DE4039075A1 - Ventiltrieb fuer zumindest zwei gleichzeitig betaetigbare hubventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, näm­ lich als Betätigung von Ladungswechselventilen einer ein Kraft­ fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, so sind in der letz­ ten Zeit in zunehmendem Maße zwecks Verbesserung des Ladungs­ wechsels Maschinen eingesetzt worden, die zumindest zwei Ein­ laß- und/oder Auslaßventile für den Ladungswechsel je Brennraum besitzen. Dadurch wird gegenüber der Verwendung von nur jeweils einem Ventil eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts für den Ladungswechsel bei gegebenem, zur Verfügung stehenden Brennraumquerschnitt erzielt.

Um eine durch die Vergrößerung der Anzahl der Ventile bedingte Vervielfachung des Aufwands für den Ventiltrieb zu vermeiden, ist durch die DE-OS 33 44 324 ein gattungsbildender Ventiltrieb bekannt geworden, der einen allen Ventilen (also bei einer Brennkraftmaschine allen Einlaß- oder allen Auslaßventilen) ge­ meinsamen Ventilstößel, darunter einen allen Ventilen gemeinsa­ men und demgemäß an allen Ventilschäften axial festgelegten Ventilteller sowie eine ebenfalls allen diesen Ventilen gemein­ same Ventilschließfeder besitzt, die die Schäfte aller Ventile umschlingt und sich einenends an dem gemeinsamen Federteller abstützt. Der Ventilstößel, der an seiner Oberseite eine Lauf­ fläche für zwei auf einer Nockenwelle sitzende Nocken besitzt, ist relativ flach gehalten und wird mittels einer zentralen Stange geführt, die beispielsweise in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagert und mit Ölzuführungsleitungen ins­ besondere für die Betätigung von den einzelnen Ventilen indivi­ duell zugeordneten Einrichtungen zum Ventilspielausgleich ver­ sehen ist.

Aus der EP 01 44 179 ist ein insofern anders aufgebauter Ven­ tiltrieb bekannt, als dort jedem der beiden gemeinsam betätig­ ten Ventile eine individuelle Schließfeder zugeordnet ist und diese von einem Stößelhemd eines als Tassenstößel ausgebildeten gemeinsamen Ventilstößels umschlossen sind, der nur außenseitig geführt ist. Dieser Konstruktion fehlen jedoch hydraulische Ventilspielausgleichsvorrichtungen. Außerdem ist nicht erkenn­ bar, wie das Problem der Schmierung der Lauffläche für einen dort als Betätigungsglied verwendeten Nocken und der Führungs­ fläche des Tassenstößels gelöst werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ventiltrieb zu schaffen, der in platzsparender Weise einerseits eine sichere Führung des zumindest zwei Ventilen gemeinsamen Ventilstößels sicherstellt und andererseits in einfacher Weise alle im Bereich des Stößels auftretenden Probleme hinsichtlich Druck- und Schmiermittelversorgung löst.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausbildun­ gen der Erfindung beschreiben die weiteren Ansprüche.

Durch Verwendung eines tassenstößelartigen als Ventilstößel er­ gibt sich eine große Führungsfläche für den Stößel, wobei der zwischen den Ventilen liegende, im wesentlichen durch den Ab­ stand zwischen diesen gegebene zentrale Bereich des Tassenstö­ ßels praktisch ohne zusätzlichen Platzaufwand zur Unterbringung der zentralen Druckmittelkammer genutzt wird; von dieser gehen Kanäle bzw. Bohrungen zu den verschiedenen, mit Druck- oder Schmiermittel zu versorgenden Teilen bzw. Flächen ab.

