DE4404683C1 - Verfahren zur Minimierung von Spiel in einem Ventiltrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung von Spiel in einem Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der EP 267 687 B1 ist ein Ventiltrieb für eine Brennkraftma­ schine bekannt, bei welchem ein Einlaßventil je nach momentaner Brennkraftmaschinendrehzahl über einen Niedrigdrehzahl- oder über einen Hochdrehzahlnocken betätigt wird. Hierzu sind zwei benachbart angeordnete Ventilbetätigungshebel auf einer gemein­ samen Welle gelagert und werden dann, wenn die Betätigung des Einlaßventils über den Hochdrehzahlnocken erfolgen soll über ei­ nen Koppelbolzen kinematisch miteinander gekoppelt. Im Falle ei­ ner kinematischen Koppelung der beiden Ventilbetätigungshebel ragt der Koppelbolzen sowohl in eine im einen Ventilbetätigungs­ hebel als auch in eine im anderen Ventilbetätigungshebel ange­ ordnete Koppelbohrung. Durch fertigungsbedingte Toleranzen an der Nockenwelle, den Ventilbetätigungshebeln, an deren Lagerach­ sen, an dem Koppelbolzen sowie an den diesen aufnehmenden Koppel­ bohrungen kann an der Koppelbolzenstelle zwischen den beiden Ventilbetätigungshebeln ein relativ großes Spiel entstehen. Ein solches Spiel wirkt sich negativ auf den Verlauf der Ventilerhe­ bungskurve sowie auf die Ein- und Auslaßüberschneidung und damit auf den Liefergrad der Brennkraftmaschine sowie auf deren Leerlaufrestgasverhalten aus. Die Folge davon ist ein schlechter Leerlauf und eine reduzierte Leistung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art auf zu­ zeigen, mit welchem das Spiel im Ventiltrieb auf ein Minimum reduziert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß durch das Verspannen des ersten Ventilbetätigungshebels gegen den Grund­ kreis eines maßgenauen Nockens zunächst einmal sämtliches Spiel auf der Seite des ersten Ventilbetätigungshebels - hervorgerufen durch Fertigungstoleranzen an der Ventilhebellagerachse, an der Achsbohrung des ersten Ventilbetätigungshebels und gegebenen­ falls durch Toleranzen an einer am Ventilbetätigungshebel dreh­ bar gelagerten mit dem Nocken zusammenwirkenden Stützrolle - be­ seitigt wird. Durch das nun folgende Aufbringen einer Kraft in Anhebrichtung auf den stützrollenseitigen Teil des zweiten Ven­ tilbetätigungshebels, wodurch der zweite Ventilbetätigungshebel über den Koppelbolzen gegen den bereits spielfrei verspannten ersten Ventilbetätigungshebel abgestützt wird, wird das gesamte, noch im Bereich des Koppelbolzens vorhandene Spiel sozusagen überdrückt und damit entfernt. Infolge dieser Maßnahmen liegt nun ein ganz bestimmter Abstand zwischen dem Grundkreis eines dem zweiten Ventilbetätigungshebel zugeordneten maßgenauen Nok­ kens und der Drehachse der Stützrolle des zweiten Ventilbetäti­ gungshebels vor. In diesem Abstand ist sämtliches Spiel, welches durch die beidseitige Verspannung beider Ventilbetätigungshebel aus den einzelnen Lager- und Abstützstellen beseitigt wurde, mit enthalten. Da erfindungsgemäß dem zweiten Ventilbetätigungshebel eine diesem Abstand im wesentlichen entsprechende Stützrolle zugeordnet bzw. zusortiert wird, ist somit dieses Spiel aus der gesamten Anordnung eliminiert. Wird, wie mit Anspruch 2 vorgeschlagen, bei der Zusortierung der Stützrolle ein exakt definiertes, geringes Nennspiel vorgehalten, ist gewährleistet, daß der Koppelbolzen leicht und sicher geschaltet werden kann. Ferner können durch diese Maßnahme nicht eliminierbare Toleranzen kompensiert werden. Wird nun diese Anordnung mit ge­ nau dieser zusortierten Stützrolle in die Brennkraftmaschine eingebaut, so ist das noch verbleibende Restspiel auf ein Mini­ mum reduziert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in einer Draufsicht,

Fig. 2 eine entlang der Linie II-II quergeschnittene Darstellung der Fig. 1,

Fig. 3 das erfindungsgemäße Verfahren anhand zweier einem Ein­ laßventil zugeordneter, über den Koppelbolzen kinematisch miteinander gekoppelter und in einer Meßvorrichtung ange­ ordneter Ventilbetätigungshebel,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung der Fig. 3 entlang der Li­ nie IV-IV und

