DE4331387A1 - Zylinderkopf mit Kasten-Stößel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmaschinen-Zylin­ derkopf mit zumindest einem zwischen zwei Lagern einer Nockenwelle angeordneten, seitlich geführten Ventil- Stößel von im wesentlichen rechteckigem Horizontal-Quer­ schnitt. Ein derartiger sog. Kasten-Stößel ist aus der DE 38 06 838 A1 bekannt.

Während auf die Oberfläche des Kasten-Stößels ein Nocken einwirkt, kann sich das vom Nocken bzw. vom Kasten-Stößel betätigte Hubventil einer Brennkraftmaschine direkt an der Innenfläche des Stößels oder auch an einem von dieser Innenfläche abstehenden Dom abstützen. Zwischen dem Ven­ tilschaft sowie dessen Abstützfläche am Stößel kann dabei ein hydraulisches Spielausgleichselement vorgesehen sein, daneben ist es jedoch auch möglich, das gewünschte Ven­ tilspiel - wie bekannt - mittels sog. Einstellplättchen zu erzeugen, die zwischen dem Schaft sowie der Schaft-Ab­ stützfläche am Stößel eingelegt werden.

Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer Ventilspiel-Ein­ stellplättchen auf einfache Weise auf den Ventilschaft aufgelegt werden können, ohne dabei die Nockenwelle sowie den Stößel vollständig demontieren zu müssen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Stößel aus seiner Arbeitsposition zwischen einem Nocken und ei­ nem Hubventil durch Entfernen oder Verlagern eines lösbar am Zylinderkopf befestigten Führungselementes bei mon­ tierter Nockenwelle längs der Nockenwellen-Achse in eine Wartungsposition seitlich von Nocken und Hubventil ver­ schiebbar ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann der Stößel bei im Zylinderkopf ein­ gebauter Nockenwelle zur Seite hin verschoben werden, so daß der Raum zwischen Ventil und Nocken frei zugänglich ist, um auf den Schaft des Hubventiles ein passendes Ein­ stellplättchen auflegen zu können. Selbstverständlich empfiehlt es sich, dieses Einstellplättchen bezüglich des Ventilschaftes mit einer Führung zu versehen, d. h. bei­ spielsweise einen umlaufenden Bund vorzusehen, der den Schaft umgibt und somit das Einstellplättchen am Schaft fixiert. Nachdem nun ein passendes Einstellplättchen auf das Hubventil aufgelegt wurde, wird der Stößel erfin­ dungsgemäß wieder in seine Arbeitsposition zurückgescho­ ben und kann dann unter Gewährleistung des gewünschten Ventilspieles den Nockenhub auf das Hubventil übertragen. Selbstverständlich erfolgt das seitliche Verschieben des Stößels in der Grundkreisphase des zugeordneten Nockens, da andernfalls die Kraft der zusätzlich gespannten Ven­ tilschließfeder überwunden werden müßte. Die beschriebene Ventilspiel-Einstellmethode mit Einstellplättchen quasi im Innenraum des Ventil-Stößels ist bei einem Kasten- Stößel aus mehreren Gründen besonders einfach zu verwirk­ lichen. Erstens baut ein derartiger Kasten-Stößel deut­ lich schmäler als die herkömmlichen zylindrischen Ventil- Stößel, so daß hiermit ein ausreichender Freiraum zur Verfügung steht, um den Stößel zwischen den Nockenwellen- Lagern überhaupt verschieben zu können. Zweitens sind für einen Kasten-Stößel von im wesentlichen rechteckigen Querschnitt im wesentlichen rechtwinkelig orientierte Führungsflächen vorhanden, von denen die sich in Achs­ richtung der Nockenwelle erstreckenden Führungsflächen dazu genutzt werden können, den Stößel auch bei seiner seitlichen Verschiebebewegung in die Wartungsposition zu führen, wenn eine der anderen, senkrecht zur Nockenwel­ len-Achse ausgerichtete Führungsfläche entfernt oder ver­ lagert wird.