Der nebengeordnete Anspruch 3 sieht eine weitere Vergrößerung der Führungsfläche vor, die unabhängig von der Ausbildung der zentralen Druckmittelkammer gemäß Anspruch 1 immer dann mit Vorteil Einsatz finden kann, wenn eine Vergrößerung der Füh­ rungsfläche in axialer Richtung wünschenswert ist. Damit die Ausbildung der hochgezogenen Seitenführungen und die Dimensio­ nierung des Nockens insbesondere in Richtung seiner Achse im Bereich der Nockenwelle einander nicht beeinflussen, ist es zweckmäßig, gemäß Anspruch 3 die Hockenbreite im Bereich der Nockenspitze oder des Nockenscheitels zu verringern, so daß die Gefahr einer Berührung zwischen Nockenspitze und hochgezogener Seitenführung vermieden ist.

Bezüglich der Merkmale des Anspruchs 4 ist darauf hinzuweisen, daß ein entsprechendes Langloch bereits im Rahmen der Druckmit­ telversorgung für ein hydraulisches Spielausgleichselement aus der DE-PS 38 00 945 bekannt ist. Dort finden sich in einem das Spielausgleichselement aufnehmenden Bereich des Maschinengehäu­ ses sowohl auf der Zufuhr- als auch auf der Abfuhrseite ent­ sprechende Langlöcher, so daß mehrere Spielausgleichselemente gleichsam in Reihe liegend von einer Druckmittelquelle her dau­ ernd mit Druckmittel versorgt werden können.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 eine Draufsicht und deren Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführung wiedergibt, während Fig. 3 einen Längsschnitt und Fig. 4 den Querschnitt IV-IV einer zweiten Ausführung zeigen.

In dem ersten Ausführungsfall liegt eine Kraftfahrzeug-Brenn­ kraftmaschine mit zwei synchron zu betätigenden Ein- oder Aus­ laßventilen 1 und 2 vor, deren Ventilschäfte 3 und 4 in übli­ cher Weise in einem Zylinderkopf axial geführt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind beiden Ventilen 1 und 2 individuelle Ventilschließfedern 5 und 6 zugeordnet, die sich in bekannter Weise an Ventiltellern 7 und 8 axial abstützen. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, eine beiden Ventilen 1 und 2 ge­ meinsame, sie demgemäß gemeinsam umschlingende Ventilfeder vor­ zusehen, die sich an einem beiden Ventilen gemeinsamen Ventil­ teller abstützt, wie dies aus der DE-OS 33 44 324 bekannt ist.

Zur Erzielung synchroner Öffnungsbewegungen der Ventile 1 und 2 dient der einzige Hocken 9, der in üblicher Weise auf der von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hockenwelle 10 sitzt, die ihrerseits senkrecht zum Abstand zwischen den beiden Ventilen 1 und 2 verläuft. Seine Hubbewegungen werden auf die freien Enden der Ventilschäfte 3 und 4 durch den Tassenstößel 11 übertragen, dessen äußere Mantelfläche 12 zusammen mit einer entsprechenden Ausnehmung im Zylinderkopf die Führung des Tassenstößels 11 in Richtung der Ventilbewegung bildet. Diese Führungsfläche 12 ist dadurch relativ lang gehalten, daß der Tassenstößel über den Bewegungsbereich des Nockens 9 hochgezogene Seitenführungen 13 und 14 besitzt. Damit durch diese die Dimensionierung des Hockens 9 im Bereich seines Übergangs in die Hockenwelle 10 nicht beeinflußt wird, ist die Hockenspitze, wie bei 15 und 16 angedeutet, schmaler gehalten als der übrige Hockenbereich.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der axiale Abstand zwischen den Ventilen 1 und 2, der aus anderen Gründen vorgegeben ist, aus­ genutzt zur Unterbringung der zentralen Druckmittelkammer 17, die in ihrem mittleren Bereich über das Langloch 18 in der Man­ telwand 19 des Tassenstößels 11 bei allen im Betrieb auftreten­ den Lagen des Tassenstößels in Strömungsverbindung mit dem Ver­ sorgungskanal 20 im Zylinderkopf steht. Die zentrale Druckmit­ telkammer 17 ist durch in diesem Ausführungsbeispiel zwei senk­ recht zur Zeichenebene der Fig. 2 verlaufende Stützwände 21 und 22, die in ihrem bodennahen Bereich mit Öffnungen 23 und 24 zum Flüssigkeitsdurchtritt in die äußeren Teilkammern 25 und 26 versehen sind, in drei Kammern unterteilt, wobei diese Stütz­ wände 21 und 22 nicht nur der mechanischen Festigkeit, sondern auch der Bildung eines Labyrinths zur Luftabscheidung dienen.

