DE3234249A1

DE3234249A1 - Einrichtung zum steuern von zwei oder vier ventilen eines viertaktmotors

Info

Publication number: DE3234249A1
Application number: DE19823234249
Authority: DE
Inventors: Michael 8034 Germering Krauser
Original assignee: KRAUSER KRAFTFAHRZEUG ZUBEHOER
Current assignee: KRAUSER KRAFTFAHRZEUG ZUBEHOER
Priority date: 1982-09-15
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1984-05-24
Also published as: AU1067283A; JPS5951118A; EP0103051A3; EP0103051A2; ZA831669B; ES269373Y; ES269373U

Abstract

Es ist eine Einrichtung zum Steuern von zwei oder vier Ventilen eines Viertaktmotors geschaffen, dessen Ventile von einer serienmäßig vorgesehenen Nockenwelle über Stößel und Gabelkipphebel gesteuert werden. Hierbei weist eine an dem jeweiligen Stößel anliegende Fläche eines daumenförmigen Ansatzes jedes der Gabelkipphebel bei Draufsicht auf den Kipphebel in Richtung der Kipphebelachse eine einem Kreissektor entsprechende Krümmung auf. Ferner ist die an dem daumenförmigen Ansatz des jeweiligen Gabelkipphebels anliegende Stößelendfläche eine in sich ebene Fläche (mit Radius unendlich). Durch das Zusammenwirken der ebenen Stößelendfläche und der kreisförmig ausgebildeten Fläche am daumenförmigen Ansatz des Gabelkipphebels ändert sich bei der Auf- und Abwärtsbwegung des Stößels an dem Gabel kipp hebel das Hebelarmverhältnis, wodurch eine Änderung des Zeitquerschnittes erreicht und damit ein besserer Füllgrad des Brennraumes erzielt wird. Hierdurch wird dann bei Verwendung der serienmäßigen Nockenwelle die Leistung eines serienmäßigen Motors beträchtlich erhöht.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern von zwei 10* oder vier Ventilen eines Viertaktmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Vierttaktmotore mit oben liegender Nockenwelle bekannt, bei welchen die Nocken der Nockenwelle jeweils auf eine Endfläche von Stößeln wirken, deren gegenüberliegende Endfläche als Kugel ausgebildet ist, oder bei welchen in die gegenüberliegende Endfläche eine gehärtete Kugel eingepreßt ist. Diese kugelförmige Endfläche der Stößel liegt dann in einer konkaven, halbkugelförmigen Pfanne, die wiederum in einem daumenförmigen Ansatz eines Kipphebels ausgebildet ist. In einem gegabelten, dem daumenförmigen Ansatz etwa diametral gegenüberliegenden Arm des Kipphebels ist eine Exzenterscheibe verstellbar gehaltert, an welcher der Ventilschaft eines zu betätigenden Ventils anliegt, und durch deren Verstellen das Ventilspiel einstellbar ist.

Ferner sind Viertaktmotore mit unten liegender Nockenwelle bekannt, beispielsweise der BMW-Boxermotor, bei welchem die Nocken der Nockenwelle auf eine Endfläche von kurzen Stößeln mit Stößelführungen wirken, in denen jeweils sehr lange biegefreudige und dadurch knickgefährdete Stößelstangen geführt sind. Die anderen, gegenüberliegenden Endflächen der Stößelstangen sind kugelförmig ausgebildet bzw. enden

in Kugeln. Diese kugelförmigen Endflächen der Stößelstangen liegen jeweils in konkaven, halbkugelförmigen Pfannen von Ventileinstellschrauben, die in Ansätze von Kipphebeln eingeschraubt sind und in einer dem erforderlichen Ventilspiel entsprechenden Stellung durch Gewindemuttern gesichert sind. Etwa diametral zu diesen Ansätzen sind an den Kipphebeln jeweils daumenförmige Ansätze ausgebildet, an welchen jeweils der Ventilschaft der zu betätigenden Ventile anliegt.
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Die beschriebenen Viertaktmotore, deren Ein- und Auslaßventile von einer Nockenwelle über Stößel bzw. über Stößel und Stößelstangen sowie über entsprechend ausgebildete Kipphebel gesteuert werden, haben bei richtiger I^ Abstimmung und Bemessung der einzelnen Teile sowie bei einer richtigen Ventileinstellung eine bestimmte Motorcharakteristik und geben dann eine ganz bestimmte Leistung ab.

