DE3923927A1 - Hubventilsteuerung, insbesondere fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubventilsteuerung, insbe­ sondere für Brennkraftmaschinen gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach wird von Hubventilsteuerungen mit von einem Kurbelge­ triebe schwingend angetriebenen Betätigungselement zur Steuerung der Hubventile ausgegangen.

Für eine erste Bauart derartiger Hubventilsteuerungen ist z. B. aus der GB-PS 4 61 664 ein auf ein Ventil einwirkender Kipphebel bekannt, der anstelle einer drehend angetriebenen Nockenwelle über ein Kurbelge­ triebe schwingend angetrieben ist. Weiter zeigt die FR-PS 4 97 929 eine Hubventilsteuerung für Ein- und Auslaßventile einer Brennkraftmaschine mit auf einer ersten maschinenseitigen Achse gelagerte Winkel-Kipp­ hebel, die über weitere, auf einer zweiten maschinen­ seitigen Achse gelagerte und durch ein Kurbelgetriebe angetriebene Winkelhebel schwingend angetrieben sind. Schließlich ist aus der DE-AS 11 38 981 eine Hubven­ tilsteuerung bekannt, bei der die Kurbelstange eines Kurbelgetriebes ohne Getriebezwischenglieder unmittelbar an einem Ende eines Kipphebels angreift, der anderer­ seits mit einem Ventilstößel zusammenwirkt.

Bei einer anderen Bauart der gattungsgemäßen Hubventil­ steuerung tritt an die Stelle des Kipphebels z. B. ein Wälzhebel (DE-PS 3 41 484) oder eine Wälzscheibe (US 11 82 044), wobei jedes der o. g. und über einen Schwinghebel auf das Ventil einwirkenden Betätigungs­ elemente über ein Kurbelgetriebe angetrieben ist.

Schließlich umfaßt eine weitere Bauart der gattungsge­ mäßen Hubventilsteuerung als Betätigungselement eine schwingend angeordnete Steuerscheibe, auch als Schwing­ daumen bekannt. So zeigt und beschreibt die DE-PS 1 83 078 eine in jeder Schwingrichtung das zuge­ hörige Ventil betätigende Steuerscheibe, während die CH-PS 1 74 762 eine Schwingdaumen-Steuerung für ein Hubventil zeigt.

Alle drei vorbeschriebenen Bauarten haben das gemeinsame Merkmal einer zur Schwing-Achse des Ventil-Betätigungs­ elementes parallel angeordneten Antriebs-Achse des Kurbelgetriebes. Dadurch lassen sich zwar ggf. erforder­ liche zusätzliche Getriebezwischenglieder zwischen der Kurbelstange des Kurbelgetriebes und dem jeweiligen Ventil-Betätigungselement im wesentlichen in einer Ebene anordnen, jedoch ergibt sich hieraus ein erheblicher Platzbedarf für die Anordnung der gattungsgemäßen Hubventilsteuerung an einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Ein zusätzlicher Platzbedarf mit erhöhtem Bauaufwand kann ferner durch eine vorbestimmte Ventilanordnung dann gegeben sein, wenn die Achse des Kurbelgetriebes zu einer antreibenden Maschinenwelle quergerichtet ist (z. B. FR-PS 4 79 929, US 11 82 044).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Hubventilsteuerung so weiterzuentwickeln, daß mit einfachen Getriebemitteln die gegenseitige räumliche Lage der Achsen der Ventil-Betätigungselemente und des Kurbelgetriebes frei wählbar ist bei geringem Platzbedarf.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Mitteln des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Vorteil der Erfindung ist in der Kombination des Schiebestückes eines gesonderten Schubgelenkes mit einer Schub-Drehgelenk-Einrichtung für den schwingenden Antriebshebel zu sehen, weil hiermit bei einfachem Aufbau und geringem Platzbedarf im wesentlichen jede gegenseitige räumliche Winkellage der Achsen der Ventil- Betätigungselemente und des Kurbelgetriebes erzielbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schiebestückes und der Schub-Drehgelenk-Einrichtung sind in Unteransprüchen beschrieben. Gemäß einem weiteren Anspruch ist das Schiebestück zusätzlich um seine Längsachse drehbeweg­ lich, so daß Verzwängungen mit hohen Reibungskräften bei ungünstigen Raumwinkel-Lagen der Achsen sicher vermieden sind. Schließlich ist in einem der Ansprüche eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Hubventil­ steuerung für einen Boxermotor beschrieben.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schema­ tisch dargestellten Beispiels beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Hubventilsteuerung mit einer ersten Schub-Drehgelenk-Ausführung, und

Fig. 2 eine weitere Schub-Drehgelenk-Ausbildung.

