DE1751943C3 - Spielausgleichsvorrichtung im Bereich des Ventilbetätigungsgestänges von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spielausgleichsvorrichtung im Bereich des Ventilbetätigungsgestänges von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilbetätigungshebel und einer diesen unterstützenden Achse, wobei in einer in einem Bauelement des Gestänges ausgebildeten Kammer ein mit einer Keilfläche versehenes erstes Bauteil geführt ist, das von Stellmittel axial bewegbar ist und dessen Keilfläche an einer Keilfläche eines im Winkel zum ersten 3auteil durch das Bauelement axial beweglich geführten, eine Lagerstelle für ein Gestängeteil aufweisenden zweiten Bauteils anliegt.

Übliche Kolbenmotoren, insbesondere solche mit obenliegenden Nockenwellen und Ventilen, haben allgemein wegen räumlicher Beschränkungen keine (hydraulischen) Ventilspiel-Kinstell- oder -Ausgleichs vorrichtungen. Die (hydraulischen) Ventilspiclausgleichsvorrichtungen, welche gelegentlich für solche Ventilsteuerungen vorgesehen wurden, waren modifizierte Gestaltungen von Ventilspielausgleichsvorrich- 6s tungen von Motoren, deren Nockenwelle im Motorblock untergebracht ist.

Typischerweise waren diese Einstellvorrichtungen oberhalb der Kipphebel eingebaut, wo sie am Kipphebel-Befestigungsbolzen verankert waren oder einem auf dem Zylinderkopf befestigten Auflager. Selbstverständlich vergrößern derartige Konstruktionen die Baugröße der Motoren beträchtlich. Weiterhin waren Bohrungen oder äußere Leitungen erforderlich, um das Motorenöl unier Druck an die Einstellvorrich tung heranzubringen; dadurch würden die Bauteile und Zubehörteile zahlreich und deren Kosten hoch.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Verringerung der Bauhöhe von Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen mit obenliegender Nockenwelle, mit Spielausgleichsvorrichtungen zu bewirken.

Ausgehend von der Spielausgleichsvorrichtung der eingangs geschilderten Art besteht die Lösung dieser Aufgabe erlindungsgemäß darin, daß das Bauelement die Achse ist und auf dem zweiten Bauteil der Ventilbeüätigungshebel gelagert ist.

Obwohl eine Spielausgleichseinrichtung mit Keilpaarung bereits aus der DT-PS 6 28 412 bekannt war, wurden die bekannten stationär angeordneten Spielausgleichseinrichtungen entweder parallel zu den Gestängeteilen angeordnet, an denen Spiel auftrat, oder sie bedurften, wenn sie z. B. senkrecht hierzu angeordnet waren, einer aufwendigen Übertragungsanordnung. Der Umlenkung des Spielausgleichs über eine Keilpaarung wurde offensichtlich von der Fachwelt ein erhebliches Mißtrauen entgegengebracht.

Dieses Mißtrauen ist neben weiteren Gründen insbesondere daraus herzuleiten, daß bei einer Spielausgleichseinrichtung mit Keilpaarung ein Gleiten der Keilflächen notwendig ist, was bei flachen Keilwinkeln und hohen Kräften nicht immer gewährleistet werden kann, insbesondere, wenn die Anordnung stationär erfolgt. Bei bewegter Anordnung wirken einem eventuellen Haften der Keilflächen die wechselnden Fliehkräfte entgegen. In nichtvorhersehbarer Weise wurden jedoch Bedenken dieser Art in überraschend einfacher Weise überwunden, indem für eine stationäre Anordnung einer Keilpaarung ein Keilwinkel in der Größenordnung von rund 45 gewählt wurde. Es ergibt sich bei derartigen Keilwinkeln eine sichere Funktion der stationären Keilpaarung.

Die Erfindung ergibt also eine Ventilspielausgleichsvorrichtung als integrales Teil einer Kipphebelachse. Die Ventilspieleinstellvorrichtung wird vorzugsweise hydraulisch angetrieben und ist besonders günstig für die Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen mit obenliegenden Nockenwellen und Ventilen wegen der hier vorherrschenden räumlichen Beschränkungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Zylinderkopfes mit obenliegender Nockenwelle und obenliegenden Ventilen sowie einer Kipphebelachse, in der die Ventilspieleinstellvorrichtung untergebracht ist;

Fig.2 ist eine Schnittansicht entlang 2-2 von Fig. 1, welche die Beziehung der Teile darstellt, die die Ventilspieleinstellvorrichtung bildet.

In Fig. 1 ist der Zylinderkopf mit der Ziffer 10 bezeichnet. Eine Nockenwelle 12 ist drehbar auf der einen Seite des Kopfes gelagert und ein hin- und hergehendes Tellerventil mit seinem Ventilschaft 14 auf der anderen Seite angebracht. Eine übliche Ventilfeder 16 ist konzentrisch um den Ventilschaft 14 gelagert und drückt auf einen Feder'eller 18, der am Ventilschaft mittels der Befestigungen 20 befestigt ist. Zwischen Nockenwelle und Ventil ist ein Lagerständer 22

angeordnet Ständer 22 trägt die Kipphebelachse 4. Das Ende der Kipphebelachse 24 ist durch einen Schraubstopfen 28 abgeschlossen.

