DE3935923A1 - Schmiersystem fuer einen ventilmechanismus eines boxermotors mit zwei obenliegenden nockenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilmechanismus für einen Boxermotor mit zwei obenliegenden Nockenwellen, insbeson­ dere ein Schmiersystem für den Ventilmechanismus. Um die Nachfrage nach erhöhter Motorleistung zu befriedigen, wurde der Boxermotor mit zwei obenliegenden Nockenwellen und mit einer hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtung vorge­ schlagen. Dabei umfaßt der Ventilmechanismus einen Nocken, einen Kipphebel und eine hydraulische Ventilspiel-Einstell­ vorrichtung, ein Hydrauliksystem für die Einstellvorrich­ tung sowie ein Schmiersystem zur Schmierung der gleitenden Teile. Insbesondere ist es erwünscht, Öl des Schmiersystems einschließlich Öl des Hydrauliksystems in wirksamer Weise umzuwälzen.

Die offengelegte JP-CM-Anmeldung 61-17 408 beschreibt ein Schmiersystem für eine Brennkraftmaschine mit einer oben­ liegenden Nockenwelle, wobei Öl einem Ölzufuhrkanal für eine hydraulische Ventilspiel-Einstellvorrichtung gesondert zugeführt wird und in der Nockenwelle in deren Axialrich­ tung ein Kanal vorgesehen ist. Oberflächen der Nocken und Lagerzapfen der Nockenwelle werden von durch den Kanal in der Nockenwelle geführtem Öl geschmiert.

Wenn das bekannte System für den Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen verwendet wird, wird für die hydraulischen Ventilspiel- Einstellvorrichtungen sehr viel Öl benötigt, und infolge­ dessen ist die zur Schmierung verfügbare Ölmenge zu gering.

Bei einem Boxermotor muß der Öldruck für die Ventilspiel- Einstellvorrichtungen konstantgehalten werden. Da sich die Federkraft pro Ventil mit der Verminderung des Ventildurch­ messers verringert, muß der Öldruck so geregelt werden, daß verhindert wird, daß das Ventil von der Ventilspiel-Ein­ stellvorrichtung nach oben gedrückt wird. Da bei dem Dop­ pelnockenwellen-Boxermotor mehr Nockenwellen als sonst vorgesehen sind, ist das Drehmoment zum Antrieb der Nocken­ wellen höher, so daß die Zugfestigkeit des Riemens für die Nockenwellen größer sein muß. Diese erhöhte Zugfestigkeit kann zum Fressen der Lagerzapfen der Nockenwellen führen. Da ferner die hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrich­ tungen in bezug auf die Horizontale entweder nach oben oder nach unten geneigt sind, besteht die Gefahr, daß bei abge­ stelltem Motor Öl austritt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmier­ systems, mit dem die vorgenannten Nachteile beseitigt wer­ den, so daß dem Ventilmechanismus ausreichend Öl zugeführt und der Mechanismus richtig geschmiert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Schmiersystem für einen Ventilmechanismus eines Boxer­ motors mit zwei obenliegenden Nockenwellen, mit einem Ein­ laßventil und einem Auslaßventil, die in einer Vertikal­ ebene angeordnet sind, mit Nockenwellen, Kipphebeln und hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen, wobei das Schmiersystem gekennzeichnet ist durch einen Hauptölkanal zur Druckölzufuhr zum Ventilmechanismus, durch einen mit dem Hauptölkanal verbundenen ersten Ölkanal zur Zufuhr von erstem Schmieröl zu den hydraulischen Ventilspiel-Einstell­ vorrichtungen, durch Vorrichtungen zum Konstanthalten des Drucks des ersten Schmieröls, durch einen mit dem Hauptöl­ kanal verbundenen zweiten Ölkanal zur Zufuhr von zweitem Schmieröl zu Lagerzapfen der Nockenwellen, durch einen mit dem Hauptölkanal verbundenen dritten Ölkanal und durch mit dem dritten Ölkanal verbundene Düsenbohrungen zur Abgabe von drittem Schmieröl auf die Nockenwelle und den Kipp­ hebel des oberen Ventils.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in dem ersten Ölkanal eine Drossel vorgesehen, um den Druck des ersten Schmieröls zu mindern.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Ventil­ mechanismus nach der Erfindung für einen Dop­ pelnockenwellenmotor;

