DE3913285A1 - Desmodromische ventilsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine desmodromische Ventilsteuerung, insbeson­ dere für Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Eine gattungsgemäße desmodromische Ventilsteuerung für Brennkraftma­ schinen zeigt beispielsweise der japanische Patentabstract 61-11 408 (A). Hierbei ist zwischen dem Schließnocken und einem auf das Hubventil wirkenden Schließhebel ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement eingeschaltet. Zum Öffnen des Hubventiles dient ein Schwinghebel, der zwischen Öffnernocken und Hubventil vorgesehen ist und der über eine Stellschraube einstellbar gelagert ist. Damit ist dieser Ventiltrieb aber nicht wartungsfrei, es können bei zu großem Ventilspiel Geräusche auftreten oder bei einem Betrieb ohne Ventilspiel Überhitzungen des Hubventiles resultieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße desmodromische Ventil­ steuerung wartungsfrei auszubilden, insbesondere bei baulich günstiger und konstruktiv einfacher Gestaltung.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zwischen jedem Nocken und dem Hubventil in den jeweiligen Übertragungszug ein hydrau­ lisches Ventilspiel-Ausgleichselement einzuschalten.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Hubventil ge­ mäß Patentanspruch 2 über einen Tassenstößel betätigt und sind die bei­ den Ventilspiel-Ausgleichselemente innerhalb des Tassenstößels angeord­ net. Diese ergibt eine baulich besonders günstige Anordnung. Dabei kann der Tassenstößel entweder über einen Öffnerhebel oder direkt über den Öffnernocken der Nockenwelle betätigt sein, während der Schließhebel den Tassenstößel in bekannter Weise untergreift.

Eine bevorzugte Anordnung der Ventilspiel-Ausgleichselemente innerhalb des Tassenstößels ist den Merkmalen des Patentanspruches 3 entnehmbar. Dabei kann gemäß Anspruch 4 das erste Ventilspiel-Ausgleichselement in bekannter Anordnung vorgesehen sein, während das zweite Ausgleichs­ element zwischen einen am Ventilschaft festgelegten Basisring und einem darauf geführten Hubring vorgesehen sein kann. Besonders zweckmäßig können dabei der Druckraum und der Vorratsraum des zweiten Ausgleichs­ elementes gemäß Anspruch 5 ringförmig um den Ventilschaft herum ange­ ordnet sein. Zur Erzielung einer kurzen Baulänge können die beiden Ven­ tilspiel-Ausgleichselemente bzw. deren einzelne Bauteile ineinander eintauchen (Patentanspruch 6).

Um bei Stillstandsphasen der Brennkraftmaschine und damit verbunden öl­ drucklosem Zustand einem durch Leckspalte bedingtem Entleeren des Druckraumes des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes zumindest ent­ gegenzuwirken, ist gemäß Patentanspruch 7 eine das Ausgleichselement gegen den Schließhebel vorspannende Schraubendruckfeder vorgesehen. Durch die Merkmale des Patentanspruches 8 wird ferner der Fertigungs­ aufwand des Tassenstößels verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraft­ maschine mit einer desmodromischen Ventilsteuerung und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 durch den Tassenstößel.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Zylinderkopf einer Hubkolben-Brennkraft­ maschine bezeichnet, in dem über eine Ventilführung 12 der Schaft 16 eines Hubventiles 14 verschiebbar geführt ist. Das Hubventil 14 steuert im Ausführungsbeispiel einen Einlaßkanal 18 innerhalb des Zylinder­ kopfes 10 auf oder zu.

Das Hubventil 14 wird über eine desmodromische Ventilsteuerung betä­ tigt, die sich im wesentlichen aus einer Nockenwelle 20 mit einem Öffnernocken 22 und einem Schließnocken 24, einem Schließhebel 26 und einem Tassenstößel 28 zusammensetzt. Der Tassenstößel 28 ist in einer konzentrisch zur Mittelachse der Ventilführung 12 angeordneten Bohrung 30 des Zylinderkopfes 10 geführt. Die Schmierung des Tassenstößels 28 und die Schmierölversorgung der in dem Tassenstößel angeordneten, nach­ folgend beschriebenen Ventilspiel-Ausgleichselemente erfolgt über einen Schmierölkanal 32 mit je Tassenstößel einem Steigkanal 34, die an das nicht dargestellte Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.

