DE1750531A1 - Einrichtung zum Ausgleich von Achsabweichungen zwischen einer Nockenwelle und einem von ihr bewegten Hebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausgleich von Achsabweichungen, insbesondere von Winkeldifferenzen, zwischen der Achse einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors und der Schwenkachse eines von ihr bewegten Hebels eines Ventiltriebes, wie z.B. eines Kipphebels oder Schwinghebels.

Achsabweichungen zwischen einer Nockenwelle und den dazugehörigen Hebeln können sowohl durch Montage- und/oder Herstellungsungenauigkeiten auftreten, als auch konstruktiv bedingt sein. Herstellungs- oder Montageungenauigkeiten können nur durch besondere Sorgfalt vermieden werden. Um konstruktiv bedingte Achsabweichungen, insbesondere Winkeldifferenzen zwischen der Achse der Nockenwelle und den Achsen von Kipphebeln oder Schwinghebeln räumlich versetzt zueinander angeordneter Ventile ausgleichen zu können, sind besondere Hebelsysteme bekanntgeworden, die jedoch sehr aufwendig und teuer und infolge ihrer Anfälligkeit auch für die Betriebssicherheit des Verbrennungsmotors nachteilig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die Herstellungs- und Montageungenauigkeiten sowie konstruktiv bedingte Achs- oder Maßabweichungen mit einfachsten Mitteln ausgeglichen werden können. Die Erfindung besteht darin, daß zwischen Nockenwelle und Hebel ein Ausgleichselement vorgesehen ist, das eine Anlauffläche für den Nocken aufweist und um eine Achse senkrecht zur Nockenwelle drehbar in dem Hebel angeordnet ist. Durch die Drehbarkeit des Ausgleichselementes und die damit verbundene Orientierung zur Nockenwelle wird auch bei Winkeldifferenzen zwischen der Achse der Nockenwelle und der Achse des Hebels eine genaue Bewegungsübertragung gewährleistet.

In baulich äußerst vorteilhafter Weise kann der in dem Hebel angeordnete Teil des Ausgleichselementes senkrecht zur Nockenwelle rollenartig ausgebildet sein und in einer entsprechenden Ausnehmung des Hebels gleiten, während er parallel zur Nockenwelle in einer Gleit- oder Laufsitzpassung gehalten ist. Zweckmäßigerweise kann auch hier die Anlauffläche des Ausgleichselementes für den Nocken zur Erzielung kleiner Massen gewölbt sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausgleichselemente in den Kipphebeln von sphärisch an einem kalottenartig ausgebildeten Zylinderkopf angeordneten Ventilen vorgesehen sein. Dabei ist es zweckmäßig, die Achsen der Kipphebel - in der Draufsicht gesehen - parallel zu der oben liegenden Nockenwelle anzuordnen. Die erfindungsgemäßen Ausgleichselemente genügen bei dieser Ausführungsform, um die bei kalottenartig ausgebildeten Zylinderköpfen zwangsläufig durch die räumliche Anordnung der Ventile vorhandenen Winkeldifferenzen zwischen der Nockenwellenachse und den Achsen der Kipp- oder Schwinghebel auszugleichen, wobei es für die Bewegungsverhältnisse vorteilhaft ist, wenn bei halbem Nockenhub die Drehachse des Ausgleichselementes senkrecht zur Nockenwellenachse angestellt ist. Die vielfältigen Vorteile, die mit einem gewölbten Zylinderkopfboden und sphärisch angeordneten Ventilen verbunden sind und seit jeher einen großen Anreiz für Konstrukteure bildeten, können hierdurch verwirklicht werden. Die Kompliziertheit und der Aufwand der bekanntgewordenen Ventilsteuerungen machten bisher jedoch immer wieder Kompromisse oder Ausweichlösungen nötig, durch die die genannten Vorteile mehr oder weniger wieder aufgehoben wurden. Die wenigen bekanntgewordenen Konstruktionen, z. B. für Rennmotoren, die konsequent eine sphärische Anordnung von vier Ventilen verwirklichten, bedienten sich stets zweier Nockenwellen und zweier Kipp- bzw. Schlepphebel je ein Ventil mit dazwischenliegender gelenkiger Druckstange, die die verschiedenen Bewegungsebenen des Nockens und des Ventiles überbrücken mußten.

