DE3523253A1

DE3523253A1 - Mechanismus zur ventilbetaetigung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3523253A1
Application number: DE19853523253
Authority: DE
Inventors: Takanao Kawagoe Saitama Uchida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-01-02
Also published as: JPS6114407A; CA1271676A; GB2160922A; FR2566836A1; JPH0235845B2; US4672927A; GB2160922B; DE3523253C2; GB8516214D0; FR2566836B1

Description

Mechanismus zur Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mechanismus

zur Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine mit einem obengesteuerten Ventil und Nocken bzw. Steuernocken. Insbesondere betrifft die Erfindung die An- _ Ordnung eines Nockenfolgers in dem Mechanismus, dessen eines Ende verschwenkbar auf einem Sitzteil gestützt wird und dessen anderes Ende an dem Ventil angreift, wobei die Nockenwelle oberhalb des Nockenfolgers und zwischen den beiden Enden desselben angeordnet ist, um

zur Betätigung des Ventiles die Drehung des Nockenfol-25

gers zu bewirken.

Bei dieser Art eines Mechanismus zur Ventilbetätigung wird der Nockenfolger nicht drehbar durch irgendeine

Welle oder Arm gestützt bzw. gehalten. Vielmehr weist 30

er ein kugelförmiges Ende auf, das lose in einen halbkugelförmigen bzw. semisphärischen Sockel auf dem Sitzteil paßt und lediglich durch die drei Angriffspunkte von anderen Teilen, nämlich dem Sitzteil, dem

Ventilschaft und dem Nocken, in der richtigen Lage 35

gehalten wird. Bei einer typischen bekannten Anordnung

dieser Art eines Ventilmechanismus greift an der Gleitfläche 12a¹ des Nockenfolgers 12' der Nocken 13a der Nockenwelle 13 an einem Berührungspunkt A¹ an,

wenn sich die Nockenwelle 13 in der Richtung des 5

Pfeiles 16 dreht, wie dies in der Figur 4 dargestellt ist. Zu der Zeit, zu der der Hub- bzw. Anhebevorgang des Ventiles gerade beginnt, verläuft eine Tangentenlinie L3 zu der Gleitfläche durch den Punkt A¹ unter einem Winkel zu einer zweiten Linie L4, die sich durch den Kontaktpunkt B zwischen dem Nockenfolger und dem Sitzteil 11 und den Berührungspunkt C zwischen dem Nockenfolger und dem Ventilschaft 7 erstreckt. Als Ergebnis dieser Winkelbeziehung erzeugt die Kraft F senkrecht zur Tangente L3 am Brührungspunkt A¹ eine Ventilhub-Kraftkomponente- Fl senkrecht zur Linie L4, d.h. zur wirksamen Drehlinie, und eine seitliche Kraftkomponente F2 parallel zur Linie L4. Diese seitliche Kraftkomponente F2 versucht, den Nockenfolger 12' zur Seite zu zwingen, was infolge der losen *^ Passung zwischen einer Kugel an dem Nockenfolger und einer Sockelvertiefung 11a in dem Sitzteil möglich ist. Diese lose Passung ist für die normale Verdrehung bzw. Verschwenkung erforderlich. Diese seitliche Verschiebung des Nockenfolgers 12' erzeugt ein Ge- ° rausch und kann die Abnutzung vergrößern.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine mit einem obengesteuerten Ventil und Nocken, bei dem ein

^O Ende eines Nockenfolgers verdrehbar auf einem Sitzteil gestützt wird und das andere Ende an dem Ventil angreift, wobei die darüber angeordnete Nockenwelle einen an einer Gleitfläche auf dem Nockenfolger angreifenden Nocken aufweist. Die Gleitfläche ist so

geformt, daß dann, wenn sie beim Beginn der Ventilhubbewegung am Nocken angreift, eine Tangentenlinie durch

den Nockenberührungspunkt auf der Gleitfläche im wesentlichen parallel zu einer Linie verläuft, die die Kontaktpunkte zwischen dem Nockenfolger und dem Sitzteil und dem Ventil jeweils verbindet. 5

Bei einer Ausführungsform der Erfindung verläuft diese Tangentenlinie unter einem kleinen Winkel zu der Verbindungslinie zwischen den Kontaktpunkten, wobei

der Winkel in die entgegengesetzte Richtung zur Rich-10

tung der Bewegung des Nockens über die Gleitfläche zeigt bzw. geöffnet ist, um die Reibungskräfte zwischen dem Nocken und der Gleitfläche zu kompensieren.

