DE4300487A1 - Valve play adjustment mechanism for IC engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilspieleinstellung in variablen Ventilsteue rungen von Brennkraftmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The application relates to a device for valve clearance adjustment in variable valve timing stations of internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Mechanische Vorrichtungen zur variablen Betätigung der Ventile unter Verwendung von zwei Wellen sind bereits mehrfach beschrieben worden. In der Offenlegungsschrift DE-OS 35 19 319 wird eine solche Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung für eine Hub kolbenbrennkraftmaschine beschrieben. Dort werden allerdings die Funktionen "Öffnen" und "Schließen" nicht jeweils einer der beiden Wellen zugewiesen, sondern die zweite, zu sätzliche Welle hat lediglich die Funktion, die Kipphebellagerung vorzeitig abzusteuern, während die Nockenwelle eine konventionelle Hubfunktion mit Öffnungs- und Schließflan ke trägt. Daher ist dort auch zum kontrollierten Schließen des Ventils eine hydraulische Ventilbremsvorrichtung erforderlich. Insbesondere aber weist die dort beschriebene Vor richtung keine Maßnahme zu Einstellung oder zum Ausgleich des Ventilspiels auf.Mechanical devices for variable valve actuation using two waves have already been described several times. In the published application DE-OS 35 19 319 is such a device for variable valve control for a stroke piston internal combustion engine described. There, however, the "Open" functions and "close" are not assigned to either of the two shafts, but the second, to additional shaft only has the function of prematurely controlling the rocker arm bearing, while the camshaft has a conventional lifting function with opening and closing flange ke wears. Therefore there is also a hydraulic one for the controlled closing of the valve Valve brake device required. In particular, however, the method described there shows no measure to adjust or compensate the valve clearance.
Die DE-OS 35 31 000 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur mechanischen variablen Betätigung von Ventilen der Brennkraftmaschinen mit Hilfe von zwei Wellen. Dabei handelt es sich jedoch nur um die Beschreibung eines einfachen mechanischen Addierers mit drei Schaltpositionen, ohne daß auf die kennzeichnenden Merkmale der hier beschriebenen Vor richtung, insbesondere die Realisierung des hydraulischen Spielausgleichs, eingegangen wird.DE-OS 35 31 000 also describes a device for mechanical variable Actuation of internal combustion engine valves using two shafts. It acts however, it is only a description of a simple mechanical adder with three Switch positions without having to focus on the characteristic features of the described here direction, in particular the realization of the hydraulic play compensation becomes.
Der hydraulische Spielausgleich gehört aber für konventionelle, nicht variabel verstellbare Ventiltriebe in Brennkraftmaschinen zum Stand der Technik und stellt eine wichtige Maß nahme dar, um die für den Gaswechsel entscheidenden Steuerpunkte der Ventile bei unter schiedlichen thermischen Betriebszuständen und während der gesamten Betriebsdauer der Brennkraftmaschine hinreichend konstant zu halten. Auch bei Brennkraftmaschinen mit va riabel verstellbaren Ventiltrieben ist ein hydraulischer Spielausgleich von besonderer Bedeu tung, insbesondere wenn die Steuerzeiten der Einlaßventile zur Gemischzumessung und da mit zur Laststeuerung der Brennkraftmaschine dienen. Durch die Verwendung eines hydrau lischen Spielausgleichers in solchen Ventiltrieben können die Steuerzeiten genauer eingehal ten werden und bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen die Füllungsabweichungen von Zy linder zu Zylinder und von Zyklus zu Zyklus minimiert werden. Ein hydraulischer Ventil spielausgleich ist vor allem in Ventiltrieben der hier beschriebenen gattungsgemäßen Art er forderlich, da diese aufgrund der höheren Teilezahl empfindlicher auf Längenänderungen im Ventiltrieb, beispielsweise verursacht durch Toleranzen, thermische Dehnungen und/oder Verschleiß, reagieren.The hydraulic backlash compensation belongs to conventional, not variably adjustable Valve drives in internal combustion engines to the state of the art and represents an important measure assumed that the control points of the valves, which are decisive for the gas exchange, are under different thermal operating conditions and during the entire operating time of the To keep the internal combustion engine sufficiently constant. Even with internal combustion engines with riabel adjustable valve trains is a hydraulic lash adjuster of particular importance tion, especially if the timing of the inlet valves for mixture metering and there also serve to control the load of the internal combustion engine. By using a hydrau Lische game compensator in such valve trains can more precisely keep the timing ten and the filling deviations of Zy linder to cylinder and from cycle to cycle. A hydraulic valve backlash is above all in valve drives of the generic type described here required, because these are more sensitive to changes in length due to the higher number of parts Valve train, for example caused by tolerances, thermal expansion and / or Wear, respond.
