-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schmierung
-
der Berührungsflächen zwischen Nocken und Ventilsteuerungshebel bei
Brennkraftmaschinen, insbesondere für eine Ventilsteuerung mit obenliegender Nockenwelle
und Schlepphebeln, wobei die Ventilsteuerungshebel jeweils zwei Schmieröl-Austrittsöffnungen
aufweisen, von denen die eine auf die eigene Berührungsfläche mit dem zugeordneten
Nocken und die andere auf die Berührungsfläche des benachbarten Ventilsteuerungshebels
und dessen zugeordnetem Nocken gerichtet ist.
-
Bei Hubkolbenmotoren mit obenliegender Nockenwelle und Ventilsteuerung
mittels Schlepphebeln, sogenannten OHC-Motoren, sind folgende Möglichkeiten einer
Nocken-Schlepphebelschmierung bekannt: 1. Hohlgebohrte Nockenwelle mit Schmierölbohrungen
in den Nocken vor der Nockenanlauframpe.
-
2. Über der Nockenwelle ist eine sogenannte Schmierölgalerie angeordnet,
aus der Schmieröl auf die Nocken spritzt.
-
3. Schmieröl spritzt aus der Schlepphebellagerung direkt an die Schlepphebellauffläche.
-
Durch die DE-AS 20 31 503 ist ferner eine Ventilsteuerung der eingangs
bezeichneten Art bekannt geworden, bei der die Ventile über nockenwellenbetätigte
Kipphebel, Stoßstangen und Stößel gesteuert werden. Bei dieser bekannten Ventilsteuerung
sind die Kipphebel auf einer Hohlwelle befestigt, die von Schmieröl durchströmt
ist. Durch radiale Bohrungen in der Hohlwelle und den Kipphebeln gelangt das Schmieröl
zu den Berührungsflächen zwischen Kipphebel und Nocken.
-
Zur Vervollständigung des bekannten Standes der Technik sei noch die
US-PS 1 864 314 erwähnt, die eine unmittelbare Ventilbetätigung durch eine Nockenwelle
zum Gegenstand hat.
-
Die Nockenwelle ist hierbei hohl ausgeführt und von Schmieröl
durchströmt.
Das Schmieröl gelangt hierbei über radiale Bohrungen und eine anschließende axiale
Umlenkung zu den Berührflächen zwischen Nocken und Ventilschaft.
-
Die bekannten Ventilsteuerungen haben alle den Nachteil gemeinsam,
daß die Berührungsflächen zwischen Nocken und Ventilsteuerungshebel stets nur einseitig
mit einem Schmierölfilm benetzt werden, und zwar trifft jeweils der Schmierölstrahl
auf die Oberfläche des Nockens bzw. des Ventilsteuerungshebels unmittelbar bevor
die Berührung zwischen diesen Teilen stattfindet. Versuche haben gezeigt, daß die
bisher bekannten Arten der Schmierung von Ventilsteuerungen bei Verbrennungskraftmaschinen
nicht optimal sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Ventilsteuerung
der eingangs genannten Art, insbesondere einer Ventilsteuerung mit obenliegender
Nockenwelle und Schlepphebeln, eine Verbesserung der Schmierung und damit eine Verminderung
des Verschleißes an den Berührungsflächen von Nocken einerseits und Ventilsteuerungshebeln
andererseits zu erreichen.
-
Gemäß der Erfindung wird das Problem im wesentlichen dadurch gelöst,
daß die Schmieröl-Austrittsöffnungen von zwei entgegengesetzten Richtungen auf die
jeweilige Berührfläche gerichtet sind, derart, daß die Berührfläche sowohl vor Eintritt
der Berührung als auch nach stattgefundener Berührung mit Schmieröl benetzt wird.
