DE4338845C2 - Vorrichtung zum gleichzeitigen Betätigen zweier Gaswechselventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Be­ tätigen zweier im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeord­ neter Gaswechselventile.

Vorrichtungen dies er Art kommen bei Brennkraftmaschinen mit zwei oder mehr Einlaßventilen und/oder Auslaßventilen pro Zylinder, in der Regel mit insgesamt vier Ventilen pro Zylinder, zum Ein­ satz.

Es sind daher bereits Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, bei denen die Ventile so angeordnet sind, daß eine senkrechte Verbindungslinie durch die Achsen zweier gleichzeitig zu be­ tätigender Ventile, d. h. zweier Einlaßventile oder zweier Aus­ laßventile, die Längsachse der Nockenwelle senkrecht kreuzt, so daß sämtliche Ventile von einer einzigen Nockenwelle betätigt werden können, und zwar jeweils zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile gemeinsam von jeweils einem Steuernocken, der über ein Brückenelement auf die Enden zweier Ventilschäfte einwirkt. Das Brückenelement ist in Richtung der Achsen der Ventile im Zylinderkopf zu führen.

Aus der DE 40 39 256 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Mittel zur Führung des Brückenelementes jeweils durch zwei mit Abstand voneinander ausgebildete Längsführungen ausgebildet sind, die in Bezug auf die zwei vom Brückenelement betätigten Ventile so liegen, daß eine gemeinsame Ebene durch die Längs­ führungen rechtwinklig zu einer gemeinsamen Ebene durch die Ventilachsen liegt. Längsführungen und Ventile liegen somit über Kreuz. Das Brückenelement ist hierbei in Draufsicht in Richtung auf die Ventilachsen etwa quadratisch oder rautenförmig in der Weise, daß es die vier über Kreuz angeordneten Elemente, Längs­ führungen und Ventilschäfte, mit seinen Eckbereichen abdeckt. Teile des Brückenelementes sowie Teile der Mittel zur Führung des Brückenelementes liegen auf diese Weise jeweils in Drauf­ sicht in Richtung der Ventilachsen zwischen den beiden Einlaß­ ventilen und den beiden Auslaßventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Bei mehreren in Reihe angeordneten Zylindern liegen weitere Teile des Brückenelements und der Mittel zur Führung des Brückenelements jeweils zwischen den beiden Ein­ laßventilen eines Zylinders und den beiden Auslaßventilen des nächsten Zylinders. Hiermit werden zum einen Mindestabstände zwischen den Ventilachsen erforderlich, die nicht bei jeder Kon­ struktion einzuhalten sind, zum anderen wird der Raum zwischen den Ventilen eines Zylinders verbaut, der insbesondere bei Die­ selmotoren für eine Einspritzdüse oder eine Vorkammer und bei Ottomotoren für eine Zündkerze benötigt wird.

Aus der JP 1-219302 A ist eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Betätigen von Gaswechselventilen durch ein Brückenelement be­ kannt, bei der ein Ventilspielausgleich mittels mechanischer Spielausgleichselemente stattfindet, d. h. hydraulische Ventil­ spielsausgleichsmittel sind nicht vorgesehen. Als Mittel zur Verdrehsicherung des Brückenelementes dienen ein im Querschnitt formschlüssiges Zusammenwirken einer Führungssäule mit einer Führungsöffnung im Brückenelement. Am Brückenelement sind die Ventilschäfte seitlich einfassende Leistenpaare ausgebildet.

Die EP 0 504 128 A1 offenbart eine Vorrichtung zum gleichzeiti­ gen Betätigen von Gaswechselventilen, die ein Brückenelement umfaßt, das mittelbar, d. h. ohne Verwendung einer Rollenanord­ nung, auf die Ventilschäfte einwirkt. Mittel zur Verdrehsiche­ rung des Brückenelementes sind nicht zwischen hydraulischen Ventilspielausgleichselementen und den Enden der Ventilschäfte vorgesehen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Betätigen zweier Gaswechselventile so zu ver­ bessern, daß die Anordnung der Ventilachsen zueinander unter Berücksichtigung der Größe der Ventilteller mit größerer Frei­ heit wählbar ist.

Die Lösung hierfür besteht in einer Vorrichtung gemäß dem Pa­ tentanspruch 1.