Die der hier beschriebenen Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen prinzipiell bereits beschriebenen mechanischen Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art zur va riablen Einstellung von Hub und Öffnungsdauer von Ventilen unter Verwendung von zwei Nockenwellen so zu gestalten, daß die Verwendung konventioneller hydraulischer Spielaus gleichselemente zum Ausgleich von Längenänderungen im Ventiltrieb ermöglicht wird.The object underlying the invention described here is therefore one mechanical valve train of the generic type already described in principle for va Variable setting of stroke and opening time of valves using two To design camshafts so that the use of conventional hydraulic play same elements to compensate for changes in length in the valve train is made possible.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die grundsätzliche Gestaltung der Vorrichtung ergibt sich aus Fig. 1. Die Vorrichtung besteht aus zwei mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nockenwellen (1, 2), deren Kurvenscheiben je weils auf geeignet geformte Abgriffskörper (7, 8) wirken, welche mit einem Schwinghebel (3) verbunden sind. Der Schwinghebel (3) überträgt seine Bewegung am Punkt (P3) über ein konventionelles hydraulisches Spielausgleichselement (10) auf ein in Schließrichtung fe derbelastetes Hubventil (4) konventioneller Bauweise. Zur seitlichen Führung des Schwing hebels dient der Anlenkhebel (5).This object is achieved by the characterizing features of patent claim 1. The basic design of the device is shown in FIG. 1. The device consists of two camshafts ( 1, 2 ) rotating at the same speed, the cam discs of which each act on suitably shaped tapping bodies ( 7 , 8 ) which are actuated by a rocker arm ( 3 ). are connected. The rocker arm ( 3 ) transmits its movement at point (P3) via a conventional hydraulic play compensation element ( 10 ) to a lift valve ( 4 ) of conventional design which is loaded in the closing direction. The linkage lever ( 5 ) is used to guide the rocker arm laterally.
Kennzeichnende Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtung sind zum einen ein einstell barer Anschlag (9), durch welchen der maximale radiale Abstand des Abgriffskörpers (7) von der Nockenwelle (1) begrenzt wird, wobei der Abgriffskörper (7) sowohl als Nocken rolle, wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, als auch als Gleitschuh ausgebildet sein kann, und zum anderen eine Feder (6), durch die eine Kraft auf den Schwinghebel (3) so ausgeübt wird, daß der Schwinghebel (3) gegen die Druckkraft des hydraulischen Spielausgleichsele ments (10) am Punkt (P8) des Anschlags (9) zur Anlage kommt, solange der Abgriffskörper (8) die Nockenwelle (2) im Bereich des Grundkreises berührt. Characteristic features of the device described here are, on the one hand, an adjustable stop ( 9 ), by which the maximum radial distance of the tap body ( 7 ) from the camshaft ( 1 ) is limited, the tap body ( 7 ) rolling both as a cam, as in Fig. 1 shown as an example, can also be designed as a slide shoe, and on the other hand a spring ( 6 ) through which a force is exerted on the rocker arm ( 3 ) so that the rocker arm ( 3 ) against the pressure force of the hydraulic play compensation element ( 10 ) comes to rest at point (P8) of the stop ( 9 ) as long as the tapping body ( 8 ) touches the camshaft ( 2 ) in the area of the base circle.
