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Betr.: T 277/A/bf -Ventilsteuerhebel mit automatischem Ventilspie4-ausgleich
Jeder Ventiltrieb unterliegt einer Abnutuunb und Wärmedehnung, die zu einer Veränderung
des Ventilspieis führt. Hierdurch verschlechtert' sich die Laufruhe des Motors,
die LeDensdauer der Ersatzteile wird stark beeinträchtigt. Um laufende Wartungsarbeiten
zu vermeiden, ist deshalb bereits eine Vielzahl von hydraulischen Ventilspielausgleichsverrichtungen
entwickelt worden, die sowohl in Kombination mit den Stößeln bei Stoßstangenmotoren
als auch bei Verbrennung skr aftmaschinen mit obenliegender Nockenwelle angewendet
wurden. Ferner sind Ausgleichsvorricntungen bekannt, die durch ein Verdrehen der
exzentrischen Lagerung des Ventilsteuerhebels, und zwar mittels hydraulischer Elemente,
wirksam sind. Bei der Mehrzahl der bisher bekannten Konstruktionen erfolgt die hydraulische
Verstellung der betreffenden Ausgleichselemente durch die Ausnutzung des Motorenschmieröldruckes.
In den meisten Fällen
wird durch diesen Öldruck ein Kolben axial
verschoben, um das gesamte Ventilsteuerungssystem spielfrei zu halten.
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Es hat sich gezeigt, daX ein Ventiltrieb mit Stößel, Stößelstange
und Kipphebel sowie eingebautem hydraulischen Spielausgleicher aufgrund seiner Einzelteile
und deren großen dynamischen Massen bei steigender Drehzahl sehr früh in den Flatterbereich
gelang. Die Stößelstange schwingt stark und karsi sogar im Laute der Zeit gestaucht
werden. Hinzukommt, daß durch die große Zahl von Übertragungselementen bei ein getretenem
Verschleiß das Ausgleichselement einen sehr großen Hub ausführen muß. Bei der Lage
von hydraulischen Spielausgleichern in den Stößeln ist deren Ausbau schwierig, da
häufig der Motor weitgehend zerlegt werden muß.
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Bei Motoren mit obenliegender Nockenwelle und einem Ventilspielausgleich
über einen Topfstößel St der Ventiltriebaufbau eher umfangreicher als bei Stöaelstanenmotoren.
Der Motor baut außerdem weitaus höher. Nachteilig bei einer derartigen Konstruktion
mit hydraulischer automatischer Ventilspielausgleichsvorrichtung ist, daß auftretende
Luftblasen durch die Überkopflage des Topfstößels nicht entweichen können. Bei länger
stehendem Motor wird das Öl ausfließen.
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Als Folge davon bleibt nacn dem Anlassen des Motors eine große Luftblase
erhalten, die den Ventilspielausgleicher weitgehend in seiner Funktion behindert.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilsteuerung mit einem
automatischen Ventilspielausgleich zu schaffen, die die Nachteile der vorstehend
genannten Konstruktionen nicht aufweist, sondern einfach aufgebaut ist und sowohl
ftlr Motoren mit unten- als auch mit obenliegender Nockenwelle gleichermaßen gut
anwendbar ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen
Ausgleichselemente Bestandteile des Ventilsteuerhebels sind. Die erfindungsgemäße
Ausbildung und Anordnung der Ventilspielausgleichsvorrichtung in einem Ventilsteuerhebel
hat den großen Vorteil, daß anstelle der großen Linearbeschleunigung bei Stoßstangenmotoren
mit untenliegendem Hydraulikelement im Stößel nur eine kleine Drehbeschleunigung
bei der Anordnung im Ventilsteuerhebel selbst auftritt.
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Als weitere Vorteile sind eine gute Zugänglichkeit zu den hydraulischen
Ausgleichselementen und die durch die schräge Lage des iiydraulikkolbens ermöglichte
Vermeidung einer Ansammlung von Luftblasen, die die Wirksamkeit der Ausgleichsvorrichtung
stark vermindern. Die Versorgung des Hydraulikzylinders mit Öl von dem Schmiermittelsystem
des Motors @rfolgt durch die hohle Achse des VentilsteuerhebelvO Von besonderem
Vorteil ist es, die gegenseitige Lage einer obenliegenden Nockenwelle zum Einlaß-
bzw. Auslaßventil in sehr weiten Grenzen zu variieren.