Es ist möglich, das Führungselement derart auszubilden, daß dieses den Stößel an einer oder auch an beiden im we­ sentlichen senkrecht zur Nockenwellen-Achse ausgerichte­ ten Seitenflächen führt, während die übrigen Führungsflä­ chen durch den Zylinderkopf gebildet werden. Hiermit ist eine besonders einfache Gestaltung des Führungselementes möglich. Andererseits ergibt sich eine besonders einfache Bearbeitung des Zylinderkopfes, wenn die Führung sämtli­ cher vier Seitenflächen des Kasten-Stößels durch das ent­ sprechend gestaltete Führungselement wahrgenommen wird. Stets kann hierbei das Führungselement derart gestaltet sein, daß dieses zusammen mit dem Stößel in die Wartungs­ position geschoben wird. Dabei kann das Führungselement zumindest eine Nase aufweisen, auf der der Stößel dann in seiner Wartungsposition aufliegt, um zu verhindern, daß in dieser Position der Stößel quasi in den Zylinderkopf hineinfällt und für ein Zurückschieben in die Stößel-Ar­ beitsposition nicht mehr auf einfache Weise ergriffen werden kann. Insbesondere zur Montageerleichterung kann dabei das Führungselement über eine derart ausgebildete Schraubverbindung mit dem Zylinderkopf verschraubt sein, daß bei Lösen dieser Schraubverbindung das Führungsele­ ment angehoben wird. Erreichbar ist dies - wie bekannt - durch geeignete Sicherungsringe. Ein derart angehobenes Führungselement läßt sich nicht nur einfacher verschie­ ben, sondern hält über die bereits erläuterte Nase, die selbstverständlich so tief angelegt sein muß, daß in der Arbeitsposition ein Freigang des Stößels möglich ist, den Stößel so hoch, daß ein einfaches Zurückschieben in die Arbeitsposition ermöglicht wird. Eine einfache Gestal­ tungsmöglichkeit für das Führungselement liegt vor, wenn dieses als ein den Stößel insbesondere umfassendes Form­ blech ausgebildet ist.

Das Führungselement kann aber auch eine durch die Wände des Zylinderkopfes geführte Platte oder dgl. sein, die gegen Federkraft in Öffnungsrichtung des Hubventiles ver­ schiebbar ist. Wird somit diese Platte oder dgl. gegen Federkraft nach unten geschoben, so wird Freiraum ge­ schaffen, um den Stößel seitlich in Richtung der Nocken­ wellen-Achse über diese Platte schieben zu können. Im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung verhindert diese Platte somit gleichzeitig, daß der Stößel in seiner Wartungsposition in den Zylinderkopf hineinfällt. Während die Platte nicht demontiert werden muß, um den Stößel aus seiner Arbeitsposition in seine Wartungsposition zu ver­ schieben, kann eine Haltefeder, die als Führungselement wirkt, äußerst einfach entfernt werden, wenn dieses in Zylinderkopf-Wände einclipsbar ist. Dann empfiehlt es sich jedoch, zusätzlich ein Abstützelement für den Stößel in seiner Wartungsposition vorzusehen.

Sind zwischen zwei Nockenwellen-Lagern zwei Hubventile mit Kasten-Stößeln vorgesehen, so kann diesen beiden be­ nachbarten Stößeln ein gemeinsames Führungselement sowie ggf. auch ein gemeinsames Abstützelement zugeordnet sein, das dann zwischen diesen Stößeln angeordnet ist. Dies so­ wie weitere Vorteile der Erfindung gehen auch aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor. Dabei sind in den Fig. 1a bis 5a jeweils Längs­ schnitte dargestellt, während die Fig. 1b bis 5b die da­ zugehörigen Aufsichten zeigen.

