DE68902226T2 - Nockenwellenschmierungsanlage fuer brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfanordnung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine verbesserte Anordnung, die sicherstellt, daß die Nockenwellen und Ventilreihe einer Brennkraftmaschine unmittelbar beim Start der Maschine geschmiert werden.
• Die Kritikalität bei der Bereitstellung einer angemessenen Schmierung der beweglichen Bauteile einer Brennkraftmaschine ist allgemein bekannt. Obwohl es bekannt ist, daß eine angemessene Schmierung für die Maschine wünschenswert ist, gibt es zahlreiche Zustände des Maschinenbetriebs, bei denen es schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist, bei den gegenwärtigen Konstruktionen eine angemessene Schmierung der Bauteile sicherzustellen. Wenn die Maschine beispielsweise läuft, ist es eine relativ einfache Angelegenheit, Schmiermittel unter Druck den Bauteilen zuzuführen, die geschmiert werden sollen. Wenn jedoch die Maschine abgestellt ist und dann wieder gestartet wird, tritt normalerweise eine gewisse Verzögerung auf, bevor das Schmiermittel allen beweglichen Bauteilen zugeführt wird. Je weiter das Bauteil von dem Schmiermittelbehälter und der Schmiermittelpumpe entfernt ist, umso wahrscheinlicher ist es, daß dieses Bauteil beim anfänglichen Starten nicht hinreichend geschmiert wird. Es ist bekannt, daß ein großer Teil des Teil des Verschleißes der Bauteile der Brennkraftmaschine während des Startens auftritt.
• Ein Bereich, bei dem das Schmierproblem besonders akut ist, ist das Schmiersystem für die Ventilreihe, insbesondere bei Maschinen mit oben liegender Nockenwelle und hängenden Ventilen. Normalerweise wird das Schmiermittel den Lagern und Nockenbukkeln und Stößeln über ein Drucksystem zugeführt, welches Öl den Nockenlagern oder der Nockenwelle häufig durch hohle Innenkanäle in der Nockenwelle zuführt. Wegen der entfernten Anordnung können diese Bauteile einem hohen Abrieb beim Starten ausgesetzt sein, wenn das gesamte Öl während einer langen Stillstandsperiode aus dem Zylinderkopf abgeflossen ist.
• Eine Zylinderkopfanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der FR-A-2 401 312 bekannt. Bei der in der EP-A-0 318 303 beschriebenen Zylinderkopfanordnung, die zum Stand der Technik nach Art. 54(3) EPÜ zu zählen ist, ist ein Drucköl ausstoßendes Schmiersystem vorgesehen, welches hinsichtlicher einer angemessenen Zufuhr von Schmiermitteln während des Starts der Maschine Schwierigkeiten in sich birgt, da die Zufuhr zu dem Nockenwellenbereich von dem unter Druck setzen des Schmiermittelsystems abhängt.
• Es ist demnach eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine verbesserte Anordnung zum Schmieren der Nockenwellen und der Ventilreihe einer Brennkraftmaschine anzugeben.
• Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein System anzugeben, bei dem sichergestellt ist, daß die Ventilreihe oder wenigstens die hauptsächlichen Bauteile davon selbst dann in Schmiermittel eingetaucht sind, wenn die Maschine nicht läuft, um so eine hinreichende Schmiermittelzufuhr beim Starten sicherzustellen.
• Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Einschließen von Öl um bestimmte Ventilreihenbauteile anzugeben, welches Öl ansammelt, wenn die Maschine läuft, so daß dieses dann verfügbar ist, um diese Bauteile zu schmieren, wenn die Maschine nach dem Abstellen wieder gestartet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die Erfindung kann in einer Zylinderkopfanordnung für eine Brennkraftmaschine verkörpert werden, die eine erste und eine zweite Nockenwelle hat, die drehbar relativ zu dem Zylinderkopf gelagert sind, um Tellerventile zu betätigen, die sich in dem Zylinderkopf hin- und herbewegen. Es ist eine Einrichtung zum Zuführen von Schmiermittel zu dem Zylinderkopf zum Schmieren der Nockenwellen vorgesehen. Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bildung eines Schmiermitteldamms angeordnet, um ein Schmiermittelvolumen einzuschließen und in Kontakt mit den Nockenwellen zu halten, und um die Nockenwellen zumindest teilweise anzutauchen, wenn die Einrichtung zur Bereitstellung des Schmiermittels die Zuführung von Schmiermittel beim Stoppen der Maschine beendet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Figur 1 ist ein Querschnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist, allgemein entlang der Linie 1-1 der Figur 2.
• Figur 2 ist eine Aufsicht auf einen Teil des Zylinderkopfs, wobei die Nockenabdeckung entfernt und ein Teil weggebrochen ist, um die Konstruktion deutlicher zu zeigen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
• Mit Bezug auf die Einzelheiten in den Zeichnungen ist eine Brennkraftmaschine, die entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist, teilweise dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Da sich die Erfindung hauptsächlich mit der Ventilreihe und dem Schmiersystem für diese befaßt, ist nur dieser Teil der Maschine dargestellt. Die übrigen Bauteile der Maschine können als herkömmlich betrachtet oder für den Fachmann als gut bekannt bezeichnet werden.
• Die Maschine 11 enthält einen Zylinderblock 12, der eine oder mehrere Zylinderbohrungen 13 enthält. In der dargestellten Ausführungsform ist der Zylinderblock so angeordnet, daß die Zylinderbohrungen 13 zu der Vertikalen geneigt sind, in Verbindung mit einer Schrägmaschine oder einer Flanschengruppe eines V- Motors. Obwohl die Erfindung besonders nützlich bei Maschinen ist, deren Zylinderbohrungen in dieser Weise angeordnet sind, kann die Erfindung auch auf Maschinen angewendet werden, deren Zylinderbohrungen vertikal ausgerichtet sind, wie der Fachmann ohne weiteres erkennen wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Maschine 11 zur Vorderseite des zugehörigen Fahrzeugs geneigt, wie durch den Pfeil Fr angedeutet ist.
• Kolben 14 sind verschieblich innerhalb der Zylinderbohrungen 13 gehalten und mittels (nicht dargestellter) Verbindungsstangen mit einer Nockenwelle bekannter Art verbunden.
• Eine Zylinderkopfanordnung, die allgemein durch das Bezugszeichen 15 bezeichnet ist, ist auf irgendeine bekannte Weise an dem Zylinderblock 12 befestigt und mit einzelnen Aussparungen 16 versehen, die mit den Zylinderbohrungen 13 und Kolben zusammenwirken, um eine Brennkammer einer gewünschten Gestalt zu bilden.
• Die Zylinderkopfanordnung 15 enthält ein Hauptzylinderkopfgußteil 17, in dem die Aussparungen 16 ausgebildet sind und welches mehrere Einlaßventile 18 verschieblich hält. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Einlaßventile pro Zylinderbohrung 13 vorgesehen. Außerdem sind allgemein auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinderkopfs 17 zwei Auslaßventile 19 verschieblich gehalten. Die Einlaßventile 18 und Auslaßventile 19 können so ausgerichtet sein, wie dies in der US-PS 4,660,529 dargestellt und beschrieben ist, die den Titel "4-Zyklen-Motor" trägt und am 28. April 1987 im Namen von Masaaki Yoshikawa erteilt und auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Patentanmeldung übertragen wurde. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung bei Maschinen anwendbar ist, die eine andere Anzahl von Einlaß- und Auslaßventilen pro Zylinder haben.
• Die Einlaßventile 18 haben Ventilstößel 21, die verschieblich in Führungen 22 gehalten sind, die in das Zylindergußteil 17 gepreßt sind und die