Während der das Hubventil 16 öffnende Öffnernocken 22 unmittelbar an dem Boden des Tassenstößels 28 anläuft, wird das Schließen des Hubven­ tiles 16 über den Schließhebel 26 bewirkt. Dabei ist der Schließhebel 26 auf einer zylinderkopffesten Achse 36 schwenkbar gelagert, wobei der eine Arm 38 an dem Schließnocken 24 der Nockenwelle anläuft, während der entgegengesetzt liegende, gabelförmige Arm 40 den Tassenstößels 28 untergreift. Es versteht sich, daß der Zylinderkopf 10 hinsichtlich seiner Konstruktion derart gestaltet ist, daß ein entsprechender Frei­ raum für die Schwenkbewegung des Schließhebels 26 auch unterhalb des Tassenstößels 28 gegeben ist.

Die Konstruktion des Tassenstößels 28 ist der vergrößerten Schnittdar­ stellung in Fig. 2 entnehmbar. Dabei ist benachbart dem Boden 42 des Tassenstößels 28 ein erstes Ventilspiel-Ausgleichselement 44 vorge­ sehen, welches sich im Wesentlichen aus einem einerseits geschlossenen Zylinderteil 46, einem Kolben 48 und einem Kugel-Rückschlagventil 50 zusammensetzt. Das Zylinderteil 46 ist in einem im Tassenstößel 28 festgelegten Führungsring 52 geführt. Zwischen dem Zylinderteil 46 und dem Kolben 48 ist ein volumenveränderlicher Druckraum 54 gebildet, der über eine Bohrung 56 mit dem darüberliegenden Vorratsraum 58 kommuni­ ziert und in dem eine den Kolben 48 und das Zylinderteil 46 auseinan­ derspannende Schraubendruckfeder 51 angeordnet ist. Das erste Ventil­ spiel-Ausgleichselement 44 stützt sich einerseits an dem Boden 42 des Tassenstößels 28 und andererseits an dem stirnseitigen Ende des Schaf­ tes 16 des Hubventiles 14 ab.

Ferner ist in dem Tassenstößel 28 ein zweites Ventilspiel-Ausgleichs­ element 60 vorgesehen, welches im wesentlichen aus einem Basisring 62, einem Hubring 64 und einem Kugel-Rückschlagventil 66 gebildet ist. Der Basisring 62 ist über einen in eine Nut 68 des Ventilschaftes 16 einge­ sprengten Sicherungsring 70 an dem Ventilschaft 16 festgelegt, während an dem Hubring 64 an dessen Ringschulter 72 der gabelförmige Arm 40 des Schließhebels 26 angreift.

Basisring 62 und Hubring 64 sind an im Durchmesser zueinander ver­ setzten Innen- bzw. Außenumfangsflächen 74, 76 passungsgenau und axial verschiebbar ineinander geführt, wodurch ein volumenveränderlicher, um den Ventilschaft 16 herumlaufender Druckraum 78 gebildet ist. Der Druckraum 78 ist über einen Verbindungskanal 80 mit einer die Kugel des Ausgleichsventiles 66 aufnehmenden Kammer 82 verbunden, die über eine weitere Bohrung 84 mit einem ringförmigen Vorratsraum 86 des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes 60 kommuniziert.

Zur Erzielung einer ausreichenden Länge der Führungsflächen 74, 76 des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes unter Beibehaltung einer kurzen Baulänge des Tassenstößels 28 taucht das Zylinderteil 46 des Aus­ gleichselementes 44 in den Vorratsraum 86 des zweiten Ausgleichselemen­ tes 60 ein.

An dem oberen Ende des Hubringes 64 ist eine Schließkappe 88 befestigt, an der eine um die Führungshülse 52 angeordnete und an dieser abge­ stützte Schraubendruckfeder 90 angreift. Die Schließkappe 88 dient fer­ ner dazu, das Ventilspiel-Ausgleichselement 60 zu einer Montageeinheit zu verbinden. Zu dem gleichen Zweck ist auch an dem ersten Ventilspiel- Ausgleichselement 44 eine entsprechende Schließkappe 92 vorgesehen. Zwischen dem Mantel 94 des Tassenstößels 28 und dem Hubring 64 ist ein gummielastischer Dichtring 96 angeordnet, der in einer Ringnut 98 des Hubringes 64 aufgenommen ist. Der Dichtring 96 schließt einen um die Ventilspiel-Ausgleichselemente 44, 60 gebildeten Raum 100 innerhalb des Tassenstößels 28 ab, der über den Steigkanal 34 und über mehrere Bohrungen 102 im Mantel 94 des Tassenstößels 28 an das Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Ölversorgung der Vorrats­ räume 58, 86 der beiden Ausgleichselemente 44, 60 erfolgt somit über die Schmierölkanäle 32, 34 in den Raum 100 und von diesem einerseits über eine zentrale Ausnehmung 104 in der Schließkappe 88 in den Vorratsraum 86 bzw. über einen Überströmkanal 106 im Führungsring 52 und einem Überströmschlitz 108 im Boden des Tassenstößels 42 in den Vorratsraum 58.

Durch den Systemdruck des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftma­ schine werden die Druckräume 54 bzw. 78 der beiden Ventilspiel-Aus­ gleichselemente mit Schmieröl beaufschlagt, wobei durch das Auseinan­ derfahren von Kolben 48 und Zylinderteil 46 des ersten Ventilspiel-Aus­ gleichselementes 44 und von Basisring 62 und Hubring 64 des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes 60 ein gegebenenfalls vorhandenes Spiel in der gesamten desmodromischen Ventilbetätigung ausgeschaltet ist.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die hydraulisch wirksame Kol­ benfläche des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes 60 größer als die wirksame Kolbenfläche des ersten Ventilspiel-Ausgleichselementes 44. Dies stellt sicher, daß das zu betätigende Gaswechselventil stets sicher geschlossen ist (im Nockengrundkreisbereich).

Es kann auch zweckmäßig sein, im Druckraum 78 des zweiten Ventilspiel- Ausgleichselementes 60 eine Feder vorzusehen, die die beiden Elemente Hubring 64 und Basisring 62 auseinanderspannt. Dabei sollte die Vor­ spannkraft der Feder größer sein als die der Schraubendruckfeder 51, um im Schließzustand des Gaswechselventiles dessen sicheres, vollständiges Schließen zu gewährleisten und um beispielsweise nach einem längeren Stillstand der Brennkraftmaschine ein schnelles Nachsaugen von Schmier­ öl in den Druckraum 78 zu unterstützen.

Claims (9)

1. Desmodromische Ventilsteuerung, insbesondere für Brennkraftma­ schinen, mit einer Nockenwelle mit zumindest einem Öffner- und einem Schließnocken, die über Übertragungsmittel zumindest ein Hubventil betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Nocken (22, 24) und dem Hubventil (14) ein hydraulisches Ventil­ spiel-Ausgleichselement (44, 60) eingeschaltet ist.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubventil (14) über einen Tassenstößel (28) betätigt ist und daß die beiden Ventilspiel-Ausgleichselemente (44, 60) innerhalb des Tassenstößels (28) angeordnet sind.

3. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das eine Ventilspiel-Ausgleichselement (44) zwischen dem Boden (42) des Tassenstößels (28) und dem Schaftende des Hubven­ tiles (14) und das zweite Ventilspiel-Ausgleichselement (60) zwischen einen am Ventilschaft (16) festgelegten Basisring (62) und einem relativ zum Basisring und zum Mantel (94) des Tassen­ stößels (28) verschiebbar geführten Hubring (64) angeordnet ist.

4. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilspiel-Ausgleichselement (44) in einem dem Boden (42) benachbarten Führungsring (52) angeordnet ist und in an sich be­ kannter Weise aus einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Druck­ raum (54), einem Vorratsraum (58) und einem Ventilelement (50) ge­ bildet ist und daß zur Bildung des zweiten Ventilspiel-Ausgleichs­ elementes (60) zwischen dem Basisring (62) und dem Hubring (64) ein bei einer Relativverschiebung volumenveränderlicher Druckraum (78) vorgesehen ist, der durch ein Ventilelement (66) beherrscht ist und der mit einem innerhalb des Basisringes (62) liegendem Vorratsraum (86) korrespondiert.

5. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckraum (78) und der Vorratsraum (86) des zweiten Ventilspiel-Ausgleichselementes (60) ringförmig um den Ventil­ schaft (16) des Hubventiles (14) angeordnet sind.

6. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Vorratsraum (86) des zweiten Ventilspiel-Ausgleichs­ elementes (60) und der Druckraum (54) des ersten Ventilspiel-Aus­ gleichselementes (44) im Wesentlichen in der gleichen Höhe inner­ halb des Tassenstößels (28) angeordnet sind, wobei der Zylinder­ teil (46) des ersten Ausgleichselementes (44) in den Vorratsraum (86) des zweiten Ausgleichselementes (60) eintaucht.

7. Ventilsteuerung nach einen oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungsring (52) und einer Schließkappe (88) an dem Hubring (64) eine Schrau­ bendruckfeder (90) vorgesehen ist, die den Hubring (64) vom Boden (42) des Tassenstößels (28) weg vorspannt.

8. Ventilsteuerung nach einen oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubring (64) nur auf dem Basisring (62) passungsgenau geführt ist und daß zwischen dem Man­ tel (94) des Tassenstößels (28) und dem Hubring (64) zumindest ein Dichtring (96) vorgesehen ist.

9. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch wirksame Kol­ benfläche des ersten Ventilspiel-Ausgleichselementes (44) kleiner ist als die wirksame Kolbenfläche des zweiten Ventilspiel-Aus­ gleichselementes (60).