DE4336156A1 - Ventilbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungseinrichtung für eine, insbesonders ottomotorische, Brennkraftmaschine, mit vier bezüglich der Motorlängsebene V-förmig angeordneten Ven­ tilen pro Zylinder, welche durch eine bezüglich der Motor­ längsebene asymmetrisch angeordnete obenliegende Nockenwelle über Ventilhebeln betätigbar sind, wobei die Ventilhebel unterhalb einer durch die Nockenwellenachse gelegten Parallelebene zur Zylinderkopfdichtebene vorgesehen sind.

Eine derartige Ventilbetätigungseinrichtung ist aus der DE-A1 36 10 447 bekannt. Eine sehr stark exzentrisch liegende obenliegende Nockenwelle betätigt dabei Ventilhebeln, die auf einer einzigen, etwa im Bereich der Motorlängsebene liegenden Ventilhebelachse gelagert sind, wobei die auf der Seite der Nockenwelle vorgesehenen Ventilhebel als Rollenschlepphebeln ausgeführt sind, und der Anlenkpunkt zwischen Nockenwelle und Schlepphebel an der Unterseite der Nockenwelle liegt. Durch diese Anordnung soll das Bauvolumen der Ventilsteuerung mög­ lichst gering gehalten werden. Dadurch, daß alle Ventilhebeln auf einer einzigen Kipphebelwelle gelagert sind, müssen aller­ dings die Ventilhebel mit relativ großen Hebelarmen ausgeführt und damit vergleichsweise große zu bewegende Hebelmassen in Kauf genommen werden.

Weiters ist es etwa aus der DE-AS 12 94 737 bekannt, über eine zentrisch angeordnete obenliegende Nockenwelle V-förmig gegen­ überliegende Ventile über Ventilhebel zu betätigen, deren geometrische Drehachsen auf gegenüberliegenden Seiten der Mo­ torlängsebene angeordnet sind. Die Anlenkpunkte zwischen Nockenwelle und Ventilhebeln sind dabei oberhalb einer durch die Nockenwellenachse gelegten Parallelebene zur Zylinderkopf­ dichtebene vorgesehen. Die Ventilhebel stützen sich dabei über Kugelbolzen am Zylinderkopfdeckel ab, was eine relativ massive und aufwendige Ausführung der Zylinderkopfdeckeln voraussetzt.

Aus der DE-A1 35 15 850 ist ferner eine Brennkraftmaschine be­ kannt, bei der alle Ventilhebel auf einer einzigen, zentral und unterhalb der Nockenwelle angeordneten Achse gelagert sind. Bei dieser relativ großvolumig ausgeführten Einrichtung müssen ebenfalls verhältnismäßig große Massen mit dem Ventil mitbewegt werden, insbesonders wenn noch ein hydraulischer Ventilspielausgleich verwendet wird.

Weiters ist es aus der EP-A 0 141 527 oder aus der EP-A 0 194 922 bekannt, auf jeder Seite der Motorlängsebene eine Hebelachse anzuordnen, wobei die Hebel zweier bezüglich der Motorlängsebene gegenüberliegender Ventile auf jeweils ei­ ner der Achsen gelagert sind. Auch hier müssen bei der Ventil­ betätigung relativ große Massen beschleunigt werden, insbeson­ ders wenn die Hebel, wie in der EP-A 0 194 922 gezeigt, als Gabelschlepphebel ausgeführt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und eine Ventilbetätigungseinrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß unter Beanspruchung von mög­ lichst geringem Bauvolumen die Größe der Ventilhebel und damit die Größe der bei der Ventilbetätigung zu beschleunigenden Massen verringert werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf jeder Seite der Motorlängsebene eine geometrische Drehachse für einen oder mehrere Ventilhebel vorgesehen ist, und in der Ru­ helage der Ventilhebel die Anlenkpunkte zwischen Nocken und Ventilhebeln etwa im Bereich der durch die Nockenwellenachse gelegten Parallelebene zur Zylinderkopfdichtebene angeordnet sind, wobei jeder Ventilhebel zur Gänze auf einer Seite der Motorlängsebene liegt. Dadurch können einerseits sehr kompakte Außenabmessungen des Zylinderkopfes realisiert und anderer­ seits die Ventilhebel sehr kurz und damit die bei der Ventil­ betätigung zu bewegenden Massen sehr klein gehalten werden. Dies wirkt sich wiederum sehr günstig auf die Dimensionierung der Ventilfedern aus.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Exzentrizität der Nocken­ welle kleiner als der Nockenwellenradius ist. Dies ermöglicht einerseits die Ausbildung von Ventilhebeln mit verhältnismäßig kurzen Hebelarmen und andererseits bei ottomotorischen Brennkraftmaschinen die Anordnung eines Zündkerzentunnels für eine zentrale Zündkerze.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventilhebel auf der einen Seite der Motor­ längsebene, auf welcher die Nockenwelle überwiegend liegt, kürzere Hebelarme aufweisen, als die auf der anderen Seite der Motorlängsebene angeordneten Ventilhebeln. Zur Ausbildung ei­ ner sehr kompakten Bauweise ist es weiters äußerst günstig, wenn die Anlenkpunkte der Ventilhebel mit den kürzeren Hebel­ armen geringfügig unterhalb und die Anlenkpunkte der Ventilhe­ bel mit den längeren Hebelarmen geringfügig oberhalb der Par­ allelebene liegen.