In allen Ausführungsbeispielen ist mit der Bezugsziffer 1 ein zweiteiliger Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bezeichnet, auf dessen die Brennräume 2 sowie die Gaswechselkanäle 3 enthaltendes Unterteil 1a ein sog. Steuergehäuse 1b aufgesetzt sind. Während im Un­ terteil 1a die den Gaswechselkanälen 3 zugeordneten Hub­ ventile 4 wie bekannt geführt sind, ist im Steuergehäuse 1b eine Nockenwelle 5 zur Betätigung der Hubventile gela­ gert, deren Nocken 5a jeweils über einen Stößel 6, der im Steuergehäuse 1b gelagert ist, jeweils auf den Schaft 4a eines Hubventiles 4 einwirken.

Die Ventil-Stößel 6 sind als sog. Kasten-Stößel ausgebil­ det, d. h. jeder Stößel 6 besitzt einen im wesentlichen rechteckigen Horizontal-Querschnitt, wie dies besonders gut aus der Aufsicht in den jeweiligen Fig. 1b bis 5b hervorgeht. Wie bekannt wälzt der Nocken 5a auf der rechteckigen Deckfläche des Stößels 6 ab, während auf der dem Nocken 5a gegenüberliegenden Seite der Deckfläche ein Dom 6a vorgesehen ist, auf dem sich unter Zwischenlage eines Einstellplättchens 7 das Hubventil 4 mit seinem Schaft 4a abstützt. Mit Hilfe des Einstellplättchens wird - wie bekannt - das gewünschte Ventilspiel eingestellt. Hierzu existieren unterschiedliche Einstellplättchen von verschiedener Dicke, von denen das jeweils erforderliche bei Wartungsarbeiten zwischen den Ventilschaft 4a sowie den Dom 6a eingelegt wird. Geführt bzw. gehalten werden die Einstellplättchen 7 dabei mittels ihres umlaufenden Bundes, der derart an den Durchmesser des Ventil-Schaftes 4a angepaßt ist, daß das Einstellplättchen auf das freie Endes des Schaftes 4a quasi aufgestülpt werden kann.

Wie ersichtlich befindet sich das Einstellplättchen 7 so­ mit im Innenraum des Stößels 6 und ist daher beim mon­ tierten Stößel, d. h. wenn sich der Stößel 6 in seiner Arbeitsposition befindet, kaum zugänglich. Andererseits ist diese Konstruktion im Hinblick auf die Stößel-Ferti­ gung so vorteilhaft, daß nach Maßnahmen gesucht wurde, mit Hilfe derer bei Wartungsarbeiten sowie selbstver­ ständlich auch bei der Erstmontage die Einstellplättchen 7 auf einfache Weise zwischen den Stößel 6 sowie den Ven­ tilschaft 4a eingelegt werden können, ohne daß hierzu die Nockenwelle 5 aus dem Steuergehäuse 1b ausgebaut sowie jeder Stößel 6 vollständig aus dem Zylinderkopf 1 ent­ fernt werden muß.

Auf welche Weise bei eingebauter Nockenwelle 5 der Schaft 4a zugänglich gemacht werden kann, geht besonders deut­ lich aus einem Vergleich der Fig. 1b, 2b hervor. Während sich nämlich bei Fig. 1b der Stößel 6 direkt über dem Ventilschaft 4a in seiner sog. Arbeitsposition befindet, wurde dieser Stößel 6 bei Fig. 2b gemäß Pfeilrichtung 8 längs der Nockenwellen-Achse 5b in eine Wartungsposition geschoben. In dieser Wartungsposition befindet sich der Stößel 6 seitlich des Hubventiles 4 und selbstverständ­ lich auch seitlich des - der klareren Darstellung wegen nicht dargestellten - Nockens 5a, so daß der Schaft 4a des Hubventiles 4 relativ frei zugänglich ist und somit ein passendes Einstellplättchen 7 auf das freie Ende des Schaftes 4a aufgelegt werden kann. Anschließend kann der Stößel 6 wieder gegen Pfeilrichtung 8 aus der Wartungspo­ sition heraus längs der Nockenwellen-Achse 5b in seine Arbeitsposition gemäß Fig. 1b gebracht werden.