²^ Gemäß der Erfindung soll jedoch eine Einrichtung zum Steuern von zwei oder vier Ventilen eines Viertaktmotors geschaffen werden, mit welcher auch bei herkömmlichen Viertaktmotoren eine bessere Motorcharakteristik erreichbar und eine höhere Leistung erzielbar ist, ohne daß die vor- ° gesehene Nockenwelle ausgewechselt zu werden braucht. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Steuern von zwei oder vier Ventilen eines Viertaktmotors durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un-

teransprüchen angegeben.

Da bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die eine Fläche des daumenförmigen Ansatzes jedes Kipphebels, an welcher eine ebene Endfläche eines Stößels anliegt, bei Drauf-

sieht in Richtung der Kipphebelachse eine einem Kreissektor entsprechende Krümmung aufweist, bewegt sich der Berührungspunkt zwischen der Stößelendfläche und der kreis- '

förmig gekrümmten Fläche des daumenförmigen Ansatzes während einer Aufwärtsbewegung des Stößels entlang der kreisförmig gekrümmten Fläche in Richtung zur Kipphebelachse hin und während einer Abwärtsbewegung des Stößel von der Kipphebelachse weg. Hierdurch ändert sich dann jeweils der Abstand zwischen dem Berührungspunkt und der Kipphebelachse und damit der Hebelarm auf dieser Seite des Kipphebels. Da jedoch die Berührungsstelle am Ende des sich drehenden Ventilschaftes eines zu betätigenden Ventils und einer im anderen Arm des Kipphebels verstellbar gehalterten Exzenterscheibe weitgehend festliegt und somit der Abstand zwischen dieser Berührungsstelle und der Kipphebelachse im wesentlichen konstant ist, ändert sich während einer Auf- und Abwärtsbewegung des Stößels jedesmal das Hebelarmverhältnis, d.h. das Verhältnis der Hebelarme von der Kipphebelachse zu dem Berührungspunkt an der kreisförmig ausgebildeten Fläche des daumenförmigen Ansatzes bzw. der Berührungsstelle an der verstellbaren Exzenterscheibe.

Aufgrund dieser Änderung des Hebelarmverhältnisses wird dann der sogenannte Zeitquerschnitt geändert, der eine wesentliche Kenngröße für die Steuerung von Verbrennungsmotoren darstellt, und zwar weist die Zeitquerschnittskurve eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehenen Viertaktmotors im Vergleich su der Zeitquerschnittkurve beispielsweise eines der eingangs angeführten Viertaktmotore bei gleichem Anfangs- und Endpunkt sowie bei gleichem Maxium erheblich steilere Anstiegsflanken und auch erheblich steilere Abfallflanken auf; das heißt in derselben Zeit sind die von der Abszisse und der Zeitquerschnittskurve eingeschlossene Fläche und damit der Zeitquerschnitt größer. Wenn somit in einem der eingangs beschriebenen Viertaktmotore die erfindungsgemäße Einrichtung vorgesehen und verwendet wird, wird mit derselbenNockenwelIe ein besserer Füllungsgrad als beispielsweise mit den unveränderten, eingangs beschriebenen Viertaktmotoren erzielt . Ein entsprechend der erfindungsgemäßen Einrichtung geänderter

Viertaktmotor ist erheblich drehfreudiger und gibt eine größere Leistung ab. Hierbei braucht, wie bereits vorstehend erwähnt, zur Erzielung dieser höheren Leistung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung die vorgesehene und vorhandene Nockenwelle nicht ausgewechselt zu werden.