Eine Einsparung an Bauteilen und Bauvolumen ist dadurch mög­ lich, daß die kürzere Hebelarme aufweisenden Ventilhebeln als Gabelhebel ausgeführt sind. Wenn weiters die Ventilhebel als Kipphebel ausgeführt sind, können einerseits die Massen der Ventilhebel äußerst gering gehalten werden, wobei andererseits für die Anordnung und die Gestaltung der Ventilhebel noch ge­ nug Freiraum zur Verfügung steht, um die Abmessungen und die Masse der Ventilhebel für den jeweiligen Anwendungsfall zu op­ timieren.

Wenn die Ventilhebel als Rollenhebel ausgeführt sind, läßt sich die Ventiltriebsreibung, wie an sich bekannt, sehr gering halten. Weiters kann zwischen Ventilhebel und Ventilschaft je­ weils ein hydraulischer Ventilspielausgleich vorgesehen ist. Die zusätzlich zu bewegenden Massen der Hebelrollen und/oder der Ventilspielausgleichseinrichtungen können durch die ven­ tilhebelseitigen Masseneinsparungen mehr als kompensiert wer­ den, so daß trotz Verwendung von Hebelrollen und/oder hydrauli­ schen Ventilspielausgleichen die Dimensionierung der Ventilfe­ dern verhältnismäßig klein gehalten werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf mit der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungseinrich­ tung nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht des Zylinderkopfes von oben bei abgenommenem Ventildeckel.

In dem nach oben durch den Ventildeckel 1a abgeschlossenen Zy­ linderkopf 1 ist eine um die Nockenwellenachse 2′ drehbare Nockenwelle 2 in einem, hier als Exzentrizität 3 bezeichneten, relativ geringem seitlichen Abstand von der durch die Zylin­ derachsen 4′ aufgespannten Motorlängsebene 4 angeordnet. Die Nockenwelle 2 betätigt über Ventilhebel 5 bzw. 6 die Einlaß­ ventile 7 bzw. die Auslaßventile 8. Die Ventilhebel 5 und 6 sind jeweils auf Achsen 5′ und 6′ zwischen den Ventilschäf­ ten 7′ und 8′ beidseits der Motorlängsebene 4 gelagert, wobei die Achsen 5′ und 6′ in einer Distanz 9, welche im Ausfüh­ rungsbeispiel größer als der zweifache Nockenwellenradius 2′′ ist, angeordnet sind.

Der bezüglich der Motorlängsebene 4 auf der Seite der Nocken­ welle 2 liegende Ventilhebel 6, welcher kürzere Hebelarme 6a, 6b aufweist als der gegenüberliegende Ventilhebel 5, kann als Gabelschlepphebel ausgeführt sein. Die Hebelarme des Ventilhe­ bels 5 sind mit 5a und 5b bezeichnet. Die Anlenkpunkte zwi­ schen Nockenwelle 2 und den Ventilhebeln 5 bzw. 6 tragen die Bezugszeichen 5c bzw. 6c. Zwischen den Ventilhebeln 5 und 6 und den Ventilschäften 7′ und 8′ können hydraulische Ventil­ spielausgleichseinrichtungen 10 vorgesehen sein. Die zusätzli­ che Masse der Ventilspielausgleiche 10 macht sich durch die ventilhebelseitige Masseneinsparung nicht mehr nachteilig be­ merkbar, so daß die Ventilfedern 7′′ und 8′′ verhältnismäßig klein dimensioniert werden können.

Die Anordnung der Ventilhebelachsen 5′ und 6′ unterhalb der Nockenwelle 2 hat darüberhinaus noch den Vorteil, daß die Ven­ tilschäfte 7′ und 8′ sehr kurz ausgeführt werden können, was weitere Masseneinsparungen möglich macht. Zwischen der Nocken­ welle 2 und den Ventilhebeln 5, 6, können am Ventilhebel 5, 6 gelagerte Rollen 11 vorgesehen sein.

Im erläuterten Beispiel stellen die Ventile 7 die Ein- und die Ventile 8 die Auslaßventile dar. Ein- und Auslaßventile können aber auch bezüglich der Längsmittelebene 4 vertauscht angeord­ net sein.

Mit 12 ist der Zündkerzentunnel für die zentral in den Brenn­ raum ragende Zündkerze 13 bezeichnet. Im Bereich des Zündker­ zentunnels 12 weist die Kipphebelachse 5′ eine Ausnehmung 5′′ auf. Mit 14 ist die Zylinderkopfdichtebene und mit 14′ eine Parallelebene zur Zylinderkopfdichtebene 14 durch die Nocken­ wellenachse 2′ bezeichnet.

Claims (8)

1. Ventilbetätigungseinrichtung für eine, insbesonders otto­ motorische, Brennkraftmaschine, mit vier bezüglich der Mo­ torlängsebene V-förmig angeordneten Ventilen (7, 8) pro Zylinder, welche durch eine bezüglich der Motor­ längsebene (4) asymmetrisch angeordnete obenliegende Noc­ kenwelle (2) über Ventilhebeln (5, 6) betätigbar sind, wo­ bei die Ventilhebeln (5, 6) unterhalb einer durch die Noc­ kenwellenachse (2′) gelegten Parallelebene (14′) zur Zy­ linderkopfdichtebene (14) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Motor­ längsebene (4) eine geometrische Drehachse (5′, 6′) für einen oder mehrere Ventilhebel (5, 6) vorgesehen ist, und in der Ruhelage der Ventilhebel (5, 6) die Anlenk­ punkte (5c, 6c) zwischen Nockenwelle (2) und Ventilhe­ beln (5, 6) etwa im Bereich der durch die Nockenwellen­ achse (2′) gelegten Parallelebene (14′) zur Zylinderkopf­ dichtebene (14) angeordnet sind, wobei jeder Ventilhe­ bel (5; 6) zur Gänze auf einer Seite der Motor­ längsebene (4) liegt.

2. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Exzentrizität (3) der Nocken­ welle (2) kleiner als der Nockenwellenradius (2′′) ist.

3. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilhebel (6) auf der einen Seite der Motorlängsebene (4), auf welcher die Nockenwelle (2) überwiegend liegt, kürzere Hebelarme (6a, 6b) aufweisen, als die auf der anderen Seite der Motorlängsebene (4) an­ geordneten Ventilhebeln (5).

4. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlenkpunkte (6c) der Ventilhe­ beln (6) mit den kürzeren Hebelarmen (6a, 6b) geringfügig unterhalb und die Anlenkpunkte (5c) der Ventilhebel (5) mit den längeren Hebelarmen (5a, 5b) geringfügig oberhalb der Parallelebene (14′) liegen.

5. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzere Hebel­ arme (6a, 6b) aufweisenden Ventilhebeln als Gabelhebel ausgeführt sind.

6. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhebel (5, 6) als Kipphebeln ausgeführt sind.

7. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhebel (5, 6) als Rollenhebeln ausgeführt sind.

8. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilhe­ bel (5, 6) und Ventilschaft (7′, 8′) jeweils ein hydrauli­ scher Ventilspielausgleich (10) vorgesehen ist.