Die Fig. 1b, 2b, aber auch 3b bis 5b zeigen darüber hinaus, daß zwischen zwei Nockenwellen-Lagern 9, deren untere Lagerschalen aus dem Steuergehäuse 1b herausgear­ beitet sind, zwei Hubventile 4, 4′ mit zugeordneten und daher auch einander benachbarten Stößeln 6, 6′ vorgesehen sind. Ferner sind bei allen Ausführungsbeispielen lösbar am Zylinderkopf 1 befestigte Führungselemente 10 für die Stößel 6 (bzw. Führungselemente 10′ für die Stößel 6′) vorgesehen, die die Stößel 6 in ihrer Arbeitsposition halten, wobei nach Entfernen oder Verlagern der Führungs­ elemente 10 die Stößel 6, wie geschildert, in eine War­ tungsposition verschoben werden können.

Im einzelnen ist beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1a, 1b, 2a, 2b das Führungselement 10 als ein den Stößel 6 aufallen vier Seitenflächen führendes Formblech ausge­ bildet, das über eine Schraubverbindung 11 am Zylinder­ kopf 1 bzw. am Steuergehäuse 1b befestigt ist. Indem das Führungselement 10 den Stößel 6 vollständig führt, muß die Durchtrittsöffnung 12 im Steuergehäuse 1b, in die dieses Führungselement 10 eingesetzt wird, nicht in auf­ wendiger Weise bearbeitet werden. Die Schraubverbindung 11 ist derart ausgebildet, daß bei Lösen dieser Schraub­ verbindung das Führungselement 10 angehoben wird, wie dies aus einem Vergleich der Fig. 1a, 2a ersichtlich wird. Hierzu ist unterhalb des Bundes 10a des Führungs­ elementes 10, der gleichzeitig als Handgriff dient, auf die Schraube eine entsprechende Sicherungsscheibe 13 auf­ gebracht. In der angehobenen Position gemäß Fig. 2a liegt dabei der Stößel 6 mit seinen längeren Seitenflächen 6b auf Nasen 10b in den zugeordneten Führungsflächen des Führungselementes 10 auf. Wird somit das Führungselement 10 samt dem Stößel 6 in die Wartungsposition gebracht und dort auf einen entsprechenden Absatz 14 des Steuergehäu­ ses 1b abgelegt, so verhindern die Nasen 10b, daß der Stößel 6 durch das Führungselement 10 hindurch in den Zy­ linderkopf 1 bzw. in das Unterteil 1a hineinfällt.

