DE19533107C2

DE19533107C2 - Motor mit obenliegender Nockenwelle (O.H.C.-Motor)

Info

Publication number: DE19533107C2
Application number: DE19533107A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: JP3464715B2; IT1277932B1; ITRM950595A0; JPH0874524A; DE19533107A1; ITRM950595A1; US5706769A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit obenliegender Nockenwelle (O.H.C.-Motor), gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein konventioneller O.H.C.-Motor ist zum Beispiel aus dem Abschnitt "Jidousha Kougaku Zensho", Kapitel 4, Gasmotor, herausgegeben von Sankaidou, und der Offenlegungsschrift der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung JP 50-13820 U bekannt, wobei der Motor eine auf einem Zylinderkopf angeordnete Nockenwelle, Einlaß- und Auslaß-Kipphebel, welche die Nockenfläche eines einzelnen Ventile betätigenden und auf der Nockenwelle vorgesehenen Nockens berühren, enthält, so daß die Einlaß- und Auslaßventile durch die Kipphebel betätigt werden.

Ein solcher O.H.C.-Motor hat den Vorteil, daß ein Verbrennungsmotor in irgendeiner Form in kompakter Art und Weise, der Auslaßanschluß mit einem großen Maß an Freiheit und desweiteren der Motor für hohe Leistungen konstruiert werden kann. Dennoch besteht bei einem solchen O.H.C.-Motor das Problem, daß das ventilbetätigende System, welches den die Ventile betätigenden Nocken beinhaltet, oberhalb der Brennkammer angeordnet ist und die Einlaß- und Auslaßventile in V-Form angeordnet sind. Dies vergrößert die Größe des Motorkopfes und erhöht somit die Kosten.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände geschaffen, und es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen O.H.C.-Motor bereitzustellen, wobei eine Reduktion der Größe des Motorkopfes erreicht werden soll und mit dem die oben erwähnten Probleme gelöst werden können.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Art und Weise können die Einlaß- und Auslaßventile und die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel zusammen in einer kompakten Art und Weise positioniert werden, in der sie den einzelnen die Ventile betätigenden Nocken umgeben, ohne das sich Teile nach außen erstrecken, wobei der die Ventile betätigende Nocken auf dem Zylinderkopf angeordnet ist. Somit kann in einem O.H.C.-Motor einer solchen Konstruktion die Größe des Motorkopfes, d. h. des Zylinderkopfes, speziell in einer Richtung senkrecht zu der Kurbelwellenachse reduziert werden. Als ein Ergebnis kann der Motor kompakt gestaltet werden und die Verarbeitung und Montage der zu befestigenden Teile der Einlaß- und Auslaßventile auf den Zylinderkopf sind erleichtert. Dadurch wird es ermöglicht, die Kosten des Motors selbst in Verbindung mit einer kompakteren Ausführung zu reduzieren.

Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung ist der einzelne, das Ventil betätigende Nocken in einem Zwischenraum definiert durch die Einlaß- und Auslaßventile und eine Riemenscheibe des Übertragungsmechanismus angeordnet. Da der einzelne, die Ventile betätigende Nocken in dem Zwischenraum zwischen den Einlaß- und Auslaßventilen und der Riemenscheibe angeordnet ist, kann die Größe des Motorkopfes im speziellen in axialer Richtung bezüglich der Kurbelwelle reduziert werden, zusätzlich zur Reduktion der Größe des Motorkopfes in einer Richtung senkrecht zu der Kurbelwellenachse. Als ein Resultat ist es möglich, den Motor noch kompakter auszubilden.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen offensichtlich.

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht des O.H.C.-Motors, der sich entlang der Kurbelachse erstreckt, genommen entlang der Linie 1-1 in Fig. 2;

Fig. 2 ist eine vertikale Seitenschnittansicht, genommen entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht, genommen entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, genommen entlang der Linie 4-4 in Fig. 1; und

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, genommen entlang einer Linie 5-5 in Fig. 1.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen erläutert.