Während der zentrale Bereich der Druckmittelkammer 17 und damit die Druckmittelzufuhr 18, 20 in direkter Strömungsverbindung mit der Schmiermittelöffnung 27 zu der durch eine eingelegte Hartmetallplatte 28 gebildeten Lauffläche 29 für den Hocken 9 steht, gehen Kanale 30 und 31 zu den Ventilen 1 und 2 individu­ ell zugeordneten, einen an sich bekannten und daher nicht dar­ gestellten Aufbau besitzenden hydraulischen Ventilspielaus­ gleichsvorrichtungen 32 und 31 von den äußeren Teilkammern 25 und 26 ab. Der Kanal 31 setzt sich über den Ringraum 34 fort in den den Mantel 19 des Tassenstößels 11 durchsetzenden Kanal 35, der der Schmierölversorgung der Führungsfläche 12 dient.

Auf diese Weise ist ohne zusätzlichen Platzbedarf insbesondere in Querrichtung sowohl eine gute Führung des Tassenstößels als auch die Sicherstellung der Versorgung aller Flächen und Berei­ che desselben mit Druckmittel bzw. Schmieröl gewährleistet.

In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht der Tassenstö­ ßel (nach Entfernen der Ausgleichsvorrichtungen 32 und 33) aus drei Teilen, nämlich dem Hauptteil 36, das die Oberwand 40, den Mantel 19 nebst Seitenführungen 13 und 14 und hülsenartigen Aufnahmen 37 und 38 für die Ausgleichsvorrichtungen 32 und 33 umfaßt, der Hartmetallplatte 28 und dem Deckel 39 zum unteren Abschluß der zentralen Druckmittelkammer 17. Der Hauptteil 36 ist als Sinterteil ausgebildet.

Es ist jedoch auch möglich, den gesamten Tassenstößel aus einer größeren Zahl von Einzelteilen materialschlüssig, z. B. durch Löten, zusammenzusetzen, indem auch die Aufnahmehülsen 37 und 38 als individuelle Teile hergestellt werden.

In dem Beispiel nach den Fig. 3 und 4 ist der Tassenstößel 51 einstückig durch Sintern hergestellt. Zur Material- und Ge­ wichtsersparnis ist der Deckel 39 (Fig. 2) also eingespart. Zwischen den Hülsen 41 und 42 zur Aufnahme der hydraulischen Ausgleichsvorrichtungen, von denen nur die mit 43 bezeichnete dargestellt ist, erkennt man die kreuzweise verlaufenden Rippen 44 und 45, die teils die kanalförmige zentrale Druckmittelkam­ mer 46, die mit der Druckmittelzufuhr 47 in Verbindung steht, teils den Verbindungskanal 48 aufnehmen. Dieser setzt sich in den weiteren Rippen 49 und 50 bis zum Umfang des Tassenstößels als Entlüftungskanal fort und mündet in den Führungsspalt für diesen ein.

Die Druckmittelkammer 46 kann im mittleren Bereich einen runden Querschnitt besitzen und lediglich oval auslaufen, damit in al­ len Stellungen des Tassenstößels 11 eine Druckmittelzufuhr si­ chergestellt ist.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Ventiltrieb geschaffen, der praktisch ohne zusätzlichen Platzbedarf die Vorteile der Kraftübertragung durch einen Tassenstößel bietet und die Druckmittel- bzw. Schmierölversorgung im gesamten Rah­ men des Tassenstößels auf einfache Weise sicherstellt.

