Querebene
zu dem von ihm betätigten Ventilschaft 3' und in einer zur Längsmittelebene 1" parallelen
Längsebene 119.
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Der Winkelhebel 116 kann auch unmittelbar über einen Stößel 215' von
der Nockenwelle 9 betätigt werden, wobei der Stößel 215' wie die Stoßstange 215
in einer Querebene der Zylinderreihe etwas schräg zur Längsmittelebene 1" hin ansteigend
angeordnet ist.
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Sowohl die Ventilsteuerung nach den F i g. 1 bis 3 als auch diejenige
nach den F i g. 4 und 5 weist eine äußerst niedrige Bauhöhe auf. Auch die Baubreite
hält sich besonders bei der ersteren Ausführung in den Grenzen von Ventilsteuerungen
für Ventilanordnungen mit zwei oder vier V-förmig quer zur Längsmittelebene 1" angeordneten
Ventilen. Da bei der vorliegenden Ventilanordnung die seitliche Ausladung der Ventile
der äußeren Ventilreihen infolge der Verdrehung des Ventilkreuzes gegenüber den
Längs- und Querebenen schon reduziert ist, ergibt auch die Anordnung nach den F
i g. 4 und 5 eine verhältnismäßig geringe Baubreite. In der Bauhöhe ist diese Anordnung
jedoch noch günstiger als die Anordnung gemäß den F i g. 1 bis 3. Dadurch wird die
Gesamtbauhöhe des Zylinderkopfs ganz besonders gering, so daß die Gaswechselkanäle
sowohl in Richtung der Zylinderachsen 1' als auch radial zu den Zylinderachsen 1'
besonders kurz ausgeführt werden können, falls dies aus thermischen oder auch aus
schwingungstechnischen Gründen sowie insbesondere auch aus Gründen des Einbaus in
Fahrzeuge mit beschränken Raumverhältnissen notwendig sein sollte.
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Trotz der vorstehend genannten Vorteile weist die erfindungsgemäße
Ventilsteuerung jedoch auch hinsichtlich der Übertragung der Ventilbetätigungskräfte
keinerlei Nachteile auf, weil alle übertragungselemente weitgehendst frei von Seiten-
und Biegekräften gestaltet und angeordnet sind bzw. gestaltet werden können, wie
dies aus den gezeigten Ausführungsbeispielen im einzelnen ersichtlich ist.