Fig. 2 eine größere Schnittansicht, die hydraulische Ventilspiel-Einstellvorrichtungen des Ventil­ mechanismus zeigt; und

Fig. 3 einen Hydraulikkreis des Schmiersystems für einen Ventilmechanismus.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1 an einer von zwei Zylin­ derreihen eines Boxermotors. Eine Brennkammer 2 des Zylin­ ders steht mit einer Einlaßöffnung 3 und einer Auslaßöff­ nung 6 im Zylinderkopf in Verbindung. Ein Einlaßventil 5 verläuft in bezug auf die Horizontale schräg nach oben. Eine Ventilfeder 4 ist zwischen einer Fläche am Zylinder­ kopf 1 und einem an einem Schaftende 5 b befestigten Siche­ rungselement angeordnet. Ein eine Feder 7 aufweisendes Auslaßventil 8 ist nach unten geneigt. Ein Ventilmechanis­ mus 10, bestehend aus einer Doppelnockenwelleneinheit, ist zum Betrieb des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 8 vorgesehen. Das Einlaßventil 5 und das Auslaßventil 8 sind in einer Vertikalebene angeordnet.

In dem Ventilmechanismus 10 ist im Zylinderkopf 1 parallel mit einem Ventilschaft 5 a des Einlaßventils 5 eine hydrau­ lische Ventilspiel-Einstellvorrichtung 20′ angeordnet. Ein von der Einstellvorrichtung 20′ abgestützter Kipphebel 11 greift an dem Schaftende 5 b des Einlaßventils 5 und einem mit einer Nockenwelle 12 einteiligen Nocken 12 a an. Eine hydraulische Ventilspiel-Einstellvorrichtung 20 ist im Zylinderkopf 1 parallel mit einem Schaft 8 a des Auslaßven­ tils 8 angeordnet. Ein Kipphebel 13 greift an einem Schaft­ ende 8 b des Auslaßventils 8 und einem Nocken 14 a einer Nockenwelle 14 an.

Nachstehend wird die hydraulische Ventilspiel-Einstellvor­ richtung 20 für das Auslaßventil 8 erläutert.

Gemäß Fig. 2 ist in eine im Zylinderkopf 1 gebildete Öff­ nung 1 a ein zylindrisches Speichergehäuse 21 mit einer Bodenplatte im Preßsitz angeordnet. Im Speichergehäuse 21 ist ein zylindrischer Körper 22 (kurz: Zylinder) angeord­ net, und ein Boden des Zylinders 22 ist an einem Mittenab­ schnitt des Speichergehäuses 21 befestigt. Ein massiver Kolben 23 mit ausgespartem Boden 23 a ist im Zylinder 22 verschiebbar. Ein Drehzapfen 24 ist im Speichergehäuse 21 verschiebbar, und ein innerster Teil des Drehzapfens 24 greift an dem Kolben 23 an. Zwischen der Bodenplatte des Speichergehäuses 21 und der Außenfläche des Bodens des Zylinders 22 ist eine Speicherkammer 25 gebildet. Zwischen der Innenfläche des Bodens des Zylinders 22 und dem ausge­ sparten Boden 23 a des Kolbens 23 ist eine Hochdruckkammer 26 gebildet. Der Boden des Zylinders 22 hat eine Bohrung 28, die von einem Kugelventil 29 verschlossen ist, das in der Hochdruckkammer 26 angeordnet ist. Eine Schraubenfeder 27 ist zwischen dem ausgesparten Boden 23 a und dem Boden des Zylinders 22 angeordnet.

In der Zylinderwand des Zylinders 22 ist eine Radialbohrung 22 a ausgebildet, und auf dem Außenumfang der Zylinderwand ist eine Ringnut 22 b ausgebildet. Auf dem Zylinder 22 ist ein O-Dichtring 30 angeordnet, der den Zylinder 22 und das Speichergehäuse 21 abdichtet, so daß aus der Hochdruckkam­ mer 26 durch die Bohrung 22 a und die Nut 22 b austretendes Öl zur Speicherkammer 25 rückgeführt wird. Zwischen dem Speichergehäuse 21 und dem Zylinder 22 ist ein Ölreservoir 31 gebildet, das mit einem Kanal 21 a des Speichergehäuses 21 und mit einer im Drehzapfen 24 gebildeten Axialbohrung 24 b durch eine am Boden des Drehzapfens 24 gebildete Nut 24 a in Verbindung steht. Im Ölreservoir 31 ist zwischen dem äußersten Ende 22 c des Zylinders 22 und einer im Drehzapfen 24 gebildeten Ringnut 24 c eine Hilfsfeder 32 zur Unterstüt­ zung der Kolbenfeder 27 angeordnet.