Der O.H.C.-Motor ist vom Typ des luftgekühlten Einzylindermotors. Der Motorkörper E weist einen Hauptteil des O.H.C.-Motors, hergestellt aus einer leichten Legierung, wie einer Eisen- oder Aluminiumlegierung, auf und ist gebildet durch den ganzen Guß eines Zylinderblocks 1, eines Zylinderkopfes 2 und einer Kurbelgehäusehälfte 3. Eine andere Kurbelgehäusehälfte 4 ist separat aus dem selben Material wie die Kurbelgehäusehälfte 3 gebildet und mit der Kurbelgehäusehälfte 3 verbunden, um ein Kurbelgehäuse 5 zu bilden. Spezieller sind Verbindungsflächen 3 ₁ und 4 ₁ auf der einen Kurbelgehäusehälfte 3 bzw. der anderen Kurbelgehäusehälfte 4 gebildet und so schräg ge schnitten, daß sie die Zylinderachse L₁-L₁ und die Kurbelwellenachse L₂-L₂ kreuzen. Das Kurbelgehäuse 5 wird gebildet durch Zusammenpassen der Verbindungsflächen 3 ₁ und 4 ₁ zueinander und deren Koppeln durch eine Vielzahl von Bolzen 6. Die Kurbelzapfen 9 ₁ und 9 ₂ der Kurbelwelle 9 werden drehbar direkt auf Lagerbohrungen 7 ₁ und 8 ₁ der Kurbellager 7 und 8, die in den Kurbelgehäusehälften 3 bzw. 4 gebildet sind, getragen. Ein Schwungrad 10 ist in herkömmlicher Art und Weise an einem Ende der Kurbelwelle 9 gesichert.

Natürlich kann die Kurbelwelle auf den Kurbellagern 7 und 8 mit einem Flächenlager oder einem Rollenlager dazwischen angeordnet getragen werden.

Eine Vielzahl von vorspringenden einteiligen Kühlrippen 11 ₁ sind um den äußeren Umfang eines Zylinderteils 1 ₁ des Zylinderblocks 1 vorgesehen. Ein Kolben 12 ist gleitbar in einer Zylinderbohrung 11 innerhalb des Zylinders 1 ₁ aufgenommen. Eine Brennkammer 15 wird definiert durch die obere Fläche des Kolbens 12 und die Wandflächen des Zylinderkopfes 2 gegenüber der oberen Fläche. Das kleinere Ende eines Pleuels 14 ist drehbar mit dem Kolben 12 durch einen Kolbenstift 13 verbunden und ein Kurbelstift 9 ₃ der Kurbelwelle 9 ist drehbar mit dem größeren Ende des Pleuels 14 verbunden.

Wie es am besten in Fig. 3 gezeigt ist, sind ein Einlaß 17 und ein Auslaß 18 in dem Zylinderkopf 2 auf entgegengesetzten Seiten der Zylinderachse L₁-L₁ des Motorkörpers E definiert. Die Ventile 17, 19 und 20 sind einteilig preßeingepaßt, jeweils in den offenen Enden des Eingangs bzw. Ausgangs 17 und 18 in dem Verbrennungsmotor 15. Der Einlaß 17 erstreckt sich in einer seitlichen Richtung innerhalb des Zylinderkopfes 2 und hat ein äußeres Ende, welches sich in die äußere Fläche des Zylinderkopfes 2 an einer Seite, die mit einer Einlaßleitung 21 verbunden ist, öffnet. Der Auslaß 18 erstreckt sich in einer anderen seitlichen Richtung innerhalb des Zylinderkopfes 2 und hat ein äußeres Ende, welches sich in die äußere Fläche des Zylinderkopfes 2 an einer Seite öffnet, die mit einer Auslaßleitung 22 verbunden ist. Die die Ventile führende Bohrungen 23 und 24 sind im wesentlichen parallel zu der Zylinderachse L₁-L₁ in dem Zylinderkopf 2 gebildet und mit der Zylinderachse L₁-L₁ dazwischen angeordnet. Ein Schaft des Einlaßventils 25, fähig zum Öffnen und Schließen des Einlasses 17, ist gleitbar durch die Ventil führungsbohrungen 23 eingesetzt, und ein Schaft des Auslaßventils 26, fähig zum Öffnen und Schließen des Auslasses 18, ist gleitbar durch die andere Ventilführungsbohrung 24 eingesetzt. Die Schäfte der Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 liegen in der Ebene der axialen Projektion des das Ventil betreibenden Nockens 36. Ventilfedern 31 und 32 weisen Schraubenfedern auf und sind befestigt unter Kompression zwischen Federsitzen 29 und 30 in Eingriff mit den oberen Enden der Schäfte der Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 und Federsitzflächen 29 und 30 des Zylinderkopfes 2, die auf der oberen Fläche der Einlässe und Auslässe 17 und 18 gebildet sind. Die Ventilfedern 31 und 32 spannen die Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 in Schließrichtung vor, womit bewirkt wird, daß die Ventilglieder der Ventile 25 und 26 auf die Ventilsitze 19 und 20 gesetzt werden. Eine Zündkerze 34 ist mit Gewinde in eine obere Wand der Brennkammer 15 auf einer Seite der Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 (siehe Fig. 1) eingepaßt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, liegt die Nockenwelle 35 in dem Zylinderkopf 2 parallel zu der Kurbelwelle 9 in der Zylinderachse L₁- L₁ und ein einzelner ventilbetätigender Nocken 36 ist drehbar auf der Nockenwelle 35 getragen. Das Zentrum C der Nockenwelle 35 befindet sich auf der Zylinderachse L₁-L₁. Eine Riemenscheibe 37 ist einteilig auf dem ventilbetätigenden Nocken 36 gebildet. Eine Antriebsscheibe 38 ist an die Kurbelwelle 9 angepaßt und auf dieser in Verbindung mit der Riemenscheibe 37 gesichert, und ein endloser Zahnriemen 39 ist über die Zahnscheiben 37 und 38 gezogen. Ein Übertragungsmechanismus oder Getriebe T ist von den Riemenscheiben 37 und 38 und dem Zahnriemen 39 gebildet, so daß die Drehung der Kurbelwelle 9 erreicht, daß der das ventilbetätigende Nocken 36 durch das Getriebe T in einem Rotationsverhältnis von 1/2 relativ zu dem Getriebe T gedreht wird.