Auch beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3a, 3b ist das Führungselement 10 als ein den Stößel 6 umfassendes Formblech ausgebildet, das ebenfalls Nasen 10b aufweist, auf denen sich der Stößel 6 in seiner Wartungsposition abstützt. Ebenfalls ist dieses Führungselement 10 über eine Schraubverbindung 11 analog dem zuerst erläuterten Ausführungsbeispiel mit dem Zylinderkopf 1 verbunden und weist ebenfalls einen die Handhabung erleichternden Bund 10a auf. Vom zuerst erläuterten Ausführungsbeispiel un­ terscheidet sich die Ausführungsform nach den Fig. 3a, 3b dadurch, daß das Führungselement 10 den Stößel 6 ledig­ lich an dessen längeren Seitenflächen 6b führt, während die kurzen Seitenflächen 6c des Stößels 6, die parallel zur Nockenwellen-Achse 5b verlaufen, direkt in der Durch­ trittsöffnung 12 des Steuergehäuses 1b geführt sind. Dementsprechend kann das Führungselement 10 nach den Fig. 3a, 3b selbstverständlich deutlich kleiner gestaltet wer­ den, als das in den Fig. 1a, 1b gezeigte Führungselement 10. In diesem Zusammenhang kann noch darauf hingewiesen werden, daß die Durchtrittsöffnung 12 im Steuergehäuse 1b keine Querwände oder dgl. aufweist, d. h. die Durch­ trittsöffnung 12 erstreckt sich in Richtung der Nocken­ wellen-Achse 5b tatsächlich über die gesamte Länge zwi­ schen den beiden Nockenwellen-Lagern 9. Da beim zuletzt geschilderten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3a, 3b die Durchtrittsöffnung 12 die Führung der Stößel 6, 6′ an deren kurzen Seitenflächen 6c übernimmt, ist es selbst­ verständlich erforderlich, die entsprechende Zylinder­ kopf-Wand bzw. die Wand des Steuergehäuses 1b in diesem Bereich der Durchtrittsöffnung 12 entsprechend zu bear­ beiten.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4a, 4b sowie 5a, 5b werden die Stößel 6, 6′ an den beiden kurzen Sei­ tenflächen 6c sowie an der jeweils äußeren längeren Sei­ tenfläche 6d durch die Wände des Zylinderkopfes 1 bzw. des Steuergehäuses 1b geführt, während lediglich für die innere längere Seitenfläche 6b jedes Stößels 6, 6′ ein Führungselement 10 vorgesehen ist. Diese innere Seiten­ fläche 6b jedes Stößels 6, 6′ wird deshalb als innenlie­ gend bezeichnet, weil diese Seitenflächen 6b der einander benachbarten Stößel 6, 6′ einander zugewandt sind. Diese Gestaltung erlaubt es, für die beiden benachbarten Stößel 6, 6′ jeweils ein gemeinsames Führungselement 10 vorzuse­ hen.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4a, 4b ist dieses Führungselement 10 als eine Platte ausgebildet, die gemäß Pfeilrichtung 15 in Richtung des Ventil-Schaftes 4a im Zylinderkopf 1 bzw. im Steuergehäuse 1b verschiebbar ge­ führt ist. Von der Unterseite her wirkt dabei auf die Platte bzw. auf das Führungselement 10 eine Haltefeder 16 ein und hält die Platte/das Führungselement 10 in der in Fig. 4a dargestellten Position, in welcher diese Platte/das Führungselement 10 die seitliche Führung der Stößel 6, 6′ übernimmt und diese somit in ihrer Ar­ beitsposition hält. Soll nun einer der Stößel 6 zum Aus­ tausch des Einstellplättchens 7 in seine Wartungsposition gebracht werden, so wird das Führungselement 10/die Platte 10 gemäß Pfeilrichtung 15 so weit nach unten ge­ drückt, daß die innere lange Seitenfläche 6b des Stößels 6 freiliegt. Sodann kann der Stößel 6 gemäß Pfeilrichtung 8 neben das Hubventil 4 und neben den zugeordneten - nicht gezeigten - Nocken geschoben werden, um den Ventil- Schaft 4a freizulegen. Hierbei ist der Stößel 6 zwischen dem Führungselement 10 bzw. der Platte 10 und der Nocken­ welle 5 eingeklemmt und wird somit gegen Herausfallen aus dem Steuergehäuse 1b sowie gegen Hineinfallen in das Un­ terteil 1a des Zylinderkopfes 1 gesichert. Nach Auflegen des gewünschten Einstellplättchens 7 auf den Schaft 4a kann der Stößel 6 einfach in seine Arbeitsposition zu­ rückgeschoben werden, wonach das Führungselement 10 unter Einfluß der Haltefeder 16 ebenfalls