-
Durch diese beidseitige Schmierölversorgung der Berührflächen zwischen
Nocken und Ventilsteuerungshebel wird überraschenderweise der Verschleiß der miteinander
in Berührung stehenden Flächen so erheblich herabgesetzt, daß eine wesentlich höhere
Lebensdauer der Ventilsteuerungsanordnung erzielt wird. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil der Erfindung
liegt in einer Kosteneinsparung, die durch
den Wegfall von Bohrungen in der Nockenwelle bzw. in den Nocken bedingt ist.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
die eine Schmieröl-Austrittsöffnung quer zur Nockenwellenachse auf die eigene Berührfläche
und die andere Schmieröl-Austrittsöffnung schräg auf die Berührfläche des benachbarten
Ventilsteuerungshebels zu richten, wobei zweckmäßigerweise die beiden Schmieröl-Austrittsöffnungen
jedes Ventilsteuerungshebels im Winkel zueinander stehende Bohrungen sind, die von
einer gemeinsamen ölzuführungsbohrung im Innern des Ventilsteuerungshebels ausgehen.
Hierdurch ist eine einfache und kostensparende Einbringung der ölzuführungsbohrungen
und Schmieröl-Austrittsöffnungen möglich.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die
benachbarten Ventilsteuerungshebel jeweils um 1800 versetzt zueinander angeordnet
sind, werden die Berührflächen jeweils eines Paares benachbarter Ventilsteuerungshebel
von den schräg gerichteten Schmieröl-Austrittsöffnungen dieser beiden Ventilsteuerungshebel
wechselseitig mit Schmieröl benetzt, derart, daß die Schmieröl strahlen aller vier
Schmieröl-Austrittsöffnungen der beiden benachbarten Ventilsteuerungshebel in Draufsicht
gesehen ein Parallelogramm ergeben.
-
Es wurde bereits angedeutet, daß die Erfindung grundsätzlich auf jede
beliebige Art einer Ventilsteuerung bei Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden
kann. Die Vorteile der Erfindung kommen jedoch dessen ungeachtet am meisten zur
Geltung bei einer Ventilsteuerung mittels Schlepphebel und die Schlepphebel unmittelbar
beaufschlagender obenliegender Nockenwelle, wobei der Schlepphebel mit seinem Kopfteil
auf einem hohl ausgebildeten, durch öldruck selbsttätig nachstellbaren Hydraulikbolzen
gelagert ist. Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird für eine
derartige Ventilsteuerung vorgeschlagen, daß der Hydraulikbolzen eine durchgehende
Verbindungsbohrung zur Verbindung des mit Öl
gefüllten Hohlraums
des Hydraulikbolzens mit der Schmieröl-Zuführungsbohrung des Schlepphebels aufweist,
derart, daß das Drucköl zur selbsttätigen Nachstellung des Hydraulikbolzens zugleich
als Schmieröl für die Berührungsflächen zwischen Schlepphebel und Nocken dient.
Die Bohrung innerhalb des zur Lagerung des Schlepphebels dienenden Hydraulikbolzens
erfüllt also eine Doppelfunktion. Es kann dadurch vorteilhaft eine separate Schmieröl-Zuführungsbohrung
eingespart werden. Außerdem hat diese Ausführungsform den wesentlichen Vorteil,
daß durch die durchgehende Bohrung mit der Möglichkeit des Schmierölaustritts die
Gefahr eines Aufpumpens der Hydraulikbolzen bei erhöhten Öldrücken vermindert wird,
und daß darüber hinaus eine verbesserte Entlüftung der Hydraulikbolzen erzielt wird.
Eine solche Entlüftung ist erforderlich, weil durch die Lufteinschlüsse in dem zur
Verstellung des Hydraulikbolzens dienenden Öl die Verstellfunktion nicht unerheblich
beeinträchtigt wird.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt: Fig. 1 eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit Schlepphebel
und obenliegender Nockenwelle im Vertikalschnitt (teilweise), Fig. 2 eine Ausführungsform
einer Ventilsteuerung mit zwei zueinander um 1800 versetzten Schlepphebeln in Draufsicht,
Fig. 3 den Gegenstand von Fig. 2 in Seitenansicht und Fig. 4 eine Darstellung entsprechend
Fig. 3, bei der die Verschiebung der Berührfläche zwischen Nocken und Schlepphebel
bei vier aufeinanderfolgenden Winkelstellungen der Nockenwelle veranschaulicht ist.