Durch diese Vorrichtung ist sichergestellt, daß ein am Punkt (P3) vorhandenes Ventilspiel vom Spielausgleichselement (10) durch eine entsprechende Verlängerung des Elements in herkömmlicher Weise ausgeglichen wird, wenn sich das Ventil (4) in der geschlossenen Po sition befindet. Nach vollendetem Ausgleichsvorgang wird eine weitere, funktionsstörende Verlängerung des Spielausgleichselements (10) durch die Kraft der Feder (6) begrenzt, wel che entsprechend dem Anspruch 1 so bemessen ist, daß das Spielausgleichselement (10) den Schwinghebel (3) nicht gegen die von der Feder (6) auf den Schwinghebel (3) ausgeübte Kraft vom einstellbaren Anschlag (9) abheben kann. Umgekehrt ist eine Zusammendrüc kung des Spielausgleichselements (10) durch den Schwinghebel, verursacht durch die Kraft der Feder (6), durch den Anschlag (9) begrenzt.This device ensures that a valve clearance present at point (P3) is compensated for by the play compensation element ( 10 ) by a corresponding extension of the element in a conventional manner when the valve ( 4 ) is in the closed position. After completion of the compensation process, a further, malfunctioning extension of the play compensation element ( 10 ) is limited by the force of the spring ( 6 ), which is dimensioned in accordance with claim 1 so that the play compensation element ( 10 ) does not counter the rocker arm ( 3 ) against that of the The spring ( 6 ) on the rocker arm ( 3 ) can lift the force exerted from the adjustable stop ( 9 ). Conversely, a compression of the play compensation element ( 10 ) by the rocker arm, caused by the force of the spring ( 6 ), is limited by the stop ( 9 ).
Die Einstellung des Anschlages kann entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des An spruches 2 erfolgen. Anhand des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Funkti onsweise dieser erfindungsgemäßen selbsttätigen Einstellvorrichtung im folgenden näher erläutert werden.The setting of the stop can take place according to the characterizing feature of claim 2. On the basis of the embodiment shown in Fig. 2, the function of this automatic setting device according to the invention will be explained in more detail below.
Wenn sich die Nockenwelle (1), wie dargestellt, in einer dem Maximalhub entsprechenden Position befindet, wird das in einer Bohrung geführte und hier beispielhaft als Hülse ausge bildete Anschlagteil (11) durch die Feder (13) so gegen eine geeignete Gegenfläche am Schwinghebel (3) gedrückt, daß der Abgriffskörper (7) spielfrei mit der Nockenwelle (1) zur Anlage kommt. Hierbei ist durch geeignete Wahl der Federn (13) und (6) sicherzustel len, daß die Kraft der Feder (13) auf das Anschlagteil (11) größer ist als die von der Feder (6) auf das Anschlagteil (11) ausgeübte Kraft. Dreht sich die Nockenwelle (1) nun weiter, so kommt es nach Durchlaufen des Hubkreises zu einer Klaffung zwischen Abgriffskörper (7) und Nockenwelle (1) im Punkt (P6) bzw. zwischen Schwinghebel (3) und Anschlagteil (11) im Punkt (P8). Hierdurch kann die Feder (13) das Anschlagteil (11) weiter aus der Boh rung herausdrücken. Dieser Bewegung wirkt das hydraulische Spielausgleichselement (12) konventioneller Bauweise entgegen, welches sich einerseits auf dem Anschlagteil (11) und andererseits über eine Brücke (14) an der festen Umgebung abstützt. Hierdurch kann die Bewegung des Anschlagteils (11) aus der Bohrung heraus nur sehr langsam entsprechend der Einsinkrate des Spielausgleichselementes (12) erfolgen. Die Einsinkrate des Spielausgleichselementes (12) wird unter Berücksichtigung der Kraft der Feder (13) vorteilhafter weise so gewählt, daß der Nachstellweg des Anschlagteils (11) während der Dauer der Klaffung sehr gering ist. Im weiteren Verlauf der Drehung der Nockenwelle (1) wird der Schwinghebel (3) von der Nockenwelle (1) wieder in