Claims (12)

1. Ventiltrieb für zumindest zwei gleichzeitig betätigbare Hubventile, insbesondere Ladungswechselventile einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem allen Ventilen gemeinsamen, der Übertragung von Öffnungskräften auf diese dienenden, mit einer Lauffläche für ein Betätigungsglied versehenen Ven­ tilstößel, zumindest einer sich an einem ventilfesten Fe­ derteller abstützenden Ventilschließfeder und mit den Ven­ tilen individuell zugeordneten, über Kanäle im Ventilstößel mit einem Druckmittel versorgten hydraulischen Ventilspiel­ ausgleichsvorrichtungen, die zumindest teilweise vom Ven­ tilstößel aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel nach Art eines nur außenseitig geführten Tas­ senstößels (11) ausgebildet ist mit einer zentralen Druck­ mittelkammer (17), die in Strömungsverbindung außer mit den Ventilspielausgleichseinrichtungen (32, 33) auch mit der Lauffläche (29) und der außenseitlichen Führungsfläche (12) des Ventilstößels (11) steht.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Führungsfläche (12) zumindest ein die äußere Stößelwand durchsetzender Kanal (35) einmündet, der von einem der der Versorgung der Ventilspielausgleichseinrichtungen (32, 33) dienenden, eine Außenwand der Druckmittelkammer (17) durch­ setzenden Kanäle (30, 31) gespeist wird.

3. Ventiltrieb für zumindest zwei gleichzeitig betätigbare Hubventile, insbesondere Ladungswechselventile einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem allen Ventilen gemeinsamen, der Übertragung von Öffnungskräften auf diese dienenden, mit einer Lauffläche für ein Betätigungsglied versehenen Ven­ tilstößel und zumindest einer sich an einem ventilfesten Federteller abstützenden Ventilschließfeder, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (11) über den Bewegungsbereich eines als Betä­ tigungsglied dienenden Hockens (9) hochgezogene Seitenfüh­ rungen (13, 14) besitzt und die Hockenbreite im Bereich der Hockenspitze verringert (15, 16) ist.

4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Zulauf für die Druckmittelkammer (17) an der Führungsfläche (12) ein in Bewegungsrichtung des Ventilstößels (11) verlaufendes Langloch (18) zur Druckmit­ telversorgung bei allen Lagen des Ventilstößels (11) ent­ hält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilstößel (11) in Draufsicht läng­ lich, insbesondere oval, ausgeführt ist.

6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lauffläche (29) durch eine Hartme­ tallplatte (28) gebildet ist.

7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilstößel (11) aus einem gesinter­ ten Hauptteil (36) und einem Deckel (39) für die Druckmit­ telkammer (17) zusammengesetzt ist.

8. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilstößel (11) aus mehreren Tei­ len, darunter einem Mantel (19), Hülsen (37, 38) zur Auf­ nahme der Ventilspielausgleichsvorrichtungen (32, 33) und einem Deckel (39) für die Druckmittelkammer (17), material­ schlüssig zusammengesetzt ist.

9. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Druckmittelkammer (17) seitlich eines Zulaufs (18) für das Druckmittel Stützwände (21, 22) mit bodennah angeordneten Öffnungen (23, 24) verlaufen, wo­ bei die Kanäle (30, 31) außerhalb dieser Stützwände (21, 22) liegen.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckmittelkammer (17) etwa zentral eine Bohrung (27) zu der Lauffläche (29) führt.

11. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilstößel (51) einstückig einen Mantel, Hülsen (41, 42) zur Aufnahme der Ventilspielaus­ gleichsvorrichtungen (43), einen Boden sowie zwischen den Hülsen (41, 42) in Draufsicht kreuzförmig verlaufende Rip­ pen (44, 45) bildet, die Kanäle (46, 48) zur Bildung der zentralen Druckmittelkammer und zur Verbindung derselben mit den Ausgleichsvorrichtungen (43) enthalten.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich auch zwischen den Hülsen (41, 42) und dem Mantel Rip­ pen (49, 50) erstrecken, die Entlüftungskanäle (48) enthal­ ten.