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Gemäß eines weiteren Erfindungsmerkmals kann der Ventilsteuerhebel
aus zwei um eine gemeinsame Achse gegeneinander verschwenkbarer. eilen bestehen,
wobei eines der Teile die hydraulischen Ausgleichselemente enthält. Hierbei kann
das mit der Ventilstoßstange oder einem Ventilantriebsnocken in Verbindung stehende
Steuerhebelteil die Form einer Gabel haben, die an der gemeinsamen Achse das auf
den Ventilschaft einwirkende, als Mittelstück ausgebildete Teil anfaßt. Die Ventilspielausgleichselemente
sind dabei so angeordnet, daß sie die beiden Teile auseinanderzuspreizen suchen.
Durch die Anordnung eines zweigeteilten Ventilsteuerhebels wird elne unmittelbare
Betätigung des Hydraulikkolbens der Ausgleichsvorrichtung durch den Ventilantrieb,
wie Stoßstange oder Nocken, vermieden. Ani einfachsten ist es, das Mittelstück mit
den hydiauliscüen Ausgleichselementen zu versehen. Die hydraulischen Ausgleichselemente
können aus einem innerhalb einer als Hydraulikzylinder dienenden Bohrung verschiebbar
angebrachten Hydraulikkolben, einer auf den Hydraulikkolben einwirkenden Druckfeder
und einem Rückschlagventil bestehen, wobei der Hydraulikzylinder über Bohrungen
im Mittelstück des Ventilsteuerhebels mit der Ölzufuhr für die Achse des Ventilsteuerhebels
in Vebindung steht.
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Um eine punktförmige Berührung, die genau vorausbestimmbar ist, zu
gewährleisten, ist der Hydraulikkolben an seiner Angriffsfläche
mit
einer konvexen sphärischen Krümmung versehen.
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Bei Ventilsteuerungshebeln, vorzugsweise für IWotoren mit oben liegender
Nockenwelle, bei dem also der Ventilsteuerhebel unmittelbar von einen Antriebsnocken
betätigt wird, kann der Einfachheit halber der Hydraulikkolben mit einer keilförmigen
Angriffsfläche für eine unm.ittelbare Beruhrung des Nockens mit den Hydraulikkolben
versehen werden. Das hat den Vorteil, daß bei den ersten Anlaßumdrehungen der Nockenwelle
der Nocken den keilförmigen Hydraulikkolben nach innen schieben kann, da der Öldruck
noch nicht genügend aufgebaut ist, so daß ein Offenstehen des Ventils beim Anlaßvorgang
sicher vermieden wird. Um die zu bewegenden Massen möglichst klein zu halten, können
die Hydraulikkolben hohi ausgeführt und an ihrem offenen Sunde mit einen Deckel
verschlossen sein, um das Eindringen und Festsitzen von Luftblasen zu verhindern.
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In der Zeichrnrng sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt und näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
als zweitetligen Kipphebel ausgeführten Ventilsteuerhebel, Fig. 2 eine Draufsicht
auf den Ventilsteuerhebel gemäß Fig. 1 Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen als
zweiteiligen Schlepphebel ausgeführten Ventilsteuerhebel,
Fig. 4
eine Stirnansicht auf den Ventilsteuerhebel gemäß Fig. 3 im Schnitt, Fig. 5 die
Ansicht auf den Ventilsteuerhebel gemäß Fi'. 3 von oben, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform
eines als zweiteiligen Schlepphebel ausgeführten Ventilsteuerhebels Fig. 7 die Draufsicht
auf den Ventilsteuerhebel gemäß Fig. 6, Fig. 8 einen als einteiligen Schlepphebel
ausgeführten Ventilsteuerhebel und Fig. 9 die Draufsicht auf den Ventilsteuerhebel
gemäß Fig. 8.
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Der Ventilsteuerhebel 1 besteht aus einem Gabelstllck 2 und einem
Mittelstück 3, beide gemeinsam auf einer Achse 4 gegenseitig verschwenkbar angebracht.