Gemäß F i g. 2 ist die Achse 24 am Ständer 22 mittels einer Schraube 30, welche durch die ungefähre Mitte der Welle geht, befestigt Kammern 32 und 32' sind in jedem Ende der Achse 24 vorhanden, und die inneren Enden der Kammern sind verbunden mittels einer Bohrung 34 und zn die Druckseite der Motorölpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen. Eine ringförmige Nut 35 führt öl um den Schraubenbolzen 30 herum. Die Ausgänge der Bohrung 34 in die Kammern 32 und 32' sind kegelförmig bei 36 und 36' ausgebildet In diesen kegelförmigen Bohrungen welche Ventilsitze darstellen, liegen Ventilkugeln 38 und 38'. Federteller 40 und 40' liegen in den inneren Enden der Kammern 32 und 32'. um die Ventilkugeln unmittelbar in ihren kegelförmigen Sitzen festzuhalten.

Kolben 42 und 42' sind verschiebbar in den beireffenden Kammern angeordnet. Jeder Kolben hai eine innere Fläche 44 und 44', welche dem Öldruck ausgesetzt ist. und eine Fläche 46 und 46', abgeschrägt zur Achse der Kipphebelachse 24, auf der gegenüberliegenden Seite. Öffnungen 48 und 48' sind angebracht in der Wandung der Achse 24. welche dem Zylinderkopf 10 zugekehrt ist, außerhalb des betreffenden Kolbens. und ein Folgeglied 50, 50' sitzt verschiebbar in der betreffenden Öffnung. Die inneren Flächen 52 und 52' der Folgeglieder 50 und 50' sind ebenso zrr Achse der Kipphebelachse 24 abgeschrägt, deren Winkel mit denen der Flächen 46 und 46' korrespondieren. Fläche 52 steht in gleitendem Kontakt mit Fläche 46 und Fläche 52' steht in gleitendem Kontakt mit Fläche 46'. Die unteren Flächen 54 und 54' der Glieder 50 und 50' sind in einem geringen Abstand außerhalb der Kipphebelachse 24 angeordnet.

Eine Druckfeder 56 befindet sich zwischen Fläche 44 und Federteller 40 und eine Druckfeder 56' befindet sich zwischen Fläche 44' und Federteller 40'. Ein Stopfen 28 und ein entsprechender Stopfen 28' verschließen die Enden der betreffenden Kammern 32 und 32'. Äußere plane Gegenlager 58 und 58' sind an den äußeren Flächen der Achse 24 nahe deren zentralem Teil ausgebildet. Unterlegscheiben 60 und 60' liegen gegen die entsprechenden Auflager und der Kipphebel 26 und der Kipphebel 26' liegen gegen die betreffenden Unterlegscheiben an. Außerhalb der Kipphebel sind weitere Unterlegscheiben 62 und 62', welche durch die Aufnahmehülsen 64 und 64' festgehalten werden. Die Aufnahmehülsen werden durch die Splinte 66 und 66'. welche durch entsprechende Bohn-ngen in Wellenvand und Abschlußstopfen geführt werden, festgehalten.

Beim Betrieb bewirkt die Drehung der Nockenwelle 12 über die Kipphebel 26 und 26' eine hin- und hergehende Bewegung der Ventile mil ihren Schäften 14 und 14' in üblicher Weise, wobei die Kipphebel um die Achse 24 schwingen.

Durch Herstellungstoleranzen, thermische Ausdehnung usw. existiert eine gewisse Spannungslosigkeit oder Spiel zwischen Nockenwelle, Kipphebeln und Ventilschäften. Gewöhnlich ist dieses Spiel kleiner als einige tausendstel Zentimeter, jedoch ist dieswer Betrag ausreichend, um Geräusch, überstarke Abnutzung und Störungen im Betrieb der Maschine hervorzurufen.

Die Vmtilspiclsiiusgleichsvorriehtung beseitigt das Spiel in der folgenden Weise: Wenn das Ventil geschlossen ist — dies ist der Fall, wenn die Erhebung der Nockenwelle sich nicht im Eingriff mit dem Kipphebel befindet —. hebt unter Druck stehendes Motoröl über die Bohrung 34 die Ventilkugeln 38 und 38' ab und gelangt in die Kammern 32 und 32' durch entsprechende Öffnungen in den Federtellern 40 und 40'. Das öl übt einen hydraulischen Druck auf die Flächen 44 und 44' aus, wodurch die Kolben 42 und 42' axial nach außen gedrückt werden. Die Kolben 42 und 42' veranlassen nun über die Flächen 46 und 46' die Bauteile 50 und 50' zu einer radialen Abwärtsbewegung. Die Bauteile 50 und 50' wirken auf die belasteten Seiten, welche in diesem Fall die unteren Teile der Kipphebel 26 und 26' sind; drängen diese Kipphebel abwärts und schließen dadurch das Spiel, das sich im Ventilgestänge befindet, aus. Um eine konventionelle Spielausgleichswirkung zu erreichen, ist der Hydraulikdruck nicht so groß, daß er die Ventilfederkraft überwinden kann.