Im Zylinderkopf 1 ist an einem unteren Teil der Öffnung 1 a ein Ölzufuhrkanal 40 gebildet, der mit einer Ölpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Ölzufuhrkanal 40 steht mit der Speicherkammer 25 über einen im Speichergehäuse 21 gebil­ deten Kanal 21 b in Verbindung. Ein Schmierölkanal 41 ist im Zylinderkopf 1 angrenzend an den Kanal 21 a des Speicherge­ häuses 21 gebildet und steht mit dem Kanal 21 a über eine Ringnut 21 d in Verbindung, die auf dem Außenumfang des Speichergehäuses 21 gebildet ist.

Bei der hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtung 20 liegt die Speicherkammer 25 höher als die Hochdruckkammer 26. Infolgedessen verbleibt in der Speicherkammer 25 be­ findliche Luft in der von der Hochdruckkammer 26 am weite­ sten entfernten oberen Ecke der Speicherkammer 25. Eine Bohrung 21 c zum Austritt der Luft ist in der oberen Ecke des Speichergehäuses 21 gebildet.

Der Aufbau der hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrich­ tung 20′ für das Einlaßventil 5 entspricht dem Aufbau der Einstellvorrichtung 20. Ein Ölzufuhrkanal 40′ steht mit einer Speicherkammer 25′ über einen Kanal 21′b eines Spei­ chergehäuses 21′ in Verbindung. Die Speicherkammer 25′ liegt tiefer als eine Hochdruckkammer 26′. Infolgedessen verbleibt Luft in der oberen Ecke der Speicherkammer 25′ nahe dem Boden des Zylinders 22′, wo im Speichergehäuse 21′ eine Bohrung 21′c ausgebildet ist. Die Bohrung 21′c steht mit einer im Zylinderkopf 1 gebildeten Nut 43 über eine am Speichergehäuse 21′ gebildete Spiralnut 42 in Verbindung. Ferner steht die Nut 43 mit der Bohrung 21 c der Einstell­ vorrichtung 20 über einen Kanal 44 in Verbindung. Somit entweicht in den Speicherkammern 25 und 25′ befindliche Luft aus der Nut 43 zur Atmosphäre. Ein Drehzapfen 24′ und der Kipphebel 11 werden von Öl geschmiert, das durch den Kanal 44, die Nut 43, den Kanal 21′a, das Ölreservoir 31′, die Nut 24′a und die Axialbohrung 24′b strömt.

Das Schmiersystem nach Fig. 3 hat einen Hauptölkanal 50 für die Zuführung von Drucköl von der Ölpumpe zum Ventilmecha­ nismus. Der Hauptölkanal 50 ist aufgeteilt in einen Kanal 51 für die hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen 20 und 20′ und einen Kanal 52 für die Nockenwellen 12 und 14. Der Kanal 51 hat eine Drossel 53 zur Verminderung des Öldrucks und verzweigt sich in die Ölzufuhrkanäle 40 und 40′. Die Ölzufuhrkanäle 40 und 40′ sind zueinander parallel angeordnet und stehen mit einem Sicherheitsventil 54 in Verbindung. Aufgrund der Drossel 53 und des Sicherheits­ ventils 54 wird in den Ölzufuhrkanälen 40 und 40′ ein glei­ cher und konstanter niedriger Öldruck erzeugt.

Der Kanal 52 verzweigt sich in Ölkanäle 55 und 56, die parallel zueinander entlang der Nockenwelle 12 verlaufen. Der Kanal 56 steht mit einem Kanal 57 entlang der Nocken­ welle 14 in Verbindung. In Einlässen der Kanäle 55 bzw. 56 sind Drosseln 58 a bzw. 58 b vorgesehen. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Ölkanal 55 im Zylinderkopf 1 an einem oberen Ab­ schnitt von gleitenden Teilen des Nockens 12 a und des Kipp­ hebels 11 vorgesehen. Eine Düsenbohrung 59 des Kanals 55 öffnet sich zu den gleitenden Teilen und liefert Öl. Der Ölkanal 56 steht mit Lagerzapfen 12 b der Nockenwelle 12 und mit einer in der Nockenwelle 12 gebildeten Axialbohrung 12 c in Verbindung. Die Axialbohrung 12 c hat geringen Durchmes­ ser und mündet an einem Ende am Innenumfang 60 a eines vor­ deren Halters 60.

