DE19544242A1 - Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventilantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 37 13 646 C2 ist ein gattungsgemäßer Ventilantrieb bekannt, welcher Gas­ wechselventile mittels Schwinghebeln betätigt. Eine im Zylinderkopf gelagerte Nockenwelle betätigt die Schwinghebel zwischen deren am Gaswechselventil angreifenden Betätigungs­ ende und einem sich auf einem Ventilspielausgleichselement abstützenden Abstützende. Die Anlenkung des Schwinghebels an das Ventilspielausgleichselement erfolgt mittels einer Kugelpfanne, welche das Herunterfallen des Schwinghebels verhindert.

Diese Anordnung benötigt einen vergleichsweise großen Bauraum, da der Schwinghebel auf das obere Ende des Ventilspielausgleichselementes aufgesetzt ist. Zusätzlich kann es zu unerwünschten Geräuschemissionen kommen, da es aufgrund von Toleranzproblemen zu einer Punktberührung zwischen Kugelpfanne und Kugel kommen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem nockenbetätigten Schwinghebel zu schaffen, welcher einen insbesondere be­ züglich der Bauhöhe geringen Bauraumbedarf und geringste bewegte Massen aufweist. Desweiteren soll dieser Ventilantrieb toleranzunempfindlich sein, eine geringe Geräusch­ emission aufweisen und in einfacher Weise einen veränderbaren Ventilhub zulassen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.

Der erfindungsgemäße Ventilantrieb erzielt eine geringe Bauhöhe durch eine zwischen dem Abstützende des Schwinghebels und dem Ventilspielausgleichselement ausgebildete Ver­ zahnung, durch welche das als Zahn ausgebildete Abstützende formschlüssig in eine am Ventilspielausgleichselement ausgebildete Verzahnungslücke eingreift.

Der Schwinghebel setzt hierbei nicht auf das obere Ende des Ventilspielausgleichselemen­ tes auf, sondern greift seitlich an diesem an. Gleichzeitig ist die Längserstreckung des Schwinghebels verringert, da sich dieser nicht bis vollständig über das Ventilspielaus­ gleichselement erstrecken muß, wodurch sich die bewegten Massen verringern.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann der Zahn in eine im Querschnitt V-förmig gestaltete Ver­ zahnungslücke eingreifen, wobei der Schwinghebel zusätzlich mittels eines Federbügels gegen Herausfallen gesichert sein kann.

Alternativ dazu kann die Verzahnung bogenförmig derart ausgebildet sein, daß der Zahn seitlich in die Verzahnungslücke eingeschoben werden muß, wodurch Formschluß sowohl in axialer Richtung des Ventilspielausgleichselementes als auch senkrecht dazu vorliegt. Hierdurch ist ein separates Sicherungselement überflüssig.

Eine Veränderung des Ventilhubes der von dem Schwinghebel betätigten Gaswechsel­ ventile kann in einfacher Weise durch axiales Verschieben des Schwinghebels erzielt wer­ den. In beiden Endlagen des Schwinghebels liegt eine Mindestüberdeckung in der Verzah­ nung vor, so daß der Schwinghebel gegen Herausfallen gesichert ist. Die axiale Verschieb­ barkeit kann durch ein Schaltgestänge realisiert sein, welches mittels einer darauf ver­ schiebbar gelagerten Schaltklaue formschlüssig an dem Schwinghebel angreift. Ein an ei­ ner Schaltstange des Schaltgestänges angreifendes Betätigungselement kann dabei in Ab­ hängigkeit von Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine den Schwinghebel mittels der Schaltklaue axial so verschieben, daß er zur Erzielung eines geänderten Ventilhubes von einem weiteren Nocken der Nockenwelle erfaßt wird oder zur Abschaltung des Gas­ wechselventiles auf einem seitlich neben der Nocke angeordneten, nur aus dem Grundkreis bestehenden Ansatz läuft.

Eine axiale Verstellung von Kipphebeln mittels eines Betätigungselementes zur Ventilhub­ umschaltung ist prinzipiell bekannt aus der DE 33 19 755 A1.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand einer Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Zylinderkopf mit einem Ventil­ antrieb gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ventilantrieb gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Ventilantriebes,

Fig. 4 eine alternative Anordnung eines Schwinghebels in einem Ventilantrieb und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Ventilantriebes.

In einem Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine sind gleitverschieblich als Tellerventile ausgebildete Gaswechselventile 2 angeordnet, welche von einer Nockenwelle 3 unter Zwi­ schenschaltung von Schwinghebeln 4 betätigt werden. Jedem Gaswechselventil 2 ist auf der Nockenwelle 3 ein Nockenblock 5 zugeordnet, welcher in axialer Richtung der Nocken­ welle 3 nebeneinander liegend eine Nockenerhebung 6 sowie einen mit dem Grundkreis der Nocke 6 identischen Abschnitt 7 aufweist.