Vorzugsweise stehen die Tangentenlinie und die Verbin-

dungslinie richtungsmäßig in einer solchen Beziehung, daß die auf den Nockenfolger durch den Nocken beim Start der Ventilhubbewegung ausgeübten Seitenkräfte auf ein Minimum Verringertwerden. Dadurch wird die seitliche Verschiebung des Nockenfolgers auf ein

Minxmum verringert.

Die beiden Ausführungen der Erfindung werden nun beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren näher

erläutert. Es zeigt: 25

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Mechanismus mit einem obengesteuerten Ventil und Nocken einer Brennkraftmaschine, wobei ein erfindungsgemäßer Mechanismus zur Ventilbetätigung zur Anwendung gelangt;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt

durch einen Bereich des

Mechanismus zur Ventübe-

tätigung gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines bekannten Mechanismus zur Ventilbetätigung.

Gemäß Fig. 1 weist eine Brennkraftmaschine einen Zylinderblock 1 auf, an dem ein Zylinderkopf 2 unter Zwischenschaltung einer Dichtung bzw. eines Dichtungsringes 3 dicht befestigt ist. Die Maschine kann eine Mehrzahl von Zylindern mit ähnlichen -Mechanismen zur Ventilbetätigung an beiden Seiten jedes Zylinders für die Ansaug- und Auspuffventile aufweisen. Der Einfachheit halber werden jedoch nur die Ansaugventilseite

^^u und der Betätigungsmechanismus für einen einzigen Zylinder beschrieben. Der Zylinderkopf 2 weist eine Verbrennungskammer 5 auf, die einem Kolben 4 in dem Zylinderblock 1 zugewandt ist. Eine Ansaugöffnung 6 öffnet sich in die Verbrennungskammer 5 und ein An-

^° saugventil 7 kann die Öffnung 6 während des Betriebes der Maschine öffnen und verschließen. Das Ventil 7 wird gleitbar in der Ventilführung 8 gehalten, die in dem Zylinderkopf 2 befestigt ist, so daß es sich hin- und herbewegen kann. Das Ventil 7 wird durch eine

³^ Ventilfeder 10 vom Kompressionstyp, die sich zwischen dem Zylinderkopf 2 und einem Halteteil 7a, das am oben Ende des Ventiles 7 befestigt ist, erstreckt, federnd in seiner oberen, geschlossenen Position gehalten.

Ein Mechanismus zur Ventilbetätigung, der allgemein mit 9 bezeichnet ist, weist einen Nockenfolger 12 auf,

—"SL-

dessen eines Ende auf einem Sitzteil 11 gehalten wird, und dessen anderes Ende auf dem Ende des Ventiles 7 gehalten wird. An dem Nockenfolger 12 greift ein

Nocken 13a an, der sich auf einer Nockenwelle 13 5

befindet, die drehbar in dem Zylinderkopf 2 gehalten wird und so angeordnet ist, daß sie in einer herkömmlichen Weise gedreht wird. Das Sitzteil 11 ist durch Verschrauben in dem Zylinderkopf 2 befestigt und in seiner gewünschten Position verriegelt bzw. festgelegt. Ein Ende des Nockenfolgers 12 weist einen einstellbaren Bolzen 15 auf, der über ein Gewinde in einem' Armbereich 14 des Nockenfolgers zur Einstellung des Mechanismus zur Ventilbetätigung aufgenommen wird.

Der Bolzen 15 weist einen sphärischen bzw. kugelförmi-15

gen Drehpunkt 15a auf, der in eine halbkugelförmige · bzw. semisphärische Vertiefung 11a eingreifen kann, die sich in dem Sitzteil 11 befindet, um für dieses Ende des Nockenfolgers 12 ein Drehlager zu bilden. Der Nockenfolger 12 weist eine Gleitfläche 12a an seiner

oberen Seite auf, die an dem Nocken 13a zu allen

Zeiten angreift, um den Nockenfolger 12 in seiner vorgeschriebenen Position zu halten, in der er auf dem Ventil 7 und dem Sitzteil 11 gelagert ist bzw. gehalten wird.
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Während sich die Nockenwelle 13 in Richtung des Pfeiles 16 dreht, weist der Nocken 13a einen zylindrischen Bereich auf, der das Ventil 7 in der geschlossenen Position hält, die in der Figur 1 dargestellt

ist. Dann, wenn die Nase des Nockens 13a an der Gleitfläche 12a angreift, wird der Nockenfolger nach unten verschwenkt, um zu bewirken, daß das Ventil 7 entgegen der Kompressionsfeder 10 geöffnet wird. Wenn die Nase des Nockens 13a die Gleitfläche 12a passiert,

wird der Nockenfolger 12 durch das Ventil 7, das durch die Kompressionsfeder 10 federnd nach oben gedrückt

wird, nach oben verschwenkt. Der soweit beschriebene Aufbau und Betrieb des Mechanismus zur Ventilbetätigung ist für einen Typ eines Mechanismus für ein

obengesteuertes Ventil und einen obengesteuerten 5

Nocken typisch.