Der ventilbetätigende Nocken 36 und die Nockenwelle 35 können einteilig miteinander ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Nockenwelle 35 drehbar in dem Zylinderkopf 2 getragen wird.

Ein Antriebszahnrad 40 ist einteilig mit der Antriebsscheibe 38 gebildet, und ist ausgebildet um Zusatzgeräte wie einen Fliehkraftregler anzutreiben.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, werden Kipphebelachsen 41 und 42 symmetrisch in dem Zylinderkopf 2 oberhalb und an entgegengesetzten Seiten der einzelnen Nockenwelle 35 gelagert. Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44 sind an ihren Mittelteilen drehbar von den Kipphebelachsen 41 bzw. 42 gelagert. Die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44 sind symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des ventilbetätigenden Nockens 36 angeordnet und in der im wesentlichen gleichen gabelförmigen Form gebildet. Die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44 beinhalten erste Armteile 43 ₁ und 44 ₁, die sich im wesentlichen horizontal aufeinander zu und gegen die oberen Enden der Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 erstrecken und zweite Armteile 43 ₂ und 44 ₂, die sich seitlich und nach unten aufeinander zu und gegen den unteren Teil des ventilbetätigenden Nockens 36 jeweils erstecken. Ventilspieleinstellschraube 47 und 48, die durch mit Gewinde versehene Sicherungsmuttern 45 und 46 gesichert werden, sind mit einem Gewinde in die Spitzen der ersten Armteile 43 ₁ bzw. 44 ₁ eingefügt und haben untere Enden welche in Druckkontakt mit den oberen Enden der Einlaß- bzw. Auslaßventile 25 und 26 sind, resultierend aus den elastischen Kräften der Ventilfedern 31 bzw. 32. Gleitflächen 49 und 50 sind an den Enden der zweiten Armteile 43 ₂ bzw. 44 ₂ gebildet und sind in aufwärts und seitlich gedrehten Positionen in Druckkontakt mit einer Nockenfläche des ventilbetätigenden Nockens 36 unterhalb eines Zentrum C der Rotation des ventilbetätigenden Nockens 36.

Die Gleitflächen 49 und 50 können einteilig mit den zweiten Armteilen 43 ₂ und 44 ₂ gebildet sein oder können separat von den zweiten Armteilen 43 ₂ und 44 ₂ gebildet sein und dann ganz mit den zweiten Armteilen 43 ₂ und 44 ₂ verbunden sein.

Ein Kopfdeckel 52 ist auf einer offenen oberen Fläche des Zylinderkopfes 2 befestigt. Ein Luftfilter 53 ist mit dem äußeren Ende der Einlaßleitung 21 verbunden, und eine Auslaßkammer 54 ist mit dem äußeren Ende der Auslaßleitung 22 verbunden.

Die Kurbelgehäusehälfte 3 des Motorkörpers E ist mit einem Lüftungsgerät Br zum zirkulieren von eingeblasenem Gas innerhalb des Kurbelgehäuses 5 in den Luftfilter 53 in dem Einlaßsystem versehen.