Die Mittel zur Führung des Brückenelements liegen damit außer­ halb der Gesamtanordnung der Ventile eines Zylinderkopfes in seitlicher Anordnung, wo keine wesentlichen Funktionsteile im Zylinderkopf vorgesehen sind. Aus Symmetriegründen sind die Mittel zur Führung im wesentlichen in der Ebene durch die Achsen der Ventile angeordnet, so daß keine Kippkräfte oder Querkräfte auf das Brückenelement bei Betätigung durch die Nockenwelle ausgeübt werden. In vorteilhafter Weise kann hierbei, wie an sich bekannt, die Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile eines Zylinderkopfes mittels einer Nockenwelle erfolgen.

In bevorzugter konstruktiver Ausführung werden die Mittel zur Führung des Brückenelementes durch einen im Zylinderkopf einge­ setzten Stab gebildet, auf dem das Brückenelement in einer Boh­ rung gleitet, oder in kinematischer Umkehrung durch einen in das Brückenelement eingesetzten Stab, der in einer Bohrung im Zylin­ derkopf gleitet. Für den Fall, daß hierbei ein Rundstab verwen­ det wird, der in eine entsprechende Kreisbohrung eingreift, sind zusätzlich Mittel zur Verdrehsicherung für das Brückenelement vorzusehen. Diese sind bevorzugt ebenfalls im wesentlichen in der Ebene durch die Achsen der Ventile außerhalb des Bereiches zwischen den Ventilen anzuordnen. Auch hierfür ist maßgeblich, daß der Raum innerhalb der Gesamtanordnung der Ventile frei bleibt und daß die Mittel zur Führung und die Mittel zur Ver­ drehsicherung den Einbau besonderer Funktionsteile nicht behin­ dern.

Bevorzugt können sowohl die Mittel zur Verdrehsicherung des Brückenelementes als auch die Mittel zur Führung des Brücken­ elementes jeweils außerhalb des Bereichs zwischen den Ventilen, jedoch an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sein. Hierfür spricht ein vergrößerter wirksamer Hebelarm im Hinblick auf die Verdrehsicherung.

In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung der zuletzt genann­ ten Ausführung können die Mittel zur Verdrehsicherung durch einen in den Zylinderkopf eingesetzten Stab gebildet werden, der mit einer im Brückenelement parallel zu den Ventilachsen ver­ laufenden Nut zusammenwirkt, wobei ein im wesentlichen spiel­ freier Eingriff vorgesehen ist und die Mittelebene der Nut mit der Ebene durch die Ventilachsen zusammenfällt.

In einer zweiten Ausgestaltung der genannten Ausführung können die Mittel zur Verdrehsicherung des Brückenelementes durch einen formschlüssigen Eingriff zwischen den Enden der Ventilschäfte oder den Ventiltellern und zumindest einem Teil eines der hy­ draulischen Ventilspielausgleichselemente gebildet werden. Kon­ struktive Ausführungsmöglichkeiten hierfür sind z. B. ein Ring­ wulst an zumindest einem der Ventilspielausgleichselemente, der das Ende des zugeordneten Ventilschafts umschließt, ein Ring­ wulst am Ventilfederteller zumindest eines der Ventile, der das zugeordnete Ventilspielausgleichselement umschließt, oder ein separater Ringkörper entsprechender Funktion, der sowohl ein Ventilspielausgleichselement als auch das Ende des zugeordneten Ventilschafts umschließt.

Abweichend von den hiermit beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsformen können die Mittel zur Führung des Brückenelementes auch einheitlich mit den Mitteln zur Verdrehsicherung ausge­ bildet werden, indem beispielsweise ein gegen Verdrehung form­ schlüssiger Eingriff zwischen einem nicht-runden Stab und einer Führungsöffnung im Brückenelement einerseits und im Zylinderkopf andererseits vorgesehen wird, d. h. indem ein unrunder Quer­ schnitt für beides ausgewählt wird oder bei rundem Querschnitt Feder-Nut-Mittel hinzugefügt werden. Daneben ist auch eine un­ mittelbare Führung zwischen Teilen des Brückenelementes und Teilen des angepaßten Zylinderkopfes möglich, für die jeweils die erfindungsgemäße Anordnung im Zylinderkopf im Verhältnis zu den Ventilen vorzusehen ist, beispielsweise in Form von Prismen­ führungen oder Feder-Nut-Führungen.

In bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung sind die Mittel zur Ölzuführung durch erste Ölführungskanäle in den Mitteln zur Führung des Brückenelements oder den Mitteln zur Verdrehsiche­ rung, die mit einem Druckölsystem im Zylinderkopf in Verbindung stehen, und durch zweite Ölführungskanäle im Brückenelement, die mit den Ventilspielausgleichselementen in Verbindung stehen, dargestellt, wobei Überströmöffnungen zwischen den ersten und den zweiten Ölführungskanälen vorgesehen sind. Die zweiten Ölführungskanäle enden an den hydraulischen Ventilspielaus­ gleichselementen bekannter Bauart, die das Ventilspiel bei ge­ schlossenen Ventilen und von der Rolle im Brückenelement abge­ hobenen Steuernocken durch öldruckbetätigte axiale Vergrößerung ausgleichen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ stehend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Zylinderkopf mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf nach Fig. 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 zeigt ein Brückenelement einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung nach den Fig. 1 und 2, und zwar in

Fig. 3a im Vertikalschnitt

Fig. 3b im Querschnitt

Fig. 3c in Seitenansicht

Fig. 3d in Draufsicht.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung der jeweils anderen Figuren wird Bezug genommen.

In Fig. 1 ist ein Zylinderkopf 1 dargestellt, an dem die fol­ genden wesentlichen Teile erkennbar sind: ein Einlaßkanal 2 mit den Verzweigungen 2a, 2b, ein Abgasstutzen 3 sowie ein ange­ schraubtes Oberteil 4. Links ist eine Glühkerze 5 mit ihrer Achse erkennbar. Rechts sind Stehbolzen 6a, 6b zur Befestigung eines Auspuffkrümmers eingeschraubt. In parallelen Ventilführun­ gen 7a, 7b sind zwei Einlaßventile 8a, 8b geführt, deren Achsen B₁, B₂ zueinander parallel sind. Auf den Ventilschäften 9a, 9b sind Ventilfederteller 10a, 10b befestigt, die auf Ventilfedern 11a, 11b aufliegen. Diese stützen sich über Scheiben 12a, 12b am Zylinderkopf ab.

Die Enden der Ventilschäfte 9a, 9b sind mit hydraulischen Ven­ tilspielausgleichselementen 13a, 13b in Kontakt, die in Aufla­ gerbohrungen 14a, 14b in einem quer zu den Achsen der Ventile verlaufenden Brückenelement 15 eingesetzt sind. Zwischen den Ausgleichselementen 13a, 13b ist eine Rolle 16 drehbar um eine Achse 17 gelagert, deren Achse C senkrecht auf der Bildebene und damit senkrecht auf einer Ebene durch die Achsen B₁, B₂ der Ventile 8a, 8b steht. Oberhalb der Rolle 17 ist ein Steuernocken 18 erkennbar, der mit der Rolle 17 in unmittelbarem Kontakt steht und der Teil einer Nockenwelle 19 ist, deren Achse A eben­ falls senkrecht zur Bildebene und damit senkrecht zu einer Ebene durch die Achsen B₁, B₂ der Ventile 8a, 8b liegt. Das Brücken­ element 15 weist eine Bohrung 20 auf, mit der es auf einem Stab 21 geführt ist. Dieser Stab ist in Ansenkungen 22 und 23 im Zylinderkopf 1 und im Oberteil 4 eingesetzt und verspannt. Der Stab weist eine Ölführungsbohrung 24 auf, die mit einer parallel zur Nockenwellenachse A verlaufenden Druckölbohrung 25 im Ober­ teil 4 in Kontakt steht, und die über eine Radialbohrung 26 zu­ mindest zeitweise mit einer Ölführungsbohrung 27 im Brücken­ element 15 in Verbindung tritt. Wie im Detail erkennbar, ist ein unteres Teil des in Erstreckungsrichtung des Brückenelementes bezüglich des Stabes 21 am entgegengesetzten Ende liegenden hydraulischen Ventilspielausgleichselementes 13b mit einem Kra­ gen 28 versehen, der das obere Ende des Ventilschaftes 9b über­ greift und somit einen radialen Formschluß gegenüber diesem herstellt.