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung der Fig. 3 entlang der Li­ nie V-V.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen im Zylinderkopf 1 einer Brenn­ kraftmaschine angeordneten Ventiltrieb zur Betätigung der den Gaswechsel der Brennkraftmaschine steuernden Ein- 3 und Auslaß­ ventile 4. Die Einlaßventile 3, werden dabei betätigt über einen ersten Ventilbetätigungshebel 5 (Primärhebel), welcher auf einer Welle 6 drehbar gelagert ist und über eine Stützrolle 7 von ei­ nem ersten auf einer Nockenwelle 8 angeordneten Nocken 9 ange­ trieben wird. Unmittelbar neben dem Primärhebel 5 ist auf der Welle 6 ein weiterer Ventilbetätigungshebel 10 (Sekundärhebel) drehbar gelagert, welcher über eine weitere Stützrolle 11 von einem weiteren Nocken 12 der Nockenwelle 8 betätigt wird. Die Hüllkurve 13 des den Primärhebel 5 betätigenden Nockens 9 liegt dabei innerhalb derjenigen 14 des den Sekundärhebel 10 betäti­ genden zweiten Nockens 12. Beide Ventilbetätigungshebel 5 und 10 weisen auf ihrer einander zugewandten Seite je eine Koppelboh­ rung 15 bzw. 16 auf, welche dann, wenn beide Ventilbetätigungs­ hebel 5 und 10 mit ihren Stützrollen 7 bzw. 11 gleichzeitig auf dem Grundkreis 30 bzw. 31 des zugehörigen Nockens 9 bzw. 12 ab­ laufen, fluchten. Während dieses Zeitraumes kann bei Bedarf ein in der Koppelbohrung 15 des Primärhebels 5 angeordneter Kop­ pelbolzen 17 durch Aufbringen einer in axialer Richtung wirken­ den Stellkraft F_S (hier durch die Feder 23) derart axial ver­ schoben werden, daß er sowohl in die Koppelbohrung 15 des Pri­ märhebels 5 als auch in die Koppelbohrung 16 des Sekundärhebels 10 hineinragt (Stellung in Fig. 1), wodurch die beiden Ventil­ betätigungshebel 5 und 10 kinematisch miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall, wird das Einlaßventil 3 gemäß einer durch die Hüllkurve 14 des zweiten Nockens 12 vorgegebenen Ventiler­ hebungskurve betätigt. Ist der Koppelbolzen 17 hingegen durch eine Rückstellkraft F_R vollständig in die Koppelbohrung 15 des Primärhebels 5 zurückgedrückt, sind die beiden Ventilbetäti­ gungshebel 5 und 10 kinematisch voneinander entkoppelt, so daß das Einlaßventil 3 gemäß einer durch die Hüllkurve 13 des ersten Nockens 9 vorgegebenen Ventilerhebungskurve betätigt wird. (Die Rückstellkraft F_R kann z. B. über einen hydraulisch beauf­ schlagten, in der Koppelbohrung 16 geführten, in der Zeichnung nicht explizit dargestellten Rückstellkolben erzeugt wer­ den.). Die Hüllkurve des den Primärhebel betätigenden Nockens kann natürlich auch auf die des Grundkreises beschränkt bleiben, so daß im Falle einer kinematischen Entkoppelung von Primär- und Sekundärhebel das Einlaßventil 3 über die gesamte Nockenwelle­ numdrehung hinweg in seiner Schließstellung bleibt. In diesem Fall kann eine gleiche Anordnung auch zur Steuerung der Außlaß­ ventile vorgesehen sein (gezielte Zylinderabschaltung).

Um im Falle von kinematisch entkoppelten Ventilbetätigungshebeln 5 und 10 ein unkontrolliertes Abheben der Stützrolle 11 des Sekundärhebels 10 von der Nockengleitfläche zu verhindern, ist der Sekundärhebel 10 auf seiner der Stützrolle 11 abgewandten Seite gegen ein Federelement 18 mit Spielausgleich abgestützt.