Die Ausbildung des Lüftungsgerätes Br wird nun beschrieben. Mit Bezug auf die Fig. 1 und 5 ist in der Kurbelgehäusehälfte 3 eine Lüftungskammer 57 definiert um den äußeren Umfang des Lagerteils 7 der Kurbelwelle 9, und diese besitzt ein offenes Ende, welches durch eine Öldichtung 58, welche am Ende der Kurbelwelle 9 vorgesehen ist, abgedichtet ist. Unterhalb der Kurbelwelle 9 öffnet eine Verbindungsöffnung 59, die die Lüftungskammer 57 mit der Kurbelkammer 16 verbindet, sich in einer Wandfläche, die die Kurbelkammer 16 und die Lüftungskammer 27 voneinander trennt. Ein Lüftungsventil 60 zum Öffnen und Schließen der Verbindungsöffnung 59 ist einteilig vorgesehen und ragt von der äußeren Endfläche eines Kurbelscheibenteils 9 ₄ der Kurbelwelle 9 weg, welche der Verbindungsöffnung 59 gegenübersteht. Somit wird, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, wenn der Kolben 12 sich an dem oberen Totpunkt befindet, die Verbindungsöffnung 59 durch das Lüftungsventil 60 geschlossen, und wenn der Kolben 12 heruntergezogen ist, um die Nähe des unteren Totpunkts zu erreichen, die Verbindungsöffnung 59 zu der Kurbelkammer 16 geöffnet. Der Lüftungsausgang 61 öffnet sich in einer äußeren Umfangswand der Lüftungskammer 57 zum Öffnen der Lüftungskammer 57 für die Umgebungsluft, und er ist mit dem Luftfilter 53 in dem Einlaßsystem durch eine Lüftungsleitung 62 verbunden. Der Betrieb dieser Ausführungsform wird im folgenden erläutert.

Wenn, durch Start des Motors, die Kurbelwelle 9 in Richtung des Pfeils a in den Fig. 1 und 2 rotiert, rotiert der einzelne ventilbetätigende Nocken 36 in Richtung des Pfeils b in Fig. 2 und 4 mit einem Untersetzungsverhältnis von 1/2 durch das Getriebe T. Die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44, welche die Nockenfläche des ventilbetätigenden Nockens 36 berühren, schwingen im vorhergegebenen Takt, wodurch die Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 in Verbindung mit den Ventilfedern 31 und 32 im vorhergegebenen Takt geöffnet und geschlossen werden, um den Betrieb des Motors zu erreichen.

In diesem oben beschriebenen O.H.C.-Motor sind die Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26 parallel zueinander auf entgegengesetzten Seiten des einzelnen ventilbetätigenden Nockens 36 auf der Zylinderachse L₁-L₁ angeordnet, so daß sie die Achse L₂-L₂ der Kurbelwelle 9 im wesentlichen im rechten Winkel kreuzen und sie teilweise innerhalb der Ebene der axialen Projektion des einzelnen ventilbetätigenden Nockens 36 liegen. Die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44 sind in einer gabelförmigen Form gebildet und an ihrem Mittelteil an dem Zylinderkopf 2 drehbar gelagert. Die ersten Armteile 43 ₁ und 44 ₁ der Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 43 und 44 erstrecken sich aufeinander zu und berühren die Einlaß- und Auslaßventile 25 und 26. Die zweiten Armteile 43 ₂ und 44 ₂ erstrecken sich ebenfalls aufeinander zu, so daß die Gleitflächen 49 und 50 an ihren Spitzen die Nockenfläche des ventilbetätigenden Nockens 36 unterhalb des Zentrums C der Rotation des ventilbetätigenden Nockens 36 berühren. Auf diese Weise können die Einlaß- und Auslaßventile und die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel zusammen in einer kompakten Art und Weise so angeordnet sein, daß sie den einzelnen ventilbetätigenden Nocken 36 umgeben, ohne daß Teile nach außen herausragen, und der ventilbetätigende Nocken 36 ist an dem Zylinderkopf 2 angeordnet. In einem O.H.C.-Motor des beschriebenen Typs kann die Größe des Motorkopfes des Motors speziell in Richtung senkrecht zu der Kurbelwelle 9 reduziert werden.

Zusätzlich kann auch durch die Tatsache, daß der einzelne ventilbetätigende Nocken 36 in einem Zwischenraum zwischen den Einlaß- und Auslaßventilen 25 und 26 und der Riemenscheibe 37 angeordnet ist, die Größe des Motorkopfes speziell in Richtung der Kurbelwellenachse L₂-L₂ wesentlich reduziert werden.