Gemäß Fig. 2 ist die Gleitfläche 12a so ausgebildet und geformt, daß die Tangentenlinie Ll, die sich zu

der Zeit, zu der die Ventilhubnase des Nockens 13a 10

gerade beginnt, an der Gleitfläche anzugreifen, durch den Berührungspunkt A zwischen dem Nocken 13 und der Gleitfläche 12a erstreckt, im wesentlichen parallel zu einer Linie L2 verläuft, die sich zwischen dem Berührungspunkt B zwischen dem Drehpunkt 15a und der Ver-

tiefung 11a und dem Berührungspunkt C zwischen dem Nockenfolger 12 und dem Ventil 7 erstreckt. Aus diesem Grunde verläuft die durch den Nocken 13a auf die Gleitfläche 12a ausgeübte Kraft senkrecht zu den Linie Ll und L2, wenn der Nocken 13a beginnt, sich durch den

Ventilhubzyklus zu drehen. Aus diesem Grunde erzeugt die ausgeübte Kraft F keine Kraftkomponente in einer seitlichen Richtung einer Größe, die ausreicht, dazu zu neigen, eine seitliche Bewegung oder ein Gleiten des Nockenfolgers 12 relativ zum Ventil 7 und zum

Sitζteil 11 zu bewirken. Die ausgeübte Kraft F weist auch keine derartige Komponente auf. Diese geometrische Beziehung ist insbesondere beim Beginn des Anlegens der Ventilhubkraft durch die Nase des Nockens 13a von Bedeutung, weil zu diesem Zeitpunkt die Angreif-

kräfte zwischen dem Nockenfolger 12 und dem Sitzteil 11 und dem Ventil 7 an den Punkten B und C jeweils minimal sind. In der Tat reichten diese Kräfte beim Stand der Technik normalerweise nicht aus, um die

Verschiebung des Nockenfolgers 12 zu verhindern. Nun 35

jedoch sind die angelegten Kräfte geometrisch durch die oben beschriebene Form der Gleitfläche 12a geome-

trisch ausgeglichen, so daß jede Neigung zur Verschiebung des Nockenfolgers verhindert wird, obwohl unvermeidlich ein kleiner Grad eines Spieles oder einer

Toleranz zwischen dem kugelförmigen Drehpunkt 15a und 5

der runden Vertiefung lla besteht, der normalerweise die Möglichkeit einer Verschiebung des Nockenfolgers 12 ermöglicht.

In der Praxis wird jedoch eine Reibungskraft zwischen 10

dem sich drehenden Nocken 13a und der Gleitfläche 12a

erzeugt, wenn der Nocken über die Gleitfläche in der Richtung des Pfeiles 16 läuft. Diese Reibungskraft verläuft in der seitlichen Richtung und neigt ebenfalls dazu, eine Verschiebung des Nockenfolgers' 12 zu 15

bewirken, was zu einem unerwünschten Geräusch führt.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in der Figur 3 dargestellt ist, ist. die Form der Gleitfläche 12a gegenüber der in der Figur 2 dargestellten Form modifiziert, so daß eine Neigung zur Kompensation

der zusätzlichen Reibungskraft besteht, die durch das Angreifen zwischen dem Nocken 13a und der Gleitfläche 12a bewirkt wird. Genauer gesagt verläuft die Tangentenlinie Ll durch den Punkt A beim Startpunkt des Hubbereiches der Nase des Nockens 13a unter einem

kleinen Winkel zur Linie L2 zwischen den Punkten B und G, die früher bereits beschrieben wurden. Als Ergebnis erzeugt j wenn man annimmt, daß die Reibungskraft zwischen dem Nocken 13a und der Gleitfläche 12a "f" ist und daß die Hubkraft "F" senkrecht zur Linie Ll

gerichtet ist, die Kombination dieser beiden Kräfte eine resultierende Kraft "Ff", die senkrecht zur Linie L2 gerichtet ist. Durch eine geeignete Gestaltung der Kontur der Gleitfläche 12a im Verhältnis zur Nase des Nockens 13a wird daher die Reibungskraft f kompensiert

und enthält die resultierende Kraft Ff nicht eine Kraftkomponente, die dazu neigt, den Nockenfolger 12

-JS-

seitlich zu verschieben, weil diese resultierende Kraft senkrecht zur Linie L2 verläuft. Zusammengefaßt wird ausgeführt, daß bei der ersten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Gleit-5

fläche eines Nockenfolgers in der oben beschriebenen Weise so geformt ist, daß bewirkt wird, daß die Tangente zu dieser Gleitfläche am Berührungspunkt mit dem Nocken beim Beginn des Ventilhubzyklus parallel zu

der Verbindungslinie der Kontaktpunkte des Nockenfol-10

gers mit dem Sitzteil und dem Ventil verläuft. Bei der zweiten Ausfuhrungsform ist die Gleitfläche des Nockenfolgers so geformt, daß eine Tangentenlinie hervorgerufen wird, die unter einem kleinen Winkel in einer entgegengesetzten Richtung auf der Gleitfläche erzeug-

te Reibungskraft zu kompensieren. Als Ergebnis werden im wesentlichen beim Beginn des Ventilhubzyklus durch den Nocken keine seitlichen Kräfte auf den Nockenfolger ausgeübt, die sonst eine seitliche Verschiebung des Nockenfolgers und ein unerwünschtes Geräusch bewxrken wurden.

Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine mit einem obengesteuerten Ventil und einem obengesteuerten Nocken, in

der die Nockenwelle 13 oberhalb und zwischen dem Ventil 7 und dem Sitzteil 11 eines Nockenfolgers in den Zylinderkopf angeordnet ist. Der Nockenfolger 12 weist an jedem Ende nach unten gewandte Bereiche auf, die an dem Ventil 7 bzw. an dem Sitzteil 11 angreifen. Eine

nach oben gewandte Gleitfläche 12a des Nockenfolgers 12 greift an dem Nocken 13a an, der sich auf der Nockenwelle 13 befindet, um eine Schwing- bzw. Drehbewegung des Nockenfolgers zu bewirken. Die Gleitfläche 12a ist so geformt, daß dann, wenn sie beim Beginn der Ventilhubbewegung des Nockenfolgers am Nocken 13a angreift, Seitenkräfte auf den Nockenfolger auf ein

Minimum verringert werden, die sonst dazu neigen würden, eine Verschiebung des Nockenfolgers zu bewirken. Dies würde zu einem Geräusch und zu einer Abnutzung führen.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

ll.y Mechanismus zur Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine mit einem obengesteuerten Ventil und einem obengesteuerten Nocken, bei dem ein Ende eines Nockenfolgers drehbar auf einem Sitzteil gelagert ist und das andere Ende des Nockenfolgers an dem Ventil angreift, wobei die darüber angeordnete Nockenwelle einen Nocken aufweist, der an einer Gleitfläche auf dem Nockenfolger angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (12a) so geformt ist, daß dann, wenn sie an dem Nocken (13a) beim Beginn der Ventilhubbewegung angreift, eine Tangentenlinie (Ll) durch den Nockenberührungspunkt (A) auf der Gleitfläche (12a) im wesentlichen parallel zu einer Linie (L2) verläuft, die die Berührungspunkte (B, C) zwischen dem Nockenfolger (12) und dem Sitzteil (11) und dem Nocken-

folger (12) und dem Ventil (7) verbindet.
2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tangentenlinie (Ll) unter einem

geringfügigen Winkel zur Verbindungslinie (L2) zwischen den Kontaktpunkten (B, C) verläuft, wobei sich der Winkel in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung der Bewegung des Nockens (13a) über die Gleitfläche (12a) öffnet, um die Reibungskräfte zwischen dem Nockenteil (13a) und der Gleitfläche (12a) zu kompensieren.
3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangentenlinie (Ll) und die Verbindungslinie (L2) richtungsmäßig so in Beziehung stehen, daß die seitlichen Kräfte auf ein Minimum verringert werden, die beim Beginn der Ventilhubbewegung durch den Nocken (13a) auf den Nockenfolger (12) ausgeübt werden, wodurch die seitliche Verschiebung

^Λ ^zu des Nockenfolgers (12) auf ein Minimum verromgert wird.
4. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen so aufgebaut ist, wie er voranstehend im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 oder den Figuren 1 und 3 beschrieben wurde.

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