Wenn die Erhebung der Nockenwelle sich in Kontakt mit dem Kipphebel 26 dreht, schwingt der Kipphebel um die Achse herum, so daß die hin- und hergehende Bewegung des Ventils beginnt. Die zunehmende Kraft am Kipphebel drängt den Kipphebel nach oben und wird durch Glied 50. die Ebenen 52 und 46 auf den Kolben 42 übermittelt. Der Kolben 42 erhöht den Druck in der Kammer 32, und der erhöhte Druck preßt die Ventilkugel 38 gegen ihren Sitz und verhindert somit den Ausfluß von öl aus der Kammer und dadurch das Zurückgehen der Einstellvorrichtung. Die fortgesetzte Drehbewegung der Nockenwelle bewirkt über den Kipphebel die hin- und hergehende Bewegung des Ventils.

Ein genügender Spielraum besteht zwischen Kolben 42 Bauteil 50 und Kammer 32, der ermöglicht, daß kleine Ölmengen aus der Kammer 32 gelangen können. Dieses Lecköl verhindert, daß die Ausgleichsvorrichtung übereingestellt wird, was das Ventil 14 am Schließen hindern würde, wenn die Erhebung der Nockenwelle nicht im Eingriff mit dem Kipphebel ist. Zusätzlich sorgt das Lecköl für die Schmierung der Flächen, welche Relativbewegungen ausführen, wie die Flächen 46, 52 und 54. Wenn das Ventil geöffnet und geschlossen hat, wird wiederum Drucköl in die Kammer 32 gefördert, um Leckverluste und eventuelle Spielzunahme zu kompensieren. Eine gleiche Wirkung gleicht auch den Kipphebel 26' gegen irgendein Spiel in diesem Ventilgestänge aus.

Ein Durchflußkanal kann im Kolben 42 angebracht werden, um Schmieröl von Kammer 32 zu den Flächen 46 und 52 zu führen. Irgendein federndes oder einstellbares Bauteil kann anstelle der hydraulischen Flüssigkeit zum Verstellen des Kolbens verwendet werden. Eine Relativbewegung zwischen Kipphebel 26 und Bauteil 50 kann beseitigt werden, die Flächen 46 und 52 können plankovc\ respektive plankonkav ausgebildet werden, so daß die Kippbewegung des Kipphebels eine Relativbewegung an den Flächen 46 und 52 anstelle von Fläche 54 he, vorruft. Die Flächen 46 und 52 sind vorzugsweise um 45° relativ zur Achse der Welle 24 geneigt, jedoch können andere Winkel angewandt werden, um die Ventilspieknisgleiehsvorrichtung besonderen VentilgesUinge-Churakteristiken anzupassen. So vermindern Winkel kleiner als 45" den Anteil der hydraulischen Kraft, die auf den Kipphebel wirkt, wählend Winkel größer als 45" diesen Anteil vergrößern. Das Umgekehrte gilt für zurückgehende Kräfte, welche durch Bauteil 50 vom Kipphebel übermittelt werden.

μ 1 Blatt Zciclinuncen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   L Spielausgleichsvorrichtung im Bereich des Ventilbetätigungsgestänges von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilbetätigungshebel und einer diesen unterstützenden Achse, wobei in einer in einem Bauelement des Gestänges ausgebildeten Kammer ein mit einer Keilfläche versehenes erstes Bauteil geführt ist, das von Siellmitteln axial bewegbar ist und dessen Keilfläche an einer Keilfläche eines im Winkel zum ersten Bauteil durch das Bauelement axial beweglich geführten, eine Lagerstelle für ein Gestängeieil aufweisenden zweiten Bauteils anliegt, dädurcii gekennzeichnet, daß das Bauelement die Achse (24) ist und auf dem zweiten Bauteil (50) der Ventilbetätigungshebet (26) gelagert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (42 und 42') in axialer Richtung der Achse (24) beweglich ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (50 und 50') durch eine öffnung (48 und 48') der Achse (24) ragt und seine Stirnfläche der belasteten Seite des Ventilbetätigungshebels (26 und 26') zugekehrt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Mittel zur Verstellung des ersten Bauteils (42 und 42') angewandt sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (24) eine Kammer (32 und 32') für Hydraulikflüssigkeit enthält und die Lage des zweiten Bauteils (50 und 50') in der öffnung (48 und 48') durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit auf den Kolben (42 und 42') festgelegt ist.
6. b. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (32) und das Ventil obenliegend sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (24) jeweils eine Katr mer (32 und 32') auf jeder Seite der Befestigung (22) enthält.