In Fig. 2 ist wiederum der Zylinderkopf 1 zu sehen, dessen Längserstreckung gemäß der Achse A der Nockenwelle 19 verläuft. An der Nockenwelle ist ein Steuernocken 18 dargestellt, im übri­ gen ist die Welle abgebrochen. Die Draufsicht läßt eine voll­ ständige Zylindereinheit mit zwei Einlaßventilen 8a, 8b und zwei dazu benachbarten Auslaßventilen 29a, 29b erkennen. Jeweils benachbart zu den Einlaßventilen 8a, 8b sind zwei Auslaßventile einer weiteren Zylindereinheit, die nicht näher bezeichnet sind; jeweils benachbart zu den Auslaßventilen 29a, 29b sind die Ein­ laßventile einer weiteren Zylindereinheit, die ebenfalls nicht näher bezeichnet sind. Am Zylinderkopf 1 ist eine Bohrung für die Glühkerze 5 mit ihrer geneigten, auf die Brennraummitte führenden Achse erkennbar. Die Lage des Brennraumes ergibt sich aus der durch eine Kreislinie angedeuteten Zylinderbohrung Z. Oberhalb des Einlaßventils 8a ist im Teilschnitt ein Brücken­ element 15₁ erkennbar, oberhalb des Auslaßventils 29 ein Brückenelement 15₂. Beide sind zueinander spiegelsymmetrisch, wobei im weiteren nur das erste Brückenelement näher beschrieben wird. Im einzelnen ist hierbei die Bohrung 20 erkennbar, mit der das Brückenelement auf dem zur Führung vorgesehenen Stab 21, der im Zylinderkopf 1 festgesetzt ist, gleitet. Am Stab sind als Ein­ zelheiten die Längsbohrung 24 und die Radialbohrung 26 erkenn­ bar. Die Ausrichtung der Radialbohrung 26 stimmt überein mit einer aus zwei Teilabschnitten 27₁, 27₂ zusammengesetzten Ölfüh­ rungsbohrung im Brückenelement, die am Ende durch eine Kugel 32 verschlossen ist. Von der Bohrung 27₂ gehen Stichbohrungen 30a, 30b zu den hydraulischen Ventilspielausgleichselementen 13a, 13b. Von diesen gehen Entlüftungsbohrungen 31a, 31b aus. Mit parallel zur Achse A der Nockenwelle liegender Achse C ist die Rolle 16 auf ihrer Welle 17 im Brückenelement gelagert.

In Fig. 3, die im weiteren in ihren Einzeldarstellungen a bis d gemeinsam beschrieben wird, ist das Brückenelement 15₂ nach Fig. 2 dargestellt. Von den im Zusammenhang mit Fig. 2 bereits beschriebenen Einzelheiten sind hierbei die Bohrung 20 für den Stab, die Auflagerbohrungen 14a, 14b und die darin eingesetzten Ventilspielausgleichselemente 13a, 13b erkennbar. Diese sind hier mit allen Einzelheiten dargestellt, ohne daß auf diese näher eingegangen wird, da sie dem Stand der Technik entspre­ chen. Als Besonderheit ist auf den Ringwulst 28 am Ausgleichs­ element 13b hinzuweisen, der im Zusammenwirken mit dem Ende des zugeordneten Ventilschaftes eine Verdrehsicherung für das Brückenelement 15₂ in Bezug auf die drehbare Führung in der Bohrung 20 sicherstellt. Als Besonderheit ist in dem Vertikalschnitt nach Figur a zu erkennen, daß die Rolle 16 mittels eines Nadel­ lagers 33 auf ihrer Achse 17 gelagert ist. Die Rolle 16 liegt in einer Ausnehmung 34, die Enden der Achse 17 sind in eine Bohrung im Brückenelement 15₂ eingepreßt. Es sind weiterhin Verlauf bzw. Öffnungen der Bohrungen 27₁, 27₂ sowie 30a, 30b und 31a, 31b erkennbar. In der Einzeldarstellung d ist zusätzlich noch die Kugel 32 dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Zylinderkopf
2 Einlaßkanal
3 Abgasstutzen
4 Oberteil
5 Glühkerze
6a, 6b Stehbolzen
7a, 7b Ventilführung
8a, 8b Einlaßventil
9a, 9b Ventilschaft
10a, 10b Ventilfederteller
11a, 11b Ventilfeder
12a, 12b Scheibe
13a, 13b Ventilspielausgleichelement
14a, 14b Auflagerbohrung
15 Brückenelement
16 Rolle
17 Rollenachse
18 Steuernocken
19 Nockenwelle
20 Bohrung
21 Führungsstab
22 Ansenkung
23 Ansenkung
24 Längsbohrung im Führungsstab
25 Längsbohrung im Oberteil
26 Radialbohrung im Führungsstab
27 Längsbohrung im Brückenelement
28 Ringwulst
29a, 29b Auslaßventil
30a, 30b Querbohrung
31a, 31b Entlüftungsbohrung
32 Verschlußkugel
33 Nadellager
34 Ausnehmung
A Achse Nockenwelle
B₁, B₂ Ventilachsen
C Achse Rolle
Z Zylinderbohrung