-
Nach Fig. 1 bezeichnet 10 die obenliegende Nockenwelle einer Brennkraftmaschine.
Die Nockenwelle 10 ist in einem Gehäuseteil 11 des Motorblocks gelagert. Mit 12
ist in Fig. 1 ein Teil des Brennraumes bezeichnet, der oben in üblicher Weise
durch
einen in Schnittdarstellung gezeigten Zylinderkopf 13 begrenzt ist. Der Einlaßkanal
des Zylinderkopfes 13 ist mit 14 beziffert. Er bildet oberhalb des Brennraumes 12
einen Ventilsitz 15 und wird in üblicher Weise durch ein hängend angeordnetes Ventil
16 gesteuert.
-
Am oberen Ende des mit 17 bezeichneten Ventilschafts sitzt ein Federteller
18, der von einer Druckfeder 19 beaufschlagt wird. Die Druckfeder 19 dient in bekannter
Weise zur Rückstellung des Ventils 16 in die aus Fig. 1 ersichtliche Schließstellung.
-
Der Federteller 18 und damit auch das gesamte Ventil 16 kooperiert
des weiteren mit einem insgesamt mit 20 bezeichneten Schlepphebel, dervon einem
in Schnittdarstellung gezeigten und mit 21 bezifferten Nocken der Nockenwelle 10
betätigt wird. Der Schlepphebel 20 besitzt an seinem Kopf 22 eine teilzylindrische
Lagerfläche 23, mittels derer er auf einem Hydraulikbolzen 24 in Pfeilrichtung 25
schwenkbar gelagert ist. Der Hydraulikbolzen 24 besitzt zu diesem Zweck eine entsprechend
zylindrisch geformte Lagerfläche 26.
-
Wie Fig. 1 weiterhin erkennen läßt, besitzt der Hydraulikbolzen 24
einen Hohlraum 27, der mit unter Druck stehendem Schmieröl gefüllt ist. Das Schmieröl
gelangt hierbei über Kanäle 28 bis 35 in den Hohlraum 27 des Hydraulikbolzens 24.
Der Hydraulikbolzen 24 ist in dem Zylinderkopf 13 in Vertikalrichtung verstellbar
angeordnet. Es handelt sich hierbei also um einen in bekannter Weise durch Drucköl
automatisch nachstellbaren Hydraulikbolzen zur Lagerung des Schlepphebels 20.
-
Die Besonderheit der gezeigten Ventilsteuerung liegt nun darin, daß
das den Hydraulikbolzen 24 ausfüllende Schmieröl nicht nur zur automatischen Verstellung
desselben dient, sondern zugleich zur Schmierung der Berührflächen zwischen Nocken
21 und Schlepphebel 20 verwendet wird. Die in bekannter Weise gewölbt ausgebildete
Berührfläche des Schlepphebels
20 mit dem Nocken 21 ist hierbei
mit 36 beziffert.
-
Das die gewölbte Berührfläche 36 in Vertikalrichtung überragende Kopfteil
22 des Schlepphebels 20 besitzt eine vertikale Schmieröl-Zuführungsbohrung 37, die
über eine Verbindungsbohrung 38 mit dem Innenraum 27 des Hydraulikbolzens 24 in
Verbindung steht. Über die Verbindungsbohrung 38 erfolgt gleichzeitig die Schmierung
der Lagerflächen 23 und 26 des Schlepphebels 20 und des Hydraulikbolzens 24.