Richtung auf das Anschlagteil (11) be wegt, bis der Abgriffskörper (7) die Nockenwelle (1) wieder im Bereich des Hubkreises be rührt. Hierdurch wird das Anschlagteil (11) wieder in die Bohrung zurückgedrückt und es entsteht eine Klaffung zwischen Anschlagteil (11) und Spielausgleichselement (12) am Punkt (P9), welche dem Einsinkweg entspricht. Diese Klaffung wird vom Spielausgleichse lement (12) jedoch sofort ausgeglichen, so daß wiederum Spielfreiheit hergestellt ist. Die Versorgung des Spielausgleichselements (12) mit Drucköl kann dabei konventionell, bei spielsweise über geeignete Ölbohrungen im Gehäuse und Umlaufnuten im Anschlagteil (11), erfolgen.If the camshaft ( 1 ), as shown, is in a position corresponding to the maximum stroke, the stop part ( 11 ), which is guided in a bore and exemplified here as a sleeve, is thus pressed by the spring ( 13 ) against a suitable counter surface on the rocker arm ( 3 ) pressed that the tap body ( 7 ) comes to rest with the camshaft ( 1 ) without play. Here, by suitable choice of springs ( 13 ) and ( 6 ) it is to be ensured that the force of the spring ( 13 ) on the stop part ( 11 ) is greater than the force exerted by the spring ( 6 ) on the stop part ( 11 ). If the camshaft ( 1 ) continues to rotate, there will be a gap between the tapping body ( 7 ) and the camshaft ( 1 ) at point (P6) or between the rocker arm ( 3 ) and the stop part ( 11 ) after passing through the stroke circle ( P8). This allows the spring ( 13 ) to push the stop part ( 11 ) further out of the drilling. This movement is counteracted by the hydraulic lash adjuster ( 12 ) of conventional design, which is supported on the one hand on the stop part ( 11 ) and on the other hand via a bridge ( 14 ) on the fixed environment. As a result, the movement of the stop part ( 11 ) out of the bore can only take place very slowly in accordance with the sinking rate of the play compensation element ( 12 ). The sinking rate of the play compensation element ( 12 ) is advantageously chosen taking into account the force of the spring ( 13 ) so that the adjustment path of the stop part ( 11 ) is very small during the period of the gap. In the further course of the rotation of the camshaft ( 1 ), the rocker arm ( 3 ) of the camshaft ( 1 ) is moved again in the direction of the stop part ( 11 ) until the tapping body ( 7 ) the camshaft ( 1 ) again in the range of the stroke circle touched. As a result, the stop part ( 11 ) is pushed back into the bore and there is a gap between the stop part ( 11 ) and play compensation element ( 12 ) at point (P9), which corresponds to the sinking-in path. This gap is immediately compensated for by the game compensation element ( 12 ), so that freedom of play is again achieved. The supply of the play compensation element ( 12 ) with pressure oil can be done conventionally, for example via suitable oil bores in the housing and circumferential grooves in the stop part ( 11 ).
Die gewünschte Ausgleichsfunktion des hydraulischen Spielausgleichselements (10) wird ebenfalls erreicht, wenn der Anschlag entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des An spruchs 3 mit Hilfe einer geeigneten mechanischen Vorrichtung so eingestellt wird, daß zwi schen dem Hubkreis der Nockenwelle (1) und dem Abgriffskörper (7) im Punkt (P6) ein mi nimales Spiel verbleibt, wenn der Abgriffskörper den maximalen radialen Abstand zur Noc kenwelle (1) einnimmt.The desired compensation function of the hydraulic lash adjuster ( 10 ) is also achieved if the stop is set according to the characterizing feature of claim 3 with the aid of a suitable mechanical device so that between the stroke circle of the camshaft ( 1 ) and the tapping body ( 7 ) a minimal play remains at point (P6) when the tap body assumes the maximum radial distance to the camshaft ( 1 ).