Ebenso steht der Ölkanal 57 für die Nockenwelle 14 mit Lagerzapfen 14 b und einer Axialbohrung 14 c der Nockenwelle 14 in Verbindung. Flächen des Nockens 14 a werden von aus der Düsenbohrung 59 austretendem Öl geschmiert. Der vorge­ nannte Schmierölkanal 41 für die hydraulische Ventilspiel- Einstellvorrichtung 20 zweigt von dem Kanal 57 ab.

Die Axialbohrungen 12 c bzw. 14 c stehen mit den Ölkanälen 56 bzw. 57 an den an den Halter angrenzenden Nockenwellenzap­ fen 12 b bzw. 14 b in Verbindung, so daß die Axialbohrungen 12 c und 14 c zwischen den Lagerzapfen 12 b und 14 b und dem Ende der Nockenwelle 12 gebildet sind.

Nachstehend wird der Betrieb der hydraulischen Ventilspiel- Einstellvorrichtungen erläutert. Bei laufendem Motor wird der Speicherkammer 25 Öl durch den Ölzufuhrkanal 40 zuge­ führt, so daß die Speicherkammer 25 mit Öl gefüllt wird und eine vorbestimmte Ölmenge die Hochdruckkammer 26 beauf­ schlagt. Wenn der Drehzapfen 24 von dem Nocken 14 über den Kipphebel 13 zum Kolben 23 gedrückt wird, wird das Öl in der Hochdruckkammer 26 mit hohem Druck beaufschlagt, so daß es den Kolben 23 und den Drehzapfen 24 hält. Somit kippt der Kipphebel 13 um den Drehzapfen 24 und öffnet das Aus­ laßventil 8. Wenn der Grundkreis des Nockens 14 a an dem Kipphebel 13 angreift und das Auslaßventil 8 geschlossen ist, wirkt keine Last auf den Drehzapfen 24. Der Kolben 23 und der Drehzapfen 24 werden von Drucköl in der Hochdruck­ kammer 26 und von der Kraft der Feder 27 verschoben, um das Volumen der Hochdruckkammer 26 zu vergrößern. Infolgedessen wird das Kugelventil 29 geöffnet, und Öl wird aus der Spei­ cherkammer 25, in die Hochdruckkammer 26 geleitet, um die Verbindung zwischen dem Drehzapfen 24 und dem Kipphebel 13 aufrechtzuerhalten. Das Volumen der Hochdruckkammer 26 ändert sich mit der Wärmeausdehnung des Auslaßventils 8 und nimmt die Längenänderung des Auslaßventils auf.

Öl wird durch den Schmierölkanal 41 dem Ölreservoir 31 und der Nut 24 a sowie der Axialbohrung 24 b des Drehzapfens 24 zugeführt, um die gleitenden Teile des Drehzapfens 24 und des Kipphebels 13 zu schmieren. Das Öl wird außerdem dem Raum zwischen dem Speichergehäuse 21 und dem Drehzapfen 24 zu Schmierzwecken zugeführt. Aus der Hochdruckkammer 26 austretendes Öl schmiert den Kolben 23 und wird anschlie­ ßend zur Speicherkammer 25 rückgeführt.

Das Einlaßventil 5 wird durch die hydraulische Ventilspiel- Einstellvorrichtung 20′ in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben betrieben, und die Einstellvorrichtung 20′ wird durch das dem Ölreservoir 31′ aus dem Kanal 44 zugeführte Öl geschmiert. Zusammen mit dem Öl in die Speicherkammern 25 und 25′ eintretende Luft entweicht aus den Bohrungen 21 c und 21′c und wird aus der Nut 43 durch den Kanal 44 und die Nut 42 abgeleitet. Somit kann keine Luft in die Hochdruck­ kammern 26 und 26′ eintreten.