wieder seine in Fig. 4a dargestellte Arbeitsposition einnimmt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5a, 5b ist das Führungselement 10 als ein in die Zylinderkopf-Wände ein­ clipsbares Federelement ausgebildet. Die Funktionsweise dieses Federelementes ist identisch der in den Fig. 4a, 4b gezeigten Platte, d. h. Randbereiche des Federelemen­ tes/Führungselementes 10 liegen an den inneren langen Seitenflächen 6b der Stößel 6, 6′ an und führen diese so­ mit, solange dieses Federelement montiert ist. Wird hin­ gegen das Federelement 10 bzw. Führungselement 10 ent­ fernt - dies ist aufgrund der Clips-Verbindung mit dem Steuergehäuse 1b einfach möglich - so kann der Stößel 6 oder auch der Stößel 6′, wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 4a, 4b geschildert, neben das Hubventil 4 sowie den zugeordneten nicht gezeigten Nocken geschoben werden, um freien Zugang zum Schaft 4a zu haben und ein Einstell­ plättchen 7 auflegen zu können. Um wiederum den Stößel 6 auch in seiner Wartungsposition zu halten bzw. daran zu hindern, daß der Stößel 6 in der Wartungsposition in das Unterteil 1a des Zylinderkopfes 1 hineinfällt, ist unter­ halb des Federelementes/Führungselementes 10 ein federar­ tiges Abstützelement 17 eingeclipst, auf dem der Stößel 6 dann aufliegt. Selbstverständlich ist ein einziges Ab­ stützelement 17 für die beiden benachbarten Stößel 6, 6′ ausreichend, ebenso wie ein einziges Federele­ ment/Führungselement 10 genügt.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, daß der gezeigte Kasten-Stößel 6 bzw. 6′ aus seiner Arbeitsposition in eine Wartungsposition geschoben werden kann, um mit Hilfe eines geeigneten Einstellplättchens 7 das gewünschte Ven­ tilspiel einzustellen. Stets wird dabei ein Führungsele­ ment 10 für den Stößel 6 verlagert oder entfernt. Dabei sind selbstverständlich eine Vielzahl von Abwandlungen insbesondere konstruktiver Art von den gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen möglich, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf mit zumindest einem zwischen zwei Lagern (9) einer Nockenwelle (5) ange­ ordneten, seitlich geführten Ventil-Stößel (6, 6′) von im wesentlichen rechteckigen Horizontal-Quer­ schnitt (sog. Kasten-Stößel), dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (6) aus sei­ ner Arbeitsposition zwischen einem Nocken (5a) und einem Hubventil (4) durch Entfernen oder Verlagern eines lösbar am Zylinderkopf (1) befestigten Füh­ rungselementes (10) bei montierter Nockenwelle (5) längs der Nockenwellen-Achse (5b) in eine Wartungs­ position seitlich von Nocken (5a) und Hubventil (4) verschiebbar ist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (10) den Stößel (6) an einer oder beiden senkrecht zur Nockenwellen-Achse (5b) ausgerichteten (längeren) Seitenflächen (6b, 6d) führt.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammen mit dem Stößel (6) verschiebbare Führungselement (10) als ein den Stößel (6) umfassendes Formblech ausgebildet ist, das zumindest eine Nase (10b) aufweist, auf der der Stößel (6) in seiner Wartungsposition aufliegt.

4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (10) mit dem Zylinderkopf (1) verschraubt ist und Maßnah­ men vorgesehen sind, um das Führungselement (10) bei Lösen der Schraubverbindung (11) abzuheben.

5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (10) als eine durch Zylinderkopf-Wände geführte und gegen Federkraft verschiebbare Platte ausgebildet ist.

6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (10) als ein zwischen Zylinderkopf-Wänden einclipsbares Federelement ausgebildet ist.

7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Stößel (6) in seiner Wartungsposition ein Abstützelement (17) vor­ gesehen ist.

8. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbar­ ten Stößeln (6, 6′) ein diesen gemeinsam zugeordne­ tes Führungselement (10) und/oder Abstützelement (17) vorgesehen ist.