Bei einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine Ventilsteuerung 2 für ein Hubventil 3 als Betätigungselement einen Schwingdaumen 4. Dieser ist um eine maschinenseitige Achse 5 mittels eines Antriebshe­ bels 6 schwingend angetrieben. Als Schwingantrieb dient ein Kurbelgetriebe 7 mit einem Hubzapfen 8 zur Anlenkung einer Kurbelstange 9, wobei der Hubzapfen 8 um eine weitere maschinenseitige Achse 10 umläuft. Eine den Hubzapfen 8 tragende Hubscheibe 11 steht in drehfester Verbindung mit einem Antriebsrad 12, das mit einem auf der Kurbelwelle 13 der Brennkraftmaschine 1 drehfest angeordneten Abtriebsrad 14 in Antriebsverbindung steht.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Achse 10 des für die Hub-Ventilsteuerung 2 dienenden Kurbelgetrie­ bes 7 zur Achse 15 der Kurbelwelle 13 der Brennkraftma­ schine 1 parallel angeordnet. Weiter ist aus der Zeich­ nung ersichtlich, daß die o. g. Achse 10 des als Schwing­ antrieb dienenden Kurbelgetriebes 7 zu der für den Schwingdaumen 4 und den Antriebshebel 6 gemeinsamen Achse 5 quergerichtet ist und somit beide Achsen 5 und 10 im Raum orthogonal zueinander gerichtet sind. Eine derartige räumliche Lage der Achsen 5 und 10 ergibt sich insbesondere bei einer als Boxermotor gestalteten Brennkraftmaschine 1, wobei die Achse 10 etwa horizontal in Fahrtrichtung weist und Achsen 5 in den Zylinder­ köpfen der beiderseits abstehenden Zylinder im wesent­ lichen vertikal verlaufen. Die vertikal gerichteten Achsen 5 ermöglichen eine Anordnung der Hubventile 3 für im wesentlichen horizontal durchströmte Zylinderköpfe.

Zur gelenkigen Verbindung des in einer zur Achse 5 senkrechten Ebene schwingenden Antriebshebels 6 mit der in einer zur Achse 10 senkrechten Ebene sich bewegenden Kurbelstange 9 - beide Ebenen stehen zueinander senk­ recht - wirkt der Antriebshebel 6 über ein Schub-Dreh­ gelenk 16 mit einem von der Kurbelstange 9 oszillierend bewegten Schiebestück 17 eines gesonderten, beispiels­ weise in einem Zylinderkopf 18 der als Boxermotor gestalteten Brennkraftmaschine 1 angeordneten Schubge­ lenkes 19 zusammen.

Das vorzugsweise zylindrisch gestaltete Schiebestück 17 weist für die Verbindung mit dem Antriebshebel 6 über das Schub-Drehgelenk 16 eine zu seiner oszillierenden Bewegungsrichtung gemäß Pfeil "A" quergerichtete Aus­ nehmung 20 auf. Diese Ausnehmung 20 ist für den in seinem Endbereich 21 flach und scheibenförmig gestalte­ ten Antriebshebel 6 von rechteckförmigem Querschnitt. Für die Ausnehmung 20 ist jedoch auch ein kreisförmiger Querschnitt für einen in seinem Endbereich kugelartig gestalteten Antriebshebel 6 denkbar. In jedem Fall greift der Antriebshebel 6 mit geringem Spiel in die jeweilige Ausnehmung 20 formschlüssig ein und wirkt mit dem Schiebestück 17 über eine Gleitwälzpaarung zusammen.

Um evtl. Verzwängungen mit zusätzlichen Reibkräften entgegenzuwirken, kann das Schiebestück 17 zusätzlich um seine Längsachse drehbar an der Kurbelstange 9 angelenkt sein.

Durch die Kombination des oszillierenden Schiebe­ stückes 17 mit dem Schub-Drehgelenk 16 mit zueinander quergerichteten Schubrichtungen - Pfeile "A" und "B" - können die Schwing-Achse 5 und die Kurbel-Achse 10 im wesentlichen in jeder beliebigen gegenseitigen räumli­ chen Lage in einer Maschine angeordnet werden.

Bei dem oben beschriebenen Schub-Drehgelenk 16 erfolgt der Schub-Schwenk-Vorgang von Antriebshebel 6 und Führungsflächen der Ausnehmung 20 im Schiebestück 17 über eine Gleitwälzpaarung mit Linienberührung. Um insbesondere große Kräfte übertragen zu können, sind gemäß Fig. 2 ein Antriebshebel 23 und ein Schiebe­ stück 24 jeweils in einem Endbereich gabelartig gestal­ tet - Gabeln 25 und 26 -, wobei in einer der Gabeln 25 oder 26 ein um einen Bolzen 27 schwenkbeweglich ange­ ordneter prismatischer Körper 28 vorgesehen ist, mit dem die andere, quergerichtete Gabel 26 oder 25 gleitbeweg­ lich zusammenwirkt. Damit ist ein Schub-Drehgelenk 29 erzielt mit Flächenberührungen für den Schub-Schwenk- Vorgang.

Claims (8)

1. Hubventilsteuerung, insbesondere für Brennkraftma­ schinen,

• - bei der ein Ventil-Betätigungselement (4) über einen Antriebshebel (6) um eine maschinenseitige Achse (5) schwingend das Ventil (3) steuert, und
• - der Antriebshebel mit der Kurbelstange (9) eines um eine weitere maschinenseitige Achse (10) wirksamen Kurbelgetriebes (7) in gelenkiger Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
• - daß der schwingende Antriebshebel (6; 23) über ein Schub-Drehgelenk (16; 29) mit einem von der Kurbel­ stange (9) oszillierend bewegten Schiebe­ stück (17; 24) eines gesonderten Schubgelenkes (19) in Verbindung steht, und
• - daß beide Gelenke (16, 19; 29) zueinander quergerich­ tete Schubrichtungen (Pfeile A, B) bei sich räumlich kreuzend angeordneten Achsen (5, 10) aufweisen.

2. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß das Schiebestück (17) eine zu seiner oszillie­ renden Bewegungsrichtung (Pfeil A) quergerichtete Ausnehmung (20) aufweist, die
• - einem formschlüssigen Eingriff des für eine Gleit­ wälzpaarung entsprechend gestalteten freien Endbe­ reiches (21) des Antriebshebels (6) dient.

3. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Ausnehmung (20) von rechteckigem Quer­ schnitt ist, und
• - daß der Endbereich (21) des Antriebshebels (6) von flacher und im wesentlichen scheibenförmiger Gestalt ist.

4. Hubventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Ausnehmung von kreisförmigem Querschnitt ist, und
• - daß der Endbereich des Antriebshebels im wesent­ lichen von kugeliger Gestalt ist.

5. Hubventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebestück (17) zylindrisch gestaltet ist.

6. Hubventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zylindrische Schiebestück (17) zusätzlich um seine Längsachse drehbeweglich ist.

7. Hubventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwen­ dung bei einer Brennkraftmaschine (1) mit einander gegenüberliegenden Zylindern (Boxermotor),

• - wobei die Achse (10) des Ventilsteuerungs-Kurbelge­ triebes (7) zu einer in Fahrtrichtung weisenden Maschinen-Kurbelwelle (13) im wesentlichen parallel angeordnet ist, und
• - die mit den Ventil-Betätigungselementen (Schwing­ daumen 4) und den Antriebshebeln (6) ausgerüsteten Schwingachsen (5) in den Zylinderköpfen hierzu im wesentlichen quer angeordnet sind.

8. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß Antriebshebel (23) und Schiebestück (24) jeweils in einem Endbereich gabelartig gestaltet sind (Gabeln 25, 26), und
• - daß in einer der Gabeln (25 oder 26) ein um einen Bolzen (27) schwenkbeweglich angeordneter prisma­ tischer Körper (28) vorgesehen ist,
• - mit dem die andere Gabel (26 oder 25) gleitbeweg­ lich zusammenwirkt.