Wenn die erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise bei dem eingangs erwähnten BMW-Boxermotor mit unten liegender Nockenwelle verwendet wird, läßt sich eine ganz erhebliche Leistungssteigerung erzielen. Diese Leistungssteigerung kann 30% und mehr betragen, wenn gleichzeitig mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung auch noch der in der Patentanmeldung P 31 16 802.7 beschriebene Zylinderkopf verwendet wird und die in dem Boxermotor bisher verwendeten, sehr langen, biegefreudigen und damit knickgefährdeten Stößelstangen durch sehr viel kürzere Stößelstangen ersetzt werden, während die Verbindung zwischen dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Kipphebel durch einen im Zylinderkopf geführten, verhältnismäßig dicken Stößel hergestellt wird. Hierbei ist die Stößelendfläche als ebene Fläche, d.h. als Fläche mit einem Radius unendlich, ausgebildet, während das andere Stößelende auf Seite der vorgesehenen, kurzen Stößelstange als konkave, halbkugelförmige Pfanne ausgebildet ist, in welcher das kugelförmig ausgebildete Ende der erheblich kürzeren Stößelstange liegt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben, in welcher schematisch die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt ist.

In der Zeichnung ist schematisch lediglich ein Einlaß 4 sowie ein Einlaßventil 3 mit einem Ventilteller 32 und einem Ventilschaft 31 in dessen Schließstellung dargestellt. Das

dem Ventilteller abgewandte Ende 33 des Ventilschaftes 31 liegt aufgrund der von einer nicht näher dargestellten Ventilfeder ausgeübten Kraft an einer Exzenterscheibe 13 an,

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deren Welle 14 in einem Arm 12 eines Gabelkipphebels 1 verstellbar gelagert ist. Etwa diametral von dem gegabelten Arm 14 ist an dem Gabelkipphebel ein daumenförmiger Ansatz 11 ausgebildet, dessen in der Darstellung untere Fläche 111 an einer in sich ebenen Fläche (d.h. einer Fläche mit dem Radius unendlich) eines Stößels 2 anliegt. Hierbei ist die an der ebenen Stößelendfläche 21 anliegende Fläche des daumenförmigen Ansatzes 11 des Gabelkipphebels 1 so ausgebildet, daß sie bei Draufsicht in Richtung der Kipphebelachse, welche in der schematischen Darstellung senkrecht zu der Zeichenebene verläuft, im Querschnitt eine einem Kreissektor entsprechende Krümmung aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Krümmungsradius vorzugsweise 8mm.

In der Zeichnung ist lediglich die Ventilsteuerung eines Einlaßventils schematisch dargestellt, welche etwa bei der gestrichelt- gepunktet wiedergegebenen Linie endet. Die Auslaßseite bzw. die Steuerung eines Auslaßventils könnte in etwa spiegelbildlich zu der gestrichelt-gepunkteten Linie vorgesehen und angeordnet sein. Ferner kann zur Steuerung von jeweils zwei Einlaß- oder Auslaßventilen der Gabelkipphebel mit zwei in Richtung der Kipphebelachse 10 hintereinander angeordneten, gegabelten Arme 12 versehen sein, in denen jeweils eine Exzenterscheibe 12 gelagert ist. Bei einer solchen Ausführung des Gabelkipphebels können dann mit einem dem Stößel 2 entsprechenden Stößel zwei Einlaß- bzw. Auslaßventile gesteuert werden. Diese Einlaß- bzw. Auslaßventile sowie die diesen Ventilen zugeordneten Stößel könnten beispielsweise so in einem Zylinderkopf angeordnet sein, wie in der bereits angeführten deutschen Patentanmeldung P 31 16 802.7 dargestellt und beschrieben ist.

