DE19842862A1

DE19842862A1 - Ventiltrieb mit einer Reihe von Kipphebeln

Info

Publication number: DE19842862A1
Application number: DE1998142862
Authority: DE
Inventors: Guenter Eisenhardt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-03-23

Abstract

Vorgeschlagen ist ein in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einbaubarer Ventiltrieb (1) mit einer Reihe von Kipphebeln (5), die auf einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden gemeinsamen Schwenkzentrum (2) gelagert sind und im Bereich ihrer Unterseite (23) an einem Ende Angriffsmittel (7) für einen oder mehrere Nocken (8) und am anderen Ende Anlagemittel (6) für zumindest ein Gaswechselventil (4) besitzen. Der Ventiltrieb (1) ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkzentrum (2) als Balken gefertigt ist, welcher an seiner den Kipphebeln (5) zugewandten ersten Stirnseite (10) Lager (12) hat, an denen die Kipphebel (5) in nockenferne Richtung mit ihrer der ersten Stirnseite (10) zugewandten Oberseite (15) abgestützt sind und daß der Balken (2) mit lösbaren Haltemitteln (17) versehen ist, über welche die Kipphebel (5) in Nockenrichtung fixiert sind. DOLLAR A Dieser Ventiltrieb (1) läßt sich relativ kostengünstig herstellen und als komplett vormontierte Einheit liefern.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ein baubaren Ventiltrieb mit einer Reihe von Kipphebeln, die auf einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden gemeinsamen Schwenkzen trum gelagert sind und im Bereich ihrer Unterseite an einem Ende Angriffsmittel für einen oder mehrere Nocken und am anderen Ende Anlagemittel für zumin dest ein Gaswechselventil besitzen.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise aus der DE-OS 196 18 067 vor bekannt. Dessen Kipphebel sind aus Vollmaterial z. B. durch Gießen gefertigt und auf einer gemeinsamen Schwenkachse gelagert. Dabei sind die Anla gemittel der Kipphebel für die Gaswechselventile als hydraulische Spielaus gleichselemente ausgebildet und in den Kipphebeln integriert.

Nachteilig ist es bei dem als gattungsbildend betrachteten Ventiltrieb, daß dessen Herstellung und Montage relativ hohe Kosten verursacht. Gleichzei tig besitzt dieser Ventiltrieb, insbesondere durch den Einbau der hydrauli schen Spielausgleichselemente in die Kipphebel als Anlagemittel, ein relativ hohes Massenträgheitsmoment. Aufgrund des Abstandes der Spielaus gleichselemente vom Schwenkzentrum müssen diese einen relativ hohen Resthub realisieren, um das im Ventiltrieb auftretende Ventilspiel vollständig auf Null auszugleichen. Nachteilig ist es zudem, daß bei dem aufgezeigten Ventiltrieb hohe Ölverluste festzustellen sind.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

- daß das Schwenkzentrum als Balken gefertigt ist, welcher an seiner den Kipphebeln zugewandten ersten Stirnseite Lager hat, an denen die Kipphe bel in nockenferne Richtung mit ihrer der ersten Stirnseite zugewandten Oberseite abgestützt sind und
- daß der Balken mit Haltemitteln versehen ist, über welche die Kipphebel in Nockenrichtung lösbar fixiert sind.

Hierdurch ist ein gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik relativ ko stengünstiger Ventiltrieb vorgeschlagen, der sich leicht montieren läßt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sollen die Lager für die Kipphebel gegen über dem Balken als hydraulische Spielausgleichselemente ausgebildet sein.

Somit sind die Spielausgleichselemente aus den Kipphebeln entfernt. Die Kipp hebel weisen gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Hebeln ein geringeres Massenträgheitsmoment auf. Gleichzeitig können die Spielaus gleichselemente mit einem geringeren Resthub ausgelegt werden, da das Ven tilspiel am Schwenkzentrum selbst ausgeglichen wird und nicht durch Hebelwir kung unnötig vergrößert ist.

Zudem erweist sich, im Falle des Einsatzes der hydraulischen Spielausgleich selemente gleichzeitig als Lagerstelle, die Zuleitung des Hydraulikmittels zu diesen Elementen als relativ problemlos. Es ist mit deutlich geringeren Hydrau likmittelverlusten als im Stand der Technik zu rechnen. Gegebenenfalls können Hydraulikmittelpumpen kleiner dimensioniert werden.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Kipphebel aus einem Blechwerkstoff zu fertigen. Dies erhöht zum einen die Steifigkeit gegenüber den aus Vollmaterial bisher im Stand der Technik gefertigten Hebeln. Gleichzeitig sind derartige Hebel relativ preisgünstig herstellbar.

Ein großer Vorteil der Erfindung ist es zudem, daß der Ventiltrieb vom Motoren hersteller während der Endmontage der Brennkraftmaschine komplett vormon tiert auf den Zylinderkopf gesetzt werden kann. Die erfindungsgemäß vorge schlagenen klauenartigen Haltemittel für die Kipphebel können nach erfolgtem Verschrauben des Ventiltriebs mit dem Zylinderkopf einfach entfernt werden. Hierzu ist es beispielsweise vorgeschlagen, die Haltemittel mit einem Eingriff wie einem Bügel an ihrer Oberseite zu versehen. In dieses Bauteil wird dann per Hand oder maschinell eingegriffen und die Bügel können leicht entfernt werden.

Vorgeschlagen ist es, je Kipphebel ein Haltemittel zu applizieren. Denkbar ist es jedoch auch, ein gemeinsames Haltemittel mit separaten Bügeln für einen Bal ken anzuwenden.

Vorgesehen ist es, daß die Schenkel der Haltemittel die Kipphebel im fertig montierten Zustand des Ventiltriebs bevorzugt durch Kraft- oder Formschluß halten. Hierzu können die Schenkel in Richtung auf die Kipphebel zu mit einer Vorspannung versehen sein und keilartig zu laufen. Es ist jedoch auch denkbar, die Schenkel mit Nasen zu versehen, welche beispielsweise die Kipphebel im fertig montierten Zustand untergreifen oder in Aussparungen der Kipphebel formschlüssig einrasten.

Zur Lagefixierung der Haltemittel gegenüber dem Balken im Bereich der Kipp hebel ist es in Konkretisierung der Erfindung vorgeschlagen, in diesem Bereich miteinander kommunizierende Anschlagmittel wie Nasen oder Vorsprünge an zuordnen, die in Aussparungen oder Anschläge am benachbarten Bauteil ein greifen.

Die Erfindung ist in verschiedenartig ausgebildeten Ventiltrieben einsetzbar, so beispielsweise bei Ventiltrieben mit lediglich einem gleichwirkenden Gaswech selventil je Zylinder. Vorgesehen ist es jedoch insbesondere, den Ventiltrieb bei zwei oder mehr gleichwirkenden Ventilen pro Zylinder einzusetzen.

Dadurch, daß die Kipphebel nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen U-förmigen Querschnitt haben und ihren Seitenwände sich in Richtung des Balkens erstrecken, besitzen diese Kipphebel während des Betriebes eine hohe Biegesteifigkeit. Gleichzeitig gelingt es sehr einfach, über kalottenartige Einformungen der Oberseiten der Querbalken der Kipphebel die se Kipphebel gegen die Köpfe der hydraulischen Spielausgleichselemente oder Lager in Richtung zum Balken abzustützen. Vorgeschlagen ist es dabei, die Köpfe ballig auszubilden. Diese können jedoch auch eine zylindrische Ausbil dung in Schwenkrichtung der Kipphebel besitzen.

Ein besonders reibungsarmer Nockenabgriff ist dadurch vorgeschlagen, daß die Angriffsmittel an den Kipphebeln als bevorzugt wälzgelagerte Rolle gefertigt sind.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Montage eines Ventiltriebs nach den Merkmalen des Anspruchs 5, der auf Anspruch 1 rückbe zogen ist. Dieses Verfahren gibt die Fachmann eine einfache Lehre in die Hand, mittels derer er den Ventiltrieb montieren und betriebsfertig vorbereiten kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Unteransicht auf den erfindungsgemäßen Ventil trieb in Teilansicht;

Fig. 2 den Ventiltrieb nach Fig. 1, jedoch in Draufsicht, und die

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ventiltrieb nach der Schnittlinie A-A der Fig. 2.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Ventiltrieb 1, der in einen Zylinderkopf ei ner Brennkraftmaschine einbaubar ist. Der Ventiltrieb 1 besteht aus einem als Balken hergestellten Schwenkzentrum 2. Das Schwenkzentrum 2 kann über Befestigungsmittel 3 wie Schrauben gegenüber dem nicht gezeigten Zylinderkopf befestigt werden. Je Gaswechselventil 4 ist dem Balken 2 ein Kipphebel 5 zugeordnet. Die Kipphebel 5 verlaufen somit längenverteilt am Balken 2.

Dabei besitzen die Kipphebel 5 im Bereich der Gaswechselventile 4 je ein Anlagemittel 6. An seinem dem Anlagemittel 6 gegenüberliegenden Ende hat jeder Kipphebel 5 ein Angriffsmittel 7 für einen schematisch gezeigten Nocken 8 einer Nockenwelle. Das Angriffsmittel 7 ist hier nach Fig. 3 als wälzgelagerte Rolle hergestellt.

Die Kipphebel 5 sind beispielsweise aus Blechwerkstoff gefertigt und haben einen in Richtung zum Balken 2 offenen Querschnitt; das heißt deren Sei tenwände 9 verlaufen in Richtung zum Balken 2. Von einer ersten Stirnseite 10 des Balkens 2 gehen in Richtung zu dem Nocken 8 hohlzylindrische An sätze 11 aus. In diesen Ansätzen 11 sind Lager 12 aufgenommen, die hier als hydraulische Spielausgleichselemente ausgebildet sind. Die hydrauli schen Spielausgleichselemente 12 besitzen an ihrem Kopf 13, welcher die Ansätze 11 überragt, eine ballige Ausbildung. Gleichzeitig hat jeder Kipphe bel 5 im Bereich seiner Anlage am entsprechenden Kopf 13 eine kalotten förmige Einformung 14 in seiner Oberseite 15 in Richtung zu dem jeweiligen Nocken 8. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind somit die Kipphebel 5 während des Betriebes der Brennkraftmaschine, d. h. nach der Endmontage des Ven tiltriebs 1, zwischen dem Balken 2 und den Nocken 8 und Gaswechselventi len 4 eingespannt. Der Kopf 13 dient als Schwenkzentrum für den betreffen den Kipphebel 5.

Eine zweite Stirnseite 16 des Balkens 2, welche sich von der ersten Stirn seite 10 abwendet, ist quer zur Längserstreckung des Balkens 2 von Hal temitteln 17 übergriffen. Die Haltemittel 17 sind klauenartig ausgebildet und besitzen Schenkel 18. Es ist je Kipphebel 5 ein Haltemittel 17 vorgesehen. Die Schenkel 18 überstreichen die Seitenwände 9 der Kipphebel 5 und klemmen in ihren Endbereichen den betreffenden Kipphebel 5 mit den Sei tenwänden 9 zwischen sich ein. Somit kann der Ventiltrieb 1 komplett vor montiert zum Motorenhersteller geliefert werden. Nach dem Befestigen des vormontierten Ventiltriebs 1 am Zylinderkopf über die Befestigungsmittel 3 können dann die Haltemittel 17 einfach abgezogen werden. Hierzu besitzen diese im Bereich der zweiten Stirnseite 16 des Balkens 2 einen bügelartigen Eingriff 20.

Längs durch den Balken 2 verläuft ein Kanal 21 zur Hydraulikmittelzufuhr zu den Spielausgleichselementen 12. Dabei ist der Kanal 21 im Bereich jedes Spielausgleichselements 12 von einem Abzweig 22 geschnitten. Im Ver gleich mit den Lösungen, bei denen Spielausgleichselemente im Bereich der Anlagemittel 6 der Kipphebel 5 ausgeführt sind, ist hier mit geringeren Hy draulikmittelverlusten zu rechnen. Gleichfalls können die Spielausgleich selemente 12 so ausgelegt werden, daß sie einen geringeren Resthub als die im Stand der Technik beschriebenen und im Bereich der Anlagemittel 6 angeordneten Spielausgleichselemente haben. Das maximal auszuglei chende Ventilspiel ist bei der erfindungsgemäßen Lösung deutlich geringer als bei den eben genannten Elementen, da ein günstigeres Hebelverhältnis vorliegt.

Die Anlagemittel 6 für die Gaswechselventile 4 an den Kipphebeln 5 sind hier beispielsweise als einteilige Laschen hergestellt, die sich von der ent sprechenden Stirnseite des Kipphebels 5 auf eine Unterseite 23 der Kipphe bel 5 erstrecken und die Gaswechselventile 4 im Bereiche ihrer Schäfte zwi schen sich einschließen.

Wird nun der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 montiert, müssen die Spielausgleichselemente 12 in die Ansätze 11 des Balkens 2 gesteckt und gleichzeitig die Kipphebel 5 an die Spielausgleichselemente 12 geführt wer den. Danach werden die Haltemittel 17 über die zweite Stirnseite 16 des Balkens 2 so gesteckt, daß deren Schenkel 18 die Kipphebel 5 ortsfest hal ten. Der somit komplett vormontierte Ventiltrieb 1 wird anschließend am Zy linderkopf über die Befestigungsmittel 3 verschraubt. Danach ist es lediglich noch erforderlich, die Haltemittel 17 zu entfernen. Dies geschieht durch Ab ziehen dieser im Bereich des Eingriffs 20. Denkbar ist es an dieser Stelle auch, für sämtliche Kipphebel 5 je Balken 2 eine Leiste als Haltemittel vor zusehen, von der sich die entsprechenden Schenkel 18 erstrecken. Die Haltemittel 17 können beispielsweise aus einem Leichtbauwerkstoff wie Kunststoff bestehen. Denkbar ist jedoch auch ein Metallwerkstoff.

Bezugszeichenliste

1

Ventiltrieb

2

Schwenkzentrum, Balken

3

Befestigungsmittel

4

Gaswechselventil

5

Kipphebel

6

Anlagemittel

7

Angriffsmittel, Rolle

8

Nocken

9

Seitenwand

10

erste Stirnseite

11

Ansatz

12

Lager, hydraulisches Spielausgleichselement

13

Kopf

14

Einformung

15

Oberseite

16

zweite Stirnseite

17

Haltemittel

18

Schenkel

19

nicht vergeben

20

Eingriff

21

Kanal

22

Abzweig

23

Unterseite

24

Anschlagmittel

Claims

1. In einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einbaubarer Ventiltrieb (1) mit einer Reihe von Kipphebeln (5), die auf einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden gemeinsamen Schwenkzentrum (2) gelagert sind und im Bereich ihrer Unterseite (23) an einem Ende Angriffsmittel (7) für einen oder mehrere Nocken (8) und am anderen Ende Anlagemittel (6) für zumindest ein Gaswechselventil (4) besitzen, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Schwenkzentrum (2) als Balken gefertigt ist, welcher an seiner den Kipphebeln (5) zugewandten ersten Stirnseite (10) Lager (12) hat, an denen die Kipphebel (5) in nockenferne Richtung mit ihrer der ersten Stirnseite (10) zugewandten Oberseite (15) abgestützt sind und
- daß der Balken (2) mit lösbaren Haltemitteln (17) versehen ist, über welche die Kipphebel (5) in Nockenrichtung fixiert sind.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Lager (12) hydraulische Spielausgleichselemente aufweisen, die in hohlzylindrischen Ansätzen (11) oder Bohrungen der ersten Stirnseite (10) des Balkens (2) verlaufen.

3. Ventiltrieb Anbruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Ansätze (11) oder Bohrungen von balligen bzw. zylindrischen Köp fen (23) der Spielausgleichselemente (12) überragt sind, gegen welche die Kipphebel (5) mit kalottenförmigen Einformungen (14) ihrer Oberseite (15) abgestützt sind.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß längs durch den Balken (2) ein Kanal (21) zur Zufuhr von Hydraulikmit tel zu den Spielausgleichselementen (12) geführt ist, der im Bereich jedes Spielausgleichselements (12) von bevorzugt je einem Abzweig (22) zu die sem geschnitten ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Haltemittel (17) im Bereich jedes Kipphebels (5) den Balken (2) an seiner der ersten Stirnseite (10) abgewandten zweiten Stirnseite (16) vor zugsweise als Klaue quer übergreifen, deren Schenkel (18) sich in Richtung des jeweiligen Kipphebels (5) klammerartig über dessen Seitenwände (9) erstrecken und diesen zwischen sich, bevorzugt kraft- bzw. formschlüssig halten.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß im Bereich jedes Kipphebels (5), zwischen dem Balken (2) und den Haltemitteln (17), miteinander kommunizierende Anschlagmittel (24) ange ordnet sind.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Anschlagmittel (24) als Nase oder Vorsprung je Kipphebel (5) her gestellt sind, die bzw. der vom Balken (2) oder Haltemittel (17) ausgeht und in einer Aussparung/an einem Anschlag des jeweils anderen Bauteils (17 oder 2) geführt ist.

8. Ventiltrieb nach 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß je Kipphebel (5) ein separates Haltemittel (17) vorgesehen ist.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Haltemittel (17) im Bereich einer der ersten Stirnseite (10) abge wandten zweiten Stirnseite (16) des Balkens (2) einen Eingriff (20) wie eine bügelartige Ausformung aufweist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß für sämtliche Kipphebel (5) bzw. zumindest für eine Teilmenge von Kipphebeln (5) je Balken (2) ein gemeinsames Haltemittel vorgesehen ist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Kipphebel (5) aus einem Blechwerkstoff, vorzugsweise durch ein spanloses Herstellverfahren wie Umformen, gefertigt sind und einen bevor zugt überwiegend U-förmigen Querschnitt haben, wobei die Kipphebel (5) derartig in den Ventiltrieb (1) eingebaut sind, daß sich deren Seitenwände (19) in Richtung zu dem Balken (2) erstrecken.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Balken (2) über Befestigungsmittel (3) wie längenverteilte Schrau ben am dem Zylinderkopf fixierbar ist.

13. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Balken (2) aus einem Leichtbauwerkstoff wie Aluminium oder aus Stahl gefertigt ist.

14. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Angriffsmittel (7) an den Kipphebeln (5) als bevorzugt wälzgela gerte Rollen gefertigt sind.

15. Verfahren zur Montage eines Ventiltriebs (1) nach den Merkmalen des An spruchs 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Fixieren der Lager (12) gegenüber dem Balken (2) und der Kipphebel (5) an den Lagern (12),
b) Stecken der Haltemittel (17) mit ihren Schenkeln (18) derartig über die zweite Stirnseite (16) des Balkens (2), daß die Kipphebel (5) in Nockenrich tung über die Schenkel (18) gehalten sind,
c) Befestigen des Balkens (2) am Zylinderkopf und
d) Entfernen der Haltemittel (17) vom Balken (2).