-
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, gehen von der Schmieröl-Zuführungsbohrung
37 im Kopfteil 22 des Schlepphebels 20 zwei im spitzen Winkel zueinander stehende,
im wesentlichen in Horizontalrichtung gerichtete Schmieröl-Austrittsbohrungen 39,
40 aus. Die im wesentlichen quer zur Nokkenwellenachse 41 gerichtete Schmieröl-Austrittsbohrung
39 ist auch aus Fig. 1 ersichtlich. Aus ihr tritt das Schmieröl in Pfeilrichtung
42 aus. Hierdurch erfolgt eine Schmierung der Berührfläche 36 des Schlepphebels
20 entgegen der durch einen Pfeil 43 gekennzeichneten Drehrichtung der Nockenwelle
10. Wie Fig. 2 weiterhin verdeutlicht, gelangt durch die andere, schräg gerichtete
Schmieröl-Austrittsbohrung 40 Schmieröl in Pfeilrichtung 44 jeweils auf die Oberfläche
36 des henachbarten Schlepphebels. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die
benachbarten Schlepphebel 20 um 1800 versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch ergibt
sich eine wechselseitige Schnierölbeaufschlagung der Berührflächen 36 jeweils durch
die schräg gerichteten Schmieröl-Austrittsöffnungen 40. Insgesamt ergeben hierbei
die durch die Pfeile 42 und 44 gekennzeichneten Schmierölstrahlen in Draufsicht
ein Parallelogramm. Die Berührflächen 36 der beiden Schlepphebei 20 mit dem jeweiligen
Nocken 21 der Nockenwelle 10 werden also jeweils beidseitig, d. h. entgegen dEi
Drehrichtung und in Drehrichtung der Nockenwelle 10, mit Schmieröl benetzt. Dies
geht besonders anschaulich aus Fig. 3 und Fig. 4 hervor.
-
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die nahezu linienförmige Berührstelle
zwischen Nocken 21 und Schlepphebel 20 sich
während etwa einer
halben Umdrehung der Nockenwelle 10 nahezu über die gesamte Länge der Berührfläche
36 verschiebt. Aus diesem Grunde ist eine ständige Schmierölbenetzung der gesamten
Berührfläche 36 des Schlepphebels 20 von ausschlaggebender Bedeutung für den angestrebten
geringen Verschleiß zwischen den beiden Teilen 20 und 21. Die Berührfläche 36 wird
somit einmal durch die Austrittsöffnung 39 des eigenen Schlepphebelkcpfes 22 (Pfeil
42) und gleichzeitig durch die Austrittsbohrung 40 des benachbarten Schlepphebelkopfes
(Pfeilrichtung 44) von zwei Seiten her mit Schmieröl benetzt.
-
Hierdurch ist es möglich, daß sich zwischen den beiden miteinander
in Berührung stehenden Teilen 20 und 21 Jeweils der aus den Teilfiguren A bis D
ersichtliche, über die Berührungsfläche 36 hinwegwandernde Schmierölfilm 45 bildet.
Selbstverständlich ist der Schmierölfilm 45 in der Darstellung nach Fig. 4 zur besseren
Veranschaulichung in seinen Abmessungen stark übertrieben gezeichnet.
-
Wie die Darstellung nach Fig. 1 verdeutlicht, gelangt das zur Schmierung
der Berührflächen zwischen den Teilen 20, 21 dienende Motorenöl über das Leitungssystem
28 bis 35 in den Innenraum 27 des Hydraulikbolzens 24 und von dort über die Verbindungsbohrung
38, die Schmieröl-Zuführungsbohrung 37 zu den Schmieröl-Austrittsöffnungen 39, 40.
Die durch die Verbindungsbohrung 38 gegebene Öffnung des Hydraulikbolzens 24 nach
außen hat aber darüber hinaus noch den Vorteil, daß hierdurch die Gefahr eines Aufpumpens
des Hydraulikbolzens 24 bei zu großen Öldrücken verhindert wird.
-
Außerdem wird durch die Verbindungsbohrung 38 für eine regelmäßige
Entlüftung des in dem Raum 27 enthaltenen Drucköls gesorgt, wodurch eine einwandfreie
automatische Nachstellung des Hydraulikbolzens 24 gesichert ist.
-
L e e r s e i t e