Bei einer Aufwärtsbewegung des Stößels 2 wird der Kipphebel 1 um seine Achse 10 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch dann über die entsprechend dem geforderten Ventilspiel eingestellte Exzenterscheibe Druck auf den Ventil-

-δι schaft 31 ausgeübt und dadurch das Ventil 3 geöffnet wird. Während der erwähnten Aufwärtsbewegung des Stößels 2 bewegt sich aufgrund der einem Kreissektor entsprechenden Krümmung der Fläche 111 an der Unterseite des daumenförmigen Kipphebelansatzes 11 der Berührungspunkt zwischen der ebenen Stößelendfläche 21 und der im Querschnitt in diesem Bereich kreisförmigen Fläche 111 in Richtung zu der Kipphebelachse hin, so daß dadurch der Abstand zwischen dem erwähnten Berührungspunkt und der Kipphebelachse geringer wird. Das bedeutet, daß der stößelseitige Hebelarm des Gabelkipphebels 1 kürzer wird. Da die Berührungsstelle zwischen der Endfläche 33 des Ventilschaftes und der in dem gegabelten Kipphebelarm gehalterten Exzenterscheibe weitgehend festliegt, d.h. im wesentlichen konstant ist, ändert sich bei der erwähnten Aufwärtsbewegung des Stößels 2 das Hebelarmverhältnis an dem Gabelkipphebel. Dies hat dann in der Praxis zur Folge, daß die Anstiegsflanke einer Zeitguerschnxttskurve eines Viertaktmotors, welcher mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgerüstet ist, steiler verläuft und bei einer Abwärtsbewegung des Stößels 2 dementsprechend auch die Abfallflanke der Zeitquerschnittskurve steiler ist. Dadurch wird dann die Fläche zwischen der Abszisse und der steilere Anstiegs- und Abfallflanken aufweisenden Zeitquerschnittskurve größer. Dies wiederum führt während des Betriebs zu einem besseren Füllungsgrad in dem Brennraum des Zylinderkopfes, so daß insgesamt die Leistung eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgerüsteten Motors ganz erheblich gesteigert worden kann. Beispielsweise konnte die Leistung eines herkömmlichen BMW-Boxermotors mit einem Zylinderinhalt von 1000cm³ im wesentlichen durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Einrichtung und die Verwendung des in der erwähnten Patentanmeldung beschriebenen, und entsprechend angepaßten Vierventil-Zylinderkopfes um 30% und mehr erhöht werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung und die bei ihrer Benutzung erzielbare höhere Leistung bei einem serienmäßigen

Viertaktmotor ist ohne eine Änderung der serienmäßig vorgesehenen Nockenwelle erreichbar, die bei einem Umbau der Ventilsteuerung, d.h. beim Einbauen der erfindungsgemäßen Einrichtung in keiner Weise geändert bzw. ausgebaut zu werden braucht. Dadurch kann bei Verwendung der gleichen Nokkenwelle sowie bei Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung die Leistung eines Motors durch einen einfachen Umbau den jeweils gegebenen Verhältnissen und Anforderungen angepaßt werden.

Ende der Beschreibung

AO

L e θ r s e i t e

Claims

DIPL.-ING. A. v. KIRSCHBÄUM

PATENTANWALT

QERMERING, 15.9. 1982 HERMANN-EHLERS-STR. 21a

TELEFON MÜNCHEN 8411046

Anwaltsakte: K-I230

KRAUSER Kraftfahrzeug-Zubehör Vertriebs-GmbH Hormannsbergerstr. 18 D-8905 Mering

Einrichtung zum Steuern von zwei oder vier Ventilen eines Viertaktmotors

Patentansprüche

(1J Einrichtung zum Steuern von zwei oder vier Ventilen eines Viertaktmotors, dessen Ventile von einer Nockenwelle über Stößel und Gabelkipphebel gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine am jeweiligen Stößel (2) anliegende Fläche (111) eines daumenförmigen Ansatzes (11) eines Gabelkipphebels (1) bei Draufsicht in Richtung der Kipphebelachse (10) eine einem Kreissektor entsprechende Krümmung aufweist, und daß die an dem daumen-

förmigen Ansatz (11) des jeweiligen Gabelkipphebels (1) anliegende Stößelendfläche (21) eine in sich ebene Fläche (mit Radius unendlich) ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einem kreisförmigen Sektor entsprechenden Krümmung ein Radius im Bereich von 6 bis 20mm zugeordnet ist.

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3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der einem Kreissektor entsprechenden Krümmung vorzugsweise 8mm ist.