Das Schmiersystem wirkt wie folgt: In den Ölzufuhrkanälen 40 und 40′ erzeugtes Niederdrucköl wird den hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen 20 und 20′ gleichmäßig zugeführt. Dadurch wird ein Hochdrücken der Ventile 5 und 8 verhindert. Öl wird den Lagerzapfen 12 b und 14 b der Nocken­ wellen 12 und 14 durch die Ölkanäle 56 und 57 und die Axialbohrungen 12 c und 14 c ohne Ölverluste zugeführt. Bei hoher Motordrehzahl wird dem Ventilmechanismus ausreichend Öl für die Schmierung zugeführt. Wenn der Motor bei niedri­ ger Temperatur angelassen wird, werden beide Axialbohrungen 12 c und 14 c sofort nach dem Anlassen mit Öl gefüllt, und zwar wegen des geringen Volumens dieser Axialbohrungen. Infolgedessen wird dem vorderen Halter 60 sehr schnell Öl zur Schmierung des Lagers im Halter zugeführt, wodurch ein Festfressen der Lagerzapfen der Nockenwellen vermieden wird.

Der Nocken 12 a und der Kipphebel 11 im oberen Teil werden direkt von aus der Düsenbohrung 59 austretendem Öl ge­ schmiert. Der Nocken 14 a und der Kipphebel 13 im unteren Teil werden von aus den oberen Teilen kommendem Öl ge­ schmiert. Der Drehzapfen 24 und der Kipphebel 13 der hydraulischen Ventilspiel-Einstellvorrichtung 20 werden von Öl aus den Kanälen 57 und 41 geschmiert. Der Drehzapfen 24′ und der Kipphebel 11 der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 20′ werden von Öl aus dem Kanal 44 geschmiert.

Gemäß der Erfindung wird den hydraulischen Ventilspiel- Einstellvorrichtungen des Einlaß- und des Auslaßventils gleichermaßen Öl mit gleichbleibendem niedrigem Druck zuge­ führt. Infolgedessen ist ein Hochdrücken der Ventile aus­ geschlossen. Öl wird den Lagerzapfen und Nocken der Nocken­ wellen aus verschiedenen Ölkanälen zugeführt, so daß keine Verzögerung der Ölzufuhr bzw. kein Ölmangel auftritt und ein Fressen der Lagerzapfen ausgeschlossen ist. Der vordere Halter wird sofort nach dem Anlassen des Motors bei niedri­ ger Temperatur mit Öl versorgt, so daß eine wirksame Schmierung erfolgt und Fressen am Halter vermieden wird.

Claims (3)

1. Schmiersystem für einen Ventilmechanismus eines Boxer­ motors mit zwei obenliegenden Nockenwellen, mit einem Ein­ laßventil (5) und einem Auslaßventil (8), die in einer Vertikalebene angeordnet sind, mit Nockenwellen (12, 14), Kipphebeln (11, 13) und hydraulischen Ventilspiel-Einstell­ vorrichtungen (20, 20′), gekennzeichnet durch
einen Hauptölkanal (50) zur Druckölzufuhr zum Ventil­ mechanismus;
einen mit dem Hauptölkanal (50) verbundenen ersten Öl­ kanal (51) zur Zufuhr von erstem Schmieröl zu den hydrau­ lischen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen (20, 20′);
Vorrichtungen (53, 54) zum Konstanthalten des Drucks des ersten Schmieröls;
einen mit dem Hauptölkanal (50) verbundenen zweiten Öl­ kanal (52) zur Zufuhr von zweitem Schmieröl zu Lagerzapfen (12 b, 14 b) der Nockenwellen (12, 14) ;
einen mit dem Hauptölkanal (50) verbundenen dritten Öl­ kanal (55); und
mit dem dritten Ölkanal (55) verbundene Düsenbohrungen (59) zur Abgabe von drittem Schmieröl auf die Nockenwelle (12) und den Kipphebel (11) des oberen Ventils (5).

2. Schmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen eine Drossel (53) und ein Sicher­ heitsventil (54) in dem ersten Ölkanal (51) umfassen, um den Druck des ersten Schmieröls konstantzuhalten.

3. Schmiersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
vordere Halter (60) zum Festlegen der Enden der Nocken­ wellen (12, 14); und
in den Nockenwellen gebildete Ölbohrungen (12 c, 14 c) zwischen den Nockenwellenenden und den an die vorderen Halter (60) angrenzenden Lagerzapfen;
wobei die Ölbohrungen (12 c, 14 c) zur Verbindung mit dem zweiten Ölkanal (52) vorgesehen sind.