Das Gabelstitck 2 wird von der Stoßstange 5 betätigt, während das Mittelstück 3
unmittelbar auf den Ventilschaft einwirkt. In einer Bohrung 7 des Mittelstücks 3
ist ein Hydraulikkolben 8 gelagert. Zr wird durch eine Druckfeder 9 nach außen gegen
die Nase 10 des Gabelstückes 2 gepreßt. Abgeschlossen wird der Hydraulikzylinder
7 durch ein Kugelrückschlagventil 11. Über im Mittelstück 3 befindliche bohrungen
12, 13 ist der Hydraulikzylinder 7 Mit der Ölzufuhr der Ventilsteuerhebelachse 4
verbunden. Die an der Nase,
10 des Gabelstückes 2 anliegende Seite
14 des Hydraulikkolben£ ist zur Schaffung einer punktförmigen Berührung sphärisch
konvex gekrümmt.
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Durch Abnutzungserscheinungen sich einstellende Spielvergrößerungen
zwischen den Ventilantriebsorganen, z.B. einer nicht dargestellten Nockenwelle über
eine Stoßstange 5 zum Ventllschaft 6 kann durch einen infolge des Öldruckes sich
weiter nach außen schiebenden Kolben S ausgeglichen werden.
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Die Druckfeder 9 dient zur Anlage des Hydraulikkolbens 8 an der Nase
10 des Gabelstückes 2 nach dem Stillstand des Motors. Eine zweite Druckfeder 15
innerhalb der Hydraulikzylinderbohrung 7 dient zum Anpressen der Kugel 11 des Rückschlagventils
an seinen Sitz.
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Der als zweiteiliger Schlepphebel 20 ausreführte Ventilsteuerhebel
in Fig. 3 besteht aus den Mittelstück 21 und dem Gabelstück 22. Im Ijtittelstück
21 ist eine Hydraulikzylinderbohrung 23 mit dem Hydraulikkolben 24 angeordnet. Abgeschlossen
wird der Zylinder 23wieder durch ein Kugelrückscblagventil 25.
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Das Gabelstück 22 weist eine Nase 26 auf, die sich gegen den Kolbenboden
27 des Kolbens 24 legt. Die Nase 26 ist unmittelbar von einem Antriebsnocken 28
betätigt. Die gemeinsame Achse der beiden Steuerhebelteile ist mit 29 bezeichnet.
Beaufschlagt wird der Hydraulikzylinder 23 mit Motoröl über Bohrungen 30 und 31.
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Die besondere Ausfuehrung eines Schlepphebels 40 zeigt Figur 6. Dieser
Hebel besteht aus zwei Einzelteilen, und zwar einem Gabelstück 41 und einem Mittelstück
42. In der zylindrischen Bohrung 44 des Mittelstücks 42 ist der Hydraulikkolben
43 angeordnet. Abgeschlossen wird der Hydraulikzylinder 44 durch ein Kugelrückschlagventil
45. Der Antriebsnocken 46 berührt unmittelbar das Gebelstück 41, das seine Kraft
über den Hydraulikkolben 43 auf das Mittelstück 42 und damit auf den Ventilschaft
47 weiterleitet. Über eine Bohrung 48 kann der Hydraulikzylinder 44 mit Motoröl
beaufschlagt werden. Mit 49 ist die gemeinsame Drehachse der beiden Ventilsteurehebelteile
41 und 42 bezeichnet. Die besondere Ausführungsform eines als einteiliger Schlepphebel
60 ausgeführten Ventilsteuerhebels zeigen die Fig. o und 9. Innerhalb einer zylindrischen
Bohrung 61 ist der Hydraulikkolben 61 mit einem keilförmigen freien Ende angeordnet.
Unmittelbar auf das freie Ende des Kolbens 61 wlrkt der Antriebsnocken 62 ein.
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Danit kann die Kraft des iiockens 62 unmittelbar auf den Ventilschaft
63 übertragen werden. Durch die Verwendung möglIchst weniger Einzelteile ist diese
Ausführungsform durch besondere Einfachheit gekennzeichnet. Zur Herabsetzung der
zu bewegenden Massen ist der Hydraulikkolben 61 mit einem Hohlraum 64 versehen.
Abgeschlossen ist der Hohlraum 64 durch eine Platte 65, um das Eindringen von Luftblasen
und damit Herabsetzung der Wirksamkeit dieser Ausführung zu vermeiden.
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Der Hydraulikzylinder 61 wird durch ein Kugelventil 66 abgeschlossen.
Verbunden ist der Zylinder 61 über eine Bohrung 67 mit der Achse 68 des Schlepphebels
60 und (ianit mit dem Motoröl.
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- Patentansprüche -