Ein Ventilschaft 8 trägt an seinem Ende einen Ventilfederteller 9, wobei sich zwischen die­ sem und dem Zylinderkopf 1 eine Sehließfeder 10 erstreckt, welche das Gaswechselventil 2 in seine geschlossene Position vorspannt.

Der Schwinghebel 4 weist ein dem Gaswechselventil 2 zugeordnetes Betätigungsende 11 und gegenüberliegend ein Abstützende 12 mit einem daran ausgebildeten Zahn 13 auf.

In eine zylindrische Aufnahme 14 des Zylinderkopfes 1 ist ein hydraulisches Ventilspielaus­ gleichselement 15 eingesetzt, dessen axiale Erstreckung im wesentlichen in Richtung einer von der Nockenerhebung 6 in den Schwinghebel 4 eingeleiteten Betätigungskraft F verläuft. Das Ventilspielausgleichselement 15 weist eine sich von der mit der Aufnahme 14 korre­ spondierenden zylindrischen Oberfläche 16 ausgehende, mit dem Zahn 13 zusammen­ wirkende Verzahnungslücke 17 auf.

Zahn 13 und Verzahnungslücke 17 bilden gemeinsam eine Verzahnung, wobei das Ab­ stützende 12 mittels des Zahnes 13 in beide Richtungen der axialen Erstreckung des Ventilspielausgleichselementes 15 gesehen formschlüssig in die Verzahnungslücke 17 eingreift, wobei in diesen beiden Richtungen Linienkontakt vorliegt. Durch diese Art der Verzahnung mit Linienkontakt sind die üblicherweise auftretenden Toleranzprobleme und die dadurch verursachten Geräuschemissionen deutlich verringert.

Der Schwinghebel 4 ist bezüglich seiner Längsrichtung gekrümmt ausgeführt, wobei eine konvexe Betätigungsfläche 18 von dem Nockenblock 5 beaufschlagt wird. Die Drehrichtung D der Nockenwelle 3 ist dabei so gewählt, daß die durch die Rotation zwischen Nocken­ block 5 und Betätigungsfläche 18 entstehende Reibkraft den Schwinghebel 4 in Richtung auf die Verzahnungslücke 17 beaufschlagt.

Die Verzahnungslücke 17 gemäß Fig. 1 ist im Querschnitt im wesentlichen V-förmig aus­ gebildet, so daß der Schwinghebel 4 durch eine Bewegung in seiner Längsrichtung R in diese Verzahnungslücke 17 eingeführt werden kann.

Das Ventilspielausgleichselement 15 wird über eine Ölzufuhr 19, welche in die Aufnahme 14 mündet, mit Drucköl versorgt.

Im Zylinderkopf 1 ist eine Arretierung 20 angeordnet, welche formschlüssig in eine Aus­ nehmung 21 in der oberen Deckfläche 22 des Ventilspielausgleichselementes 15 eingreift und dessen Rotation verhindert.

Weiterhin ist im Zylinderkopf 1 ein insgesamt mit 23 bezeichnetes Schaltgestänge angeord­ net, welches Schaltklauen 24 trägt, die mit einer U-förmigen Nut 25 die Schwinghebel 4 formschlüssig umfassen. Jede Schaltklaue 24 ist beidseitig durch Federn 26 bzw. 27 be­ lastet auf einer Schaltstange 28 des Schaltgestänges 23 gleitverschieblich gelagert. Mittels eines nicht gezeigten, beispielsweise als Elektromagnet ausgebildeten Betätigungs­ elementes kann die Schaltstange 28 in Abhängigkeit von Last und Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine in eine von zwei Endlagen E1, E2 verschoben werden. In einer mit der Nockenerhebung 6 korrespondierenden Endlage E1 gemäß Fig. 3 wird das Gaswechsel­ ventil 2 öffnend von der Nockenerhebung 6 betätigt, wobei der Schwinghebel 4 frei in die Nut 25 eintauchen kann. Durch Verschieben der Schaltstange 28 mittels des Betätigungs­ elementes wird die Feder 27 vorgespannt, so daß die Schaltklaue 24 versucht, den Schwinghebel 4 in die mit dem Abschnitt 7 des Nockenblockes 5 korrespondierende zweite Endlage E2 zu verschieben. Sobald die zwischen Nockenblock 5 und Schwinghebel 4 ent­ stehender Reibkraft hinreichend klein ist, wird die Schaltklaue 24 gemeinsam mit dem form­ schlüssig angekoppelten Schwinghebel 4 in die zweite Endlage E2 verschoben.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegt in dieser Endlage E2 eine das Herausfallen des Schwing­ hebels 4 verhindernde Mindestüberdeckung zwischen Zahn 13 und Verzahnungslücke 17 vor.

In der zweiten Endlage E2 ist das Gaswechselventil 2 abgeschaltet, da der Schwinghebel 4 auf dem dem Grundkreis entsprechenden Abschnitt 7 läuft.

Für eine erneute Zuschaltung des Gaswechselventiles 2 wird die Schaltklaue 24 mit Hilfe des Betätigungselementes von der zweiten in die erste Endlage E1 verschoben.

Um ein möglichst reibungsarmes Verschieben des Betätigungsendes 11 relativ zum Gas­ wechselventil 2 zu ermöglichen, ist zwischen Ventilfederteller 9 und Betätigungsende 11 eine Auflage 30 angeordnet. Diese ist mit Hilfe eines elastischen Ringes 31 vom Ventil­ federteller 9 entkoppelt und weist für eine reibungssenkende Ölschmierung mehrere Öff­ nungen 32 auf.

Um den Schwinghebel 4 auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine sicher in der Verzah­ nungslücke 17 zu halten, ist in der Schaltklaue 24 ein Federbügel 33 gehalten, welcher am Betätigungsende 11 angreifend den Schwinghebel 4 in Richtung auf die Zahnlücke 17 vor­ spannt.

In einer Variante gemäß Fig. 4 ist die Verzahnung bogenförmig derartig ausgebildet, daß der Schwinghebel 4 mit dem Zahn 13 nur durch eine senkrecht zu dessen Längsrichtung R verlaufende Bewegung in die Verzahnungslücke 17 eingeführt werden kann, wodurch ein weiterer Formschluß senkrecht zu der axialen Erstreckung des Ventilspielausgleichs­ elementes 15 vorliegt. Mit dieser Anordnung ist eine Sicherung wie mit dem Federbügel 33 entbehrlich.

Claims (9)

1. Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem Zylinderkopf und einer darin an­ geordneten, auf als Tellerventile ausgebildete Gaswechselventile wirkenden Nocken­ welle, deren Nocken unter Zwischenschaltung von Schwinghebeln die Gaswechsel­ ventile betätigen, wobei sich jeder Schwinghebel mit einem Betätigungsende auf einem Gaswechsel­ ventil und dem gegenüberliegenden Abstützende an einem Ventilspielausgleichs­ element abstützt und die das Gaswechselventil gegen eine Schießfeder öffnende Betätigungskraft zwischen den beiden Enden des Schwinghebels an diesem angreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwinghebel (4) und dem Ventil­ spielausgleichselement (15) eine Verzahnung derart ausgebildet ist, daß das als Zahn (13) ausgebildete Abstützende (12) formschüssig in eine am Ventilspielausgleichs­ element (15) ausgebildete Verzahnungslücke (17) eingreift.

2. Ventilantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Ventilspielausgleichselementes (15) im wesentlichen in Richtung der Betätigungs­ kraft (F) ausgerichtet ist und der Formschluß in beide Richtungen der axialen Er­ streckung vorliegt.

3. Ventilantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung bogen­ förmig derart ausgebildet ist, daß ein weiterer Formschluß senkrecht zu der axialen Erstreckung im wesentlichen in Längsrichtung (R) des Schwinghebels (4) vorliegt.

4. Ventilantrieb nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil­ spielausgleichselement (15) in eine zylindrische Aufnahme (14) im Zylinderkopf (1) ein­ gesetzt ist und sich die Verzahnungslücke (17) von der korrespondierenden zylindri­ schen Oberfläche (16) des Ventilspielausgleichselementes (15) ausgehend erstreckt.

5. Ventilantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel in Längsrichtung der Nockenwelle (3) verschiebbar zwischen zwei Endlagen (E1, E2) angeordnet ist, wobei in beiden Endlagen (E1, E2) eine Mindestüberdeckung zwischen Zahn (13) und Verzahnungslücke (17) vorliegt.

6. Ventilantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Nockenwelle (3) verlaufend ein Schaltgestänge (23) axial verschiebbar im Zylinderkopf (1) gehalten ist, wobei je dem Schwinghebel (4) eine an dem Schaltgestänge (23) angeordnete Schaltklaue (24) zugeordnet ist, welche den Schwinghebel (4) U-förmig umfaßt.

7. Ventilantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltklaue (24) beidseitig lederbelastet auf einer Schaltstange (28) gleitverschieblich gelagert und durch ein Betätigungselement axial verschiebbar ist.

8. Ventilantrieb nach den Ansprüchen 2 und 7, gekennzeichnet durch einen in der Schaltklaue (24) gehaltenen, am Betätigungsende (11) angreifenden und den Schwinghebel (4) in Richtung auf die Zahnlücke (17) vorspannenden Federbügel (33).

9. Ventilantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Betätigungsende (11) und einem die Schließfeder (10) abstützenden Ventilfederteller (9) des Gaswechselventiles (2) eine elastisch von diesem Ventilfederteller (9) entkoppelt gehaltene Auflage (30) angeordnet ist, an wel­ cher das Betätigungsende (11) angreift.