Die mechanische Einstellbarkeit des Anschlages kann auf verschiedene Arten realisiert wer den, beispielsweise durch eine radial auf die Nockenwelle (1) gerichtet wirkende Schraube (15) entsprechend Fig. 1, durch eine Kombination aus einer Schraube (16) und einer schie fen Ebene (17) entsprechend Fig. 3 oder durch einen einstellbaren und geeignet arretierba ren Exzenter (18) entsprechend Fig. 4.The mechanical adjustability of the stop can be realized in various ways, for example by a screw ( 15 ) acting radially on the camshaft ( 1 ) according to FIG. 1, by a combination of a screw ( 16 ) and an inclined plane ( 17th accordingly) Fig. 3 or by an adjustable and suitable arretierba ren eccentric (18) corresponding to Fig. 4.
Die Einleitung der Federkraft der Feder (6) in den Schwinghebel (3) geschieht vorteilhafter weise zumindest angenähert in der Nähe des Abgriffskörpers (7). Hierdurch kann gleichzei tig eine sichere Anlage des Abgriffskörpers (8) im Kontaktpunkt (P7) zur Nockenwelle (2) bewerkstelligt werden. Die Feder kann beispielsweise als Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein und auch entsprechend Fig. 1 am Anlenkhebel (5) angreifen. The introduction of the spring force of the spring ( 6 ) into the rocker arm ( 3 ) advantageously takes place at least approximately in the vicinity of the tap body ( 7 ). As a result, secure contact of the tap body ( 8 ) in the contact point (P7) with the camshaft ( 2 ) can be accomplished at the same time. The spring can be designed, for example, as a compression or tension spring and can also act on the articulation lever ( 5 ) in accordance with FIG. 1.
Eine weitere Ausführungsform der Feder ist durch das kennzeichnende Merkmal des An spruchs 4, entsprechend Fig. 5, gegeben. Hierbei wird die erforderliche Federkraft durch ei ne zwischen dem Abgriffskörper (7), hier beispielhaft als Nockenrolle ausgeführt, und dem Schlepphebel (3) angeordnete Feder (19) aufgebracht. Diese Anordnung ist besonders vor teilhaft, da die Feder (19) keine ortsfeste Anlenkung mehr benötigt und gleichzeitig der Ab griffskörper (7) immer im Kontakt mit der Nockenwelle (1) bleibt.Another embodiment of the spring is given by the characterizing feature of claim 4, corresponding to FIG. 5. Here, the required spring force is applied by egg ne between the tapping body ( 7 ), here exemplified as a cam roller, and the rocker arm ( 3 ) arranged spring ( 19 ). This arrangement is particularly geous, since the spring ( 19 ) no longer requires a fixed linkage and at the same time the grip body ( 7 ) always remains in contact with the camshaft ( 1 ).
Die seitliche Führung des Schwinghebels (3) kann auch entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 5 so erfolgen, wie in Fig. 6 dargestellt. Hierbei wird der Schwing hebel (3) unter Verzicht auf einen Anlenkhebel (5) in einer Geradführung geführt, wobei das die Geradführung tragende Bauteil (20) so verschieblich gestaltet sein kann, daß es gleichzeitig auch den einstellbaren Anschlag entsprechend dem Anspruch 1 bildet.The lateral guidance of the rocker arm ( 3 ) can also take place in accordance with the characterizing feature of claim 5, as shown in FIG. 6. Here, the rocker arm ( 3 ) without a link lever ( 5 ) is guided in a straight guide, wherein the straight guide component ( 20 ) can be designed so that it also forms the adjustable stop according to claim 1.
Eine weitere mögliche Gestaltvariante für die seitliche Führung des Schwinghebels (3) ist durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 6 gegeben und in Fig. 7 dargestellt. Hierbei wird die Anlenkung des Schwinghebels im Punkt (P3) als Kreuzkopfführung (21) ausgebildet. Vorteilhafterweise kann in dieses Element auch das hydraulische Spielaus gleichselement (10) integriert werden.Another possible design variant for the lateral guidance of the rocker arm ( 3 ) is given by the characterizing feature of claim 6 and shown in FIG. 7. The articulation of the rocker arm at point (P3) is designed as a cross-head guide ( 21 ). The hydraulic play compensation element ( 10 ) can also advantageously be integrated into this element.
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
8370 | Indication of lapse of patent is to be deleted | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |