DE3708675A1

DE3708675A1 - Ventilbetaetigungsanordnung fuer brennkraftmaschinen mit mehreren gleichartigen ventilen fuer jeden zylinder

Info

Publication number: DE3708675A1
Application number: DE19873708675
Authority: DE
Inventors: Jiri Seidl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1988-09-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilbetätigungs anordnung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei einer aus der DE-PS 3 19 303 bekannten Ventilbetäti gungsanordnung werden zwei zur Achse eines Zylinders parallel angeordnete, gleichartige Ventile mittels einer Traverse gemeinsam betätigt. Die Traverse ist Teil eines Schwingrahmens, der nach dem Bauprinzip eines Schwing- bzw. Kipphebels mit von der Traverse aus jenseits der Schwingachse angreifenden Steuerwellen gestaltet ist. Der somit nach einem zweiarmigen Hebel gestaltete Schwingrahmen ist entsprechend der Anzahl gemeinsam betätigter gleichartiger Gaswechselventile für eine steife Ventilsteuerung entsprechend biegefest auszubil den. Vor allem muß eine Traverse zur gemeinsamen Betä tigung von mehr als zwei gleichartigen Gaswechselven tilen besonders biegefest ausgeführt werden. Die erhöhte Biegefestigkeit zur Erzielung eines steifen Ventiltrie bes mehrerer gleichartiger Ventile ist mittels teuerer Werkstoffe und/oder massiv gestalteter Betätigungsele mente zu erreichen, wobei massiv gestaltete Betäti gungselemente zu erhöhten Massenkräften im Ventiltrieb führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventil betätigungsanordnung der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß trotz leicht bauender Traverse aus üblichen, preiswerten Werkstoffen ein steifer Ventil trieb für mehrere, insbesondere mehr als zwei gleich artige Gaswechselventile erreicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Haupt anspruches angegebenen Merkmale gelöst. Durch die unmittelbare Einwirkung von mehreren, der Anzahl der gemeinsam zu betätigenden gleichartigen Gaswechselven tile entsprechenden Steuernocken auf die Traverse wird für diese die Belastung nach Art eines Biegebalkens im wesentlichen vermieden und damit bei leichtbauender Bauweise trotzdem ein steifer Ventiltrieb erreicht. Die Biegebelastungen der Traverse werden zusätzlich durch die Anordnung von hydraulischen Ventil-Spielausgleichs elementen reduziert, die selbsttätig die möglichen unterschiedlichen Ventilspiele der gemeinsam von der Traverse betätigten Gaswechselventile relativ zur Traverse kompensieren.

Eine weitere, den Leichtbau der Traverse unterstützende Ausbildung ist die Anordnung gesonderter Gleitstücke aus einem vom Traversenkörper unterschiedlichen Werkstoff zur unmittelbaren Einwirkung der Steuernocken. Schließ lich kann das Gewicht bzw. die Masse der Traverse dadurch klein gehalten werden, daß die Gleitstücke in der Traverse angeordnete Durchbrechungen zur Aufnahme der hydraulischen Spielausgleichselemente überdecken und diese sich direkt an den Gleitstücken abstützen. Zu sätzliche Abstützeinrichtungen für die Spielausgleichs elemente kommen somit in Fortfall und eine Einwirkung der Steuernocken ohne wesentliche Umlenkung auf die Schaftenden der Gaswechselventile über die Gleitstücke und die Spielausgleichselemente ist für einen steifen Ventiltrieb sichergestellt.

Für die erfindungsgemäß gestaltete Traverse sind unter schiedliche Führungen denkbar. Bevorzugt wird eine im Anspruch 2 beschriebene Führung gemäß der die Traverse schwenkbeweglich geführt ist. Der schwenkbeweglichen Führung dienen mit der Traverse starr verbundene, querab gerichtete Lenker, womit der so gebildete Gabelhebel nach dem Bauprinzip eines Schlepphebels als einarmiger Ventilbetätigungshebel gestaltet ist. Die Lenker des Gabelhebels können vorteilhafterweise leichtbauend gestaltet werden, wenn für den Gabelhebel das vom Schlepphebel her bekannte Übersetzungsverhältnis vom maximalen Ventilhub zum maximalen Nockenhub etwa zu 1 gewählt wird. Damit ist eine im wesentlichen in Längs achse eines Gaswechselventils erfolgende Einwirkung eines Steuernockens gegeben, so daß die Lenker nur geringen Biegebelastungen ausgesetzt sind. Damit kann der Gabelhebel als Halter der unmittelbar auf den hydraulischen Spielausgleichselementen abgestützten Gleitstücke in vorteilhafter Weise nach Anspruch 3 aus einem Leichtmetall-Werkstoff gebildet sein.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Gabelhebels ist in der Betätigung von gleichartigen Ventilen zu sehen, die bei zum Brennraum-Durchmesser relativ großem Ventilteller-Durchmesser zur Steigerung der Anzahl der Ventile räumlich in zur Steuerwellenachse parallelen und unter einem spitzen Winkel sich schneidenden Ventil ebenen angeordnet sind. Dies ermöglicht zwischen den Ein- und Auslaß-Ventilen eines Brennraumes enge Ventil winkel, wodurch vorteilhaft die Gestaltung eines kom pakten Brennraumes unterstützt wird, insbesondere eines im Querschnitt linsenförmigen Brennraumes für günstige Leistungsentfaltung bei niedrigem Verbrauch und geringen Schadstoffanteilen im Abgas.

In Verbindung mit der für eine günstige Brennraumge staltung vorteilhaften erfindungsgemäßen Ventilbetäti gungsanordnung kann mit einem gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 5 gestalteten Gabelhebel durch eine gabelaußenseitige Zapfen-Anlenkung etwa in Zylin derkopf-Längsmittenebene bei einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine die Zündkerze vor teilhafterweise in dem der Zylinderachse nahen Bereich des Brennraumes angeordnet werden. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für einen Querstrom-Zylinder kopf mit zwei Steuerwellen, die einlaß- sowie auslaß seitig jeweils über erfindungsgemäß gestaltete Gabel hebel je Brennraum der Brennkraftmaschine mehrere Einlaß- und Auslaß-Ventile steuern. Mit der Anlenkung der vorgenannten Gabelhebel jeweils vorzugsweise nahe der Zylinder-Längsmittelebene, in der auch die Zünd kerze(n) ist bzw. sind, wird durch den möglichen engen Ventilwinkel und den zwei Steuerwellen ein relativ schmall bauender Zylinderkopf erzielt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ventilbetätigungsanordnung in perspektivischer Ansicht mit einem Gabelhebel für drei gleichgeartete Gaswechselventile eines Brennkraftmaschinen-Zylinders,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II durch den Gabelhebel nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen teilweise gezeigten Zylinderkopf mit zwei verschiedenen Gabelhe beln für Ein- und Auslaß-Ventile mit mittig angeordneter Zündkerze.

Bei einer Ventilbetätigungsanordnung 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine mit mehreren gleichartigen Gaswechselventilen 2 für jeden Zylinder 3 ist zur gemeinsamen Betätigung der gleichartigen Ventile 2 eine Traverse 4 vorgesehen. Die Traverse 4 ist in beiden Endbereichen mit je einem querab gerichteten Lenker 5 ausgerüstet, wobei beide Lenker 5 mit der Traverse 4 starr verbunden sind und einen Gabelhebel 6 bilden. Der Gabelhebel 6 ist um eine Steuernocken 7 tragende Steuerwelle 8 parallele Achse 9 schwingbe weglich angeordnet.

Die Traverse 4 des Gabelhebels 6 ist mit einer den Ventilen 2 entsprechenden Anzahl an Gleitstücken 10 ausgerüstet, wobei auf jedes Gleitstück 10 unmittelbar ein Steuernocken 7 der Steuerwelle 8 zur Betätigung der Ventile 2 einwirkt. Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, ist jedes Gleitstück 10 von der Traverse 4 gesondert ausge bildet. Jedes gesonderte Gleitstück 10 ist im Endbereich einer in der Traverse 4 ausgebildeten Durchbrechung 11 angeordnet, wobei jede Durchbrechung 11 zur Aufnahme eines hydraulischen Ventil-Spielausgleichselementes 12 dient. Ein Spielausgleichselement 12 umfaßt einen in der Durchbrechung 11 der Traverse 4 gleitbeweglich angeord neten Zylinder 13, der zusammen mit einem Kolben 14 einen ventilgesteuerten, nicht aufgezeigten Druckraum begrenzt. Wie die Fig. 2 ferner zeigt, ist der Kolben 14 des Spielausgleichselementes 12 unmittelbar am Gleit stück 10 abgestützt. Das Gleitstück 10 begrenzt ferner mit dem Zylinder 13 des Spielausgleichselementes 12 einen Ölvorratsraum 15, zu dem eine Ölversorgungsleitung 16 in einem der Lenker 5 des Gabelhebels 6 führt. Da einerseits jeder Steuernocken 7 auf das jeweilige Gleitstück 10 direkt einwirkt und andererseits jedes Ventil 2 über das Spielausgleichselement 12 unmittelbar am jeweiligen Gleitstück 10 anliegt, ist über diese direkte Wirkverbindung ein steifer Ventiltrieb erreicht. Dies ermöglicht es, den Gabelhebel 6 aus einem Leicht metall-Werkstoff auszubilden.

Bevorzugt dient der Gabelhebel 6 zur Betätigung von räumlich angeordnten gleichartigen Ventilen 2, die in zur Steuerwellenachse 17 parallelen und unter einem spitzen Winkel sich schneidenden Ventilebenen E ₁ und E ₂ angeordnet sind. Mit dieser insbsondere für den Einlaß bevorzugten räumlichen Anordnung der Ventile 2 können große Kanalquerschnitte bei relativ kleinen Ventilwinkeln zwischen dem Einlaß und dem Auslaß erzielt werden, wobei mit kleinen Ventilwinkeln wiederum gün stige Brennraumgestaltungen möglich sind.

Der in Fig. 3 teilweise dargestellte Querstrom-Zylin derkopf 18 mit zwei Steuerwellen 19 und 20 und drei Einlaßventilen 21 und zwei Auslaßventilen 22 für einen Brennraum im Zylinder 23 weist zwei entsprechend ge staltete Gabelhebel 24 und 25 auf. Die Gabelhebel 24 und 25 sind jeweils über gabelauswärts gerichtete Zapfen 26 um Achsen 27 schwingend angeordnet. Die Achsen 27 sind beiderseits einer Längsebene 28 des Querstrom-Zylinder kopfes 18 parallel in geringem Abstand benachbart angeordnet. Die Gabelhebel 24 und 25 ermöglichen einer seits durch ihre Gestaltung und andererseits durch die gabelauswärts gerichtet angeordneten Zapfen 26 zur schwingbeweglichen Anordnung der Gabelhebel 24 und 25 die Anordnung einer Zündkerze 29 in der Längsebene 28 des Querstrom-Zylinderkopfes 18. Vorzugsweise ist die Längsebene 28 die Längsmittelebene des Querstrom-Zylin derkopfes 18, so daß sich für die Zündkerze 29 eine optimale Anordnung im Brennraum des Zylinders 23 ergibt.

Claims

1. Ventilbetätigungsanordnung für Brennkraftmaschinen mit mehreren gleichartigen Ventilen für jeden Zylinder,

- bei der eine Steuerwelle (8; 19, 20) mit Steuernocken (7) die gleichartigen Ventile (2; 21, 22) über eine Traverse (Gabelhebel 6; 24, 25) gemeinsam betätigt, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Traverse (4) mit einer den Ventile (2; 21, 22) entsprechenden Anzahl an Gleitstücken (10) ausgerüstet ist, und
- jedes Gleitstück unmittelbar mit dem Steuernocken (7) zusammenwirkt,
- daß jedes Gleitstück (10) gesondert angeordnet ist im Endbereich einer in der Traverse ausgebildeten Durchbrechung (11), wobei
- die Durchbrechungen zur Aufnahme von selbsttätigen Spielausgleichselementen (12) dienen, und
- die Spielausgleichselemente jeweils unmittelbar an den Gleitstücken abgestützt sind.

2. Ventilbetätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Traverse (4) in beiden Endbereichen mit je einem querab gerichteten Lenker (5) in Verbindung steht,
- daß beide Lenker mit der Traverse starr verbunden sind und einen Gabelhebel (6) bilden,
- der um eine zur Steuerwelle (8; 19, 20) parallele Achse (9; 27) schwingbeweglich angeordnet ist.

3. Ventilbetätigungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelhebel (6) aus einem Leichtmetall-Werkstoff ist.

4. Ventilbetätigungsanordnung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelhebel (6; 24) für räumlich angeordnete gleichartige Ventile (2; 21) vorgesehen ist,

- die in zur Steuerwellenachse (17) parallelen und unter einem spitzen Winkel ( ) sich schneidenden Ventilebenen (E ₁, E ₂) angeordnet sind.

5. Ventilbetätigungsanordnung nach den Ansprüchen 1-4,

- für einen Querstrom-Zylinderkopf (18) mit zwei Steuerwellen (19, 20) und mehreren Einlaßventilen (21) und mehreren Auslaßventilen (22) für einen Brennraum (Zylinder 23) der Brennkraftmaschine,

dadurch gekennzeichnet,

- daß zumindest bei mehr als zwei gleichartigen Ventilen (Einlaßventile 21) ein Gabelhebel (24, 25) vorgesehen ist,
- der über gabelauswärts gerichtete Zapfen (26) um die Achse (27) schwingend angeordnet ist, und
- wobei die Achse einer durch eine Zündkerze (29) des Brennraumes verlaufenden Längsebene (28) des Querstrom-Zylinderkopfes (18) parallel benachbart oder in der Längsebene angeordnet ist.