Durch die erfindungsgemäßen Ausgleichselemente wird eine entscheidende Vereinfachung einer derartigen Steuerung erzielt, die dadurch für ein breites Feld hochtouriger Fahrzeugmotoren interessant wird, da beispielsweise auch bei vier Ventilen nur eine oben liegende Nockenwelle und nur ein Hebel je Ventil vorgesehen werden müssen.

In weiterer AusgestaItung der Erfindung können die Ausgleichselemente in einem Doppelhebel eines zwangsgesteuerten Ventiltriebes angeordnet sein. Die Ausgleichselemente können in ihrem rollenartigen, im Hebel gleitend eingebetteten Teil immer gleich ausgebildet sein, während die aus den Armen des Doppelhebels herausragenden, die Anlaufflächen aufweisenden Teile unterschiedlicher Höhe aufweisen. Außer den bereits beschriebenen Anwendungen bringen die erfindungsgemäßen Ausgleichselemente bei dieser Anordnung noch den erheblichen Vorteil, daß durch Ausgleichselemente verschiedener Höhe das Ventilspiel einer derartigen Zwangssteuerung in äußerst einfacher Weise eingestellt werden kann.

Um eine Schmierung der Nockenflächen zu erhalten, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die den rollenartig ausgebildeten Teil der Ausgleichselemente aufnehmenden Ausnehmungen der Hebel an eine Druckölleitung angeschlossen sein und die

Unterseite und die Stirnseiten des rollenartigen Teiles können mit als Spritzdüsen wirkenden Nuten versehen sein.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Ventiltrieb für sphärisch angeordnete Ventile,

Fig. 2 einen Teilschnitt des Ventiltriebes nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgerüsteten, zwangsgesteuerten Ventiltriebes.

Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Zylinderkopf 1 ist mit einem kalottenartig ausgebildeten Boden versehen, in dem die Ventile 2 und 3 sphärisch angeordnet sind. Das Einlaßventil 2 und das Auslaßventil 3 werden in üblicher Weise durch sich auf dem Zylinderkopf 1 abstützende Schraubenfedern 4 in der Schließstellung gehalten und von einer gemeinsamen Nockenwelle 5 über zwischengeschaltete Kipphebel 6 und 7 geöffnet. Die sphärische Anordnung der Ventile 2 und 3 bedingt, daß die Nockenwelle 5 zu der Achse 8 der Kipphebel 6 und 7 eine Winkeldifferenz aufweist.

Zum Ausgleich der Winkeldifferenz zwischen Nockenwelle 5 und der Achse 8 der Hebel 6 und 7 sind diese mit je einem als Ausgleichsstein ausgebildeten Ausgleichselement 9 ausgerüstet, das in den Hebeln 6 und 7 um eine Achse senkrecht zu der Nockenwelle 5 drehbar angeordnet ist und somit eine Orientierung zu den Nocken 10 gestattet. Der in den Hebeln 6 und 7 angeordnete Teil 11 der Ausgleichselemente 9 ist senkrecht zu der Nockenwelle 5 rollenartig ausgebildet und gleitet in einer entsprechenden Ausnehmung der Hebel 6 und 7. Parallel zur Nockenwelle 5 sind die Ausgleichselemente 9 in einem Gleit- oder Laufsitz eingepaßt. Die Anlaufflächen 12 der Ausgleichselemente 9 für den Nocken 10 sind gewölbt ausgebildet (Fig. 2).

Um eine rationelle Fertigung und Anordnung der Ausgleichselemente mitsamt der Kipphebel 6 und 7 zu ermöglichen, sind die Achsen 8 der Kipphebel 6 und 7 - in der Draufsicht gesehen - parallel zu der Nockenwelle 5 angeordnet. Hierdurch wird es möglich, günstige Bewegungsverhältnisse zu erzielen, wenn in der Stellung bei halbem Ventilhub die Drehachse des Ausgleichselementes 9 senkrecht zur Nockenwellenachse 5 ausgerichtet ist.

Der gleiche Effekt läßt sich selbstverständlich auch erzielen, wenn die Achsen der Kipp- bzw. Schwinghebel - in der Draufsicht gesehen - rechtwinklig zu der Nockenwelle 5 liegen, da auch dann eindeutige Verhältnisse vorliegen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist schematisch eine Zwangssteuerung für ein Ventil 13 eines Hochleistungsmotors dargestellt. Hierbei weisen das Schaftende 15 des Ventiles 13 und der Doppelhebel 16 Einrichtungen zur zwangsweisen Mitnahme des Ventils in beide Richtungen auf. Das zwangsweise Öffnen und Schließen des Ventils 13 erfolgt durch zwei nebeneinanderliegende Nocken einer Nockenwelle 17, dem Normal- und dem Reziproknocken, die jeweils an einem Hebelarm 18 bzw. 19 des Doppelhebels 16 angreifen. Zwischen den Nocken und den Armen 18, 19 des Doppelhebels 16 sind die Ausgleichselemente 9 angeordnet, die über die bereits beschriebenen Funktionen hinaus durch die Verwendung von Ausgleichselementen 9 unterschiedlicher Höhe, das Einstellen des notwendigen Ventilspiels erlauben. Dabei finden Ausgleichselemente 9 Verwendung, deren rollenartige, in dem Doppelhebel gleitende Teile 11 immer gleich ausgebildet sind, während die aus dem Doppelhebel 16 herausragenden, die Anlaufflächen 12 aufweisenden Teile unterschiedliche Höhe aufweisen.

Um die Nockenflächen zu schmieren, können die den rollenartigen Teil 11 der Ausgleichselemente 9 aufnehmenden Ausnehmungen der Hebel 6 und 7 bzw. 16 mit Drucköl versorgt werden, während der rollenartige Teil 11 auf seiner Unterseite und an seinen beiden Stirnseiten mit Nuten versehen sind, die als Spritzdüsen wirken.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Ausgleich von Achsabweichungen, insbesondere von beabsichtigten Winkeldifferenzen, zwischen der Achse einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotores und der Schwenkachse eines von ihr bewegten Hebels eines Ventiltriebes, wie eines Kipphebels oder Schwinghebels, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Nockenwelle (5, 17) und Hebel (6, 7; 16) ein Ausgleichselement (9) vorgesehen ist, das eine Anlauffläche (12) für den Nocken (10) aufweist und um eine Achse senkrecht zur Nockenwelle (5, 17) drehbar in dem Hebel (6, 7; 16) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hebel (6, 7; 16) angeordnete Teil (11) des Ausgleichselementes (9) senkrecht zu der Nockenwelle (5, 17) rollenartig ausgebildet ist, und in einer entsprechenden Ausnehmung des Hebels gleitet, während er parallel zu der Nockenwelle in einer Gleit- oder Laufsitzpassung gehalten ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauffläche (12) des Ausgleichselementes (9) für den Nocken (10) gewölbt ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichselemente in den Kipphebeln (6, 7) von sphärisch an einem kalottenartig ausgebildeten

Zylinderkopf (1) angeordneten Ventilen (2, 3) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (8) der Kipphebel (6, 7) - in der Draufsicht gesehen - parallel zu der oben liegenden Nockenwelle (5) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichselemente (9) in einem Doppelhebel (16) eines zwangsgesteuerten Ventiltriebes angeordnet sind.

7. Einrichtungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichselemente (9) in ihrem rollenartigen, im Hebel gleitend eingebetteten Teil (11), immer gleich ausgebildet sind, während die aus den Armen (18, 19) des Doppelhebels (16) herausragenden, die Anlaufflächen (12) aufweisenden Teile unterschiedliche Höhen aufweisen.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den rollenartig ausgebildeten Teil (11) der Ausgleichselemente (9) aufnehmenden Ausnehmungen der Hebel (6, 7, 16) an eine Druckölleitung angeschlossen sind und die Unterseite und die Stirnseiten des rollenartigen Teiles (11) mit als Spritzdüsen wirkenden Nuten versehen sind.