Claims (5)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Betätigen zweier im Zylin­ derkopf (1) einer Brennkraftmaschine angeordneter Gaswech­ selventile (8a, 8b),

• - mit einer Nockenwelle (19), die auf die Ventile (8a, 8b) mittels eines Steuernockens (18) einwirkt und deren Längs­ achse (A) zu einer Ebene, in der die Achsen (B₁, B₂) der Ventile (8a, 8b) liegen, im wesentlichen senkrecht liegt,
• - mit einem Brückenelement (15), das sich über zwei hydrau­ lische Ventilspielausgleichselemente (13a, 13b), die im Brückenelement (15) angeordnet sind, auf den Enden der Ventilschäfte (9a, 9b) abstützt,
• - mit einer zwischen den hydraulischen Ventilspielaus­ gleichselementen (13a, 13b) im Brückenelement (15) gelager­ ten Rolle (16), deren Achse (C) zur Längsachse (A) der Nockenwelle (19) parallel ist, wobei der Steuernocken (18) unmittelbar auf die Rolle (16) gegen die Rückstellkraft von Ventilfedern (11a, 11b) einwirkt, auf denen am Ende der Ventilschäfte (9a, 9b) befestigte Ventilfederteller (10a, 10b) aufliegen und die sich am Zylinderkopf (1) abstützen,
• - mit Mitteln (21, 28) zur Führung des Brückenelements (15) parallel zu den Achsen (B₁, B₂) der Ventile (8a, 8b), wobei diese Mittel (21, 28) im wesentlichen in einer Ebene durch die Achsen (B₁, B₂) der Ventile (8a, 8b), aber außerhalb des Bereichs zwischen den Ventilen (8a, 8b) angeordnet sind,
• - mit Mitteln (28) zur Verdrehsicherung des Brückenelements (15) relativ zu den Achsen (B₁, B₂) der Ventile (8a, 8b), wobei diese Mittel durch einen formschlüssigen Eingriff zwischen zumindest einem der Ventilschäfte (9b) oder der Ventilfederteller (10b) und dem zugehörigen hydraulischen Ventilspielausgleichselement (13b) unter Verwendung eines Ringwulstes (28) am hydraulischen Ventilspielausgleichs­ element (13b) oder am Ventilfederteller (10b) gebildet werden, sowie
• - mit Mitteln (24, 26) zur Ölzuführung vom Zylinderkopf (1) zu den hydraulischen Ventilspielausgleichselemten (13a, 13b).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Führung des Brückenelements (15) durch wenigstens einen im Zylinderkopf (1) eingesetzten Stab (21) gebildet werden, auf dem das Brückenelement (15) in einer Bohrung (20) gleitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die Mittel zur Führung des Brückenelements (15) durch wenigstens einen in das Brückenelement (15) eingesetzten Stab gebildet werden, der in einer Bohrung im Zylinderkopf (1) gleitet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnete daß der als Verdrehsicherung des Brückenelements (15) dienende Ringwulst (28) durch einen Kragen (28) am Ventilspielausgleichselement (13b), der den Ventilschaft (9b) umschließt, oder durch einen Kragen (28) am Ventil­ schaft (9b) oder am Ventilfederteller (10b), der das Ven­ tilspielausgleichselement (13b) umschließt, oder durch einen Ringkörper gebildet wird, der das Ventilspielaus­ gleichselement (13b) und den Ventilschaft (9b) oder den Ventilfederteller (10b) umschließt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ölzuführung durch erste Ölführungskanäle (24, 26) in den Mitteln (28) zur Verdrehsicherung und/oder den Mitteln (21) zur Führung des Brückenelements (15), die (24, 26) mit einem Druckölsystem (25) im Zylinderkopf (1) in Verbindung stehen, und durch zweite Ölführungskanäle (27₁, 27₂, 30a, 30b) im Brückenelement (15), die mit den hydraulischen Ventilspielausgleichselementen (13a, 13b) in Verbindung stehen, gebildet werden, wobei Überströmöff­ nungen zwischen den ersten und zweiten Ölführungskanälen vorgesehen sind.