Erfindungsgemäß werden nun vor dem Einbau des Ventiltriebes in den Zylinderkopf 1 beide Ventilbetätigungshebel 5 und 10 in ge­ koppeltem Zustand auf einer gemeinsamen Welle 19 einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Meßvorrichtung gelagert (s. Fig. 3), wobei der Primärhebel 5 bereits mit der für den späte­ ren Betrieb vorgesehenen Stützrolle 7 versehen, am Sekundärhebel 10 hingegen zunächst einmal noch keine Stützrolle montiert ist. Die gemeinsame Welle 19 kann auch die Welle 6 sein, auf welcher die beiden Ventilbetätigungshebel 5 und 10 in im Zylinderkopf 1 eingebautem Zustand gelagert sind. Im nächsten Schritt wird nun auf das ventilseitige Ende des Primärhebels 5 eine geringe in Ventilschließrichtung wirkende Kraft F₁ aufgebracht, durch wel­ che der Primärhebel 5 gegen den Grundkreis 20 eines maßgenauen Nockens 21 der Meßvorrichtung unter Überdrücken sämtlichen fer­ tigungstoleranzbedingten Spiels in den einzelnen Lagerstellen verspannt (s. Fig. 4) wird. Die Kraft F₁ ist dabei so bemessen, daß sämtliches Spiel eliminiert wird, eine nennenswerte elasti­ sche Verformung der einzelnen Bauteile jedoch ausgeschlossen ist. Jetzt wird auf die Unterseite 22 des stützrollenseitigen Endes des Sekundärhebels 10 (s. Fig. 5) eine weitere, in Anheb­ richtung wirkende Kraft F₂, aufgebracht. Dadurch, daß die bei­ den Ventilbetätigungshebel 5 und 10 über den Koppelbolzen 17 kinematisch miteinander gekoppelt sind, stützt sich der Sekun­ därhebel 10 infolge der Kraft F₂ über den Koppelbolzen 17 an dem bereits verspannten Primärhebel 5 ab. Dabei wird wiederum sämt­ liches im Bereich des Koppelbolzens 17 zwischen Primär- und Se­ kundärhebel vorhandene Spiel (Spiel zwischen Koppelbolzen 17 und Koppelbohrungen 15 bzw. 16) eliminiert. Auch die Kraft F₂ ist so bemessen, daß sämtliches Spiel beseitigt wird, eine nennenswerte elastische Verformung irgend eines Bauteils aber ausgeschlossen bleibt. Nach dem Aufbringen der Kraft F₂ stellt sich nun zwi­ schen dem Grundkreis 23 eines weiteren, dem Sekundärhebel 10 zu­ geordneten, maßgenauen Nockens 25 und der Drehachse 24 der Stützrolle am Sekundärhebel 10 ein bestimmter Abstand a ein, in welchem sozusagen das durch das Verspannen der beiden Ventilbe­ tätigungshebel 5 und 10 (Kräfte F₁ und F₂) insbesondere im Kop­ pelbolzenbereich eliminierte Spiel mit enthalten ist. Dem Sekun­ därhebel 10 wird nun eine diesem Abstand a im wesentlichen entsprechende Stützrolle 11′ zusortiert, d. h. also eine Stützrolle 11′ mit einem Durchmesser des zweifachen Abstandes a abzüglich eines geringen, exakt definierten Nennspieles (in der Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen nicht explizit dargestellt) zur Gewährleistung eines sicheren Schaltens des Koppelbolzens 17 und zur Kompensation nicht eliminierbarer Tole­ ranzen. Mit dieser zusortierten Stützrolle 11′ am Sekundärhebel 10 wird nun die komplette Anordnung aus Primärhebel 5, Stütz­ rolle 7, Koppelbolzen 17, und Sekundärhebel 10 in den Zylinder­ kopf 1 der Brennkraftmaschine eingebaut.

Dieser gesamte Vorgang wird für jede einem Einlaßventil zugeord­ nete Paarung aus Primär- und Sekunderhebel wiederholt.

Der Primärhebel muß nicht unbedingt über eine Stützrolle mit dem Nocken zusammenwirken, dies kann auch über eine gewöhnliche, am Primärhebel vorgesehene Gleitfläche geschehen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Minimierung von Spiel in einem Ventiltrieb mit einem ersten auf einer Achse drehbar gelagerten und mit einem Nocken einer Nockenwelle einerseits und einem Gaswechselventil andererseits unmittelbar zusammenwirkenden ersten Ventilbetäti­ gungshebel und mit einem zweiten Ventilbetätigungshebel, der ebenfalls drehbar auf der Achse gelagert ist und mit einem wei­ teren Nocken der Nockenwelle zusammenwirkt und welcher bedarfs­ weise in derjenigen Phase, in der beide Ventilbetätigungshebel auf einem Grundkreisbereich des jeweiligen Nockens ablaufen, über einen in eine im ersten Ventilbetätigungshebel angeordnete erste Koppelbohrung und in eine im zweiten Ventilbetätigungshe­ bel angeordnete zweite Koppelbohrung hineinragenden Koppelbolzen mit dem ersten Ventilbetätigungshebel kinematisch gekoppelt wird, wobei zumindest der zweite Ventilbetätigungshebel mit ei­ ner Stützrolle zur Abstützung auf dem weiteren Nocken versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilbetätigungshebel (5, 10) in gekoppeltem Zu­ stand auf einer gemeinsamen Achse (19) einer Meßvorrichtung ge­ lagert werden, daß in einem zweiten Schritt der erste Ventilbe­ tätigungshebel (5) durch Aufbringen einer geringen, in Ventil­ schließrichtung wirkenden Kraft (F₁) auf dessen ventilseitiges Ende gegen den Grundkreis (20) eines maßgenauen Nockens (21) eingespannt wird, daß in einem dritten Schritt der zweite Ven­ tilbetätigungshebel (10) unter Aufbringen einer geringen, in Anhebrichtung wirkenden Kraft (F₂) auf dessen stützrollenseiti­ ges Ende über den Koppelbolzen (17) gegen den ersten Ventilbetä­ tigungshebel (5) abgestützt wird und daß in einem vierten Schritt dem zweiten Ventilbetätigungshebel (10) eine dem Abstand (a) zwischen dem Grundkreis (23) eines maßgenauen, dem zweiten Ventilbetätigungshebel (10) zugeordneten Nockens (25) und der Drehachse (24) der Stützrolle des zweiten Ventilbetätigungshe­ bels (10) im wesentlichen entsprechende Stützrolle (11′) zusor­ tiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrolle (11′) unter Vorhaltung eines geringen, exakt definierten Nennspieles zusortiert wird.