Wenn der Kolben 12 in die Nähe des unteren Totpunktes durch den Betrieb des Motors bewegt wurde, wird die Verbindungsöffnung 59 in dem Lüftungsgerät Br geöffnet, so daß das in der Kurbelkammer 16 gespeicherte eingeblasene Gas durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 12 komprimiert wird, um in die Lüftungskammer 57 zu strömen und dann von der Lüftungskammer 57 durch die Lüftungsleitung 62 in den Luftfilter 53 umgewälzt zu werden. Schmierölnebel, welcher von der Kurbelkammer 16 in die Lüftungskammer 57 zusammen mit dem eingeblasenen Gas fließt, kann die Lagerflächen der Lagerteile 7 der Kurbelwelle 9 und der Öldichtung 58 schmieren.

Wenn der Kolben 12 den oberen Totpunkt erreicht hat, ist die Verbindungsöffnung 59 durch das Lüftungsventil 60, welches einteilig mit dem Kurbelscheibenteil 9 ₄, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, gebildet ist, geschlossen. Sogar falls das Innere der Kurbelkammer 16 Druck durch die hebende Bewegung des Kolbens verlieren könnte, kann das eingeblasene Gas, welches in die Lüftungskammer 27 strömt, nicht zurück in die Kurbelkammer 16 strömen.

Die vorliegende Erfindung wird angewendet bei einem luftgekühlten Einzylinder-Motor der oben beschriebenen Ausführungsform, jedoch sind natürlich Anwendungen bei irgendeinem Typ von luftgekühlten Vielzylindermotoren und wassergekühlten Ein- und Vielzylindermotoren möglich. Obwohl zusätzlich der Zylinderblock und der Zylinderkopf einteilig in der oben beschriebenen Ausführungsform ausgeführt sind, können sie auch separat ausgebildet sein.

Claims

1. Motor mit obenliegender Nockenwelle (O.H.C.-Motor), welcher aufweist:

a) einen Zylinderblock (1);
b) einen Zylinderkopf (2), der auf dem Zylinderblock (1) montiert ist,
c) eine Kurbelwelle (9) zum Hin- und Herbewegen eines Kolbens (12) im Zylinderblock (1);
d) eine Nockenwelle (35) mit einem Nocken (36), die im Zylinderkopf (2) montiert ist;
e) wenigstens ein Einlaß- und wenigstens ein Auslaßventil (25, 26), welche im Zylinderkopf (2) montiert sind und durch den Nocken (36) betätigt werden;
f) wenigstens einen Einlaß- und wenigstens einen Auslaßkipphebel (43, 44), die wirkweise das Einlaßventil (25) und das Auslaßventil (26) mit dem Nocken (36) koppeln,

dadurch gekennzeichnet,
daß

a) das Zentrum (c) der Nockenwelle (35) die Achse (L₁-L₁) des Zylinders (1 ₁) schneidet;
b) die Einlaß- und Auslaßventile (25 und 26) parallel zueinander positioniert sind und symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Nockenwelle (35) sowie senkrecht zu dieser angeordnet sind und
c) die Einlaß- und Auslaßkipphebel (43, 44) symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Nockenwelle (35) angeordnet sind, wobei die Einlaß- und Auslaßkipphebel (43, 44) jeweils erste Armteile (43 ₁, 44 ₁) und zweite Armteile (43 ₂, 44 ₂) aufweisen und die ersten Armteile (43 ₁, 44 ₁) der Einlaß- und Auslaßkipphebel (43, 44) sich aufeinander zu erstrecken und die Einlaß- bzw. Auslaßventile (25, 26) berühren, die zweiten Armteile (43 ₂, 44 ₂) der Einlaß- und Auslaßkipphebel (43, 44) sich sowohl aufeinander zu als auch in Richtung des zugehörigen Nockens (36) erstrecken und dessen Nockenfläche berühren.

2. Motor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Armteile (43 ₂, 44 ₂) der Einlaß- und Auslaßkipphebel (43, 44) jeweils Gleitflächen (49, 50) an ihren Enden aufweisen, wobei die Gleitflächen (49, 50) die Nockenfläche des die Ventile betätigenden Nockens (36) unterhalb dessen Drehachse berühren.

3. Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Getriebe aufweist zum Koppeln der Nockenwelle (35) mit der Kurbelwelle (9), so daß die Rotation der Kurbelwelle (9) eine Drehung der Nockenwelle (35) bewirkt, das eine Riemenscheibe (37) beinhaltet und daß der die Ventile betätigende Nocken (36) im Zylinderkopf (2) in axialer Richtung der Nockenwelle zwischen dem Einlaßventil (25) und dem Auslaßventil (36) einerseits und der Riemenscheibe (37) andererseits positioniert ist.

4. Motor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Lüftungssmittel (Br) zur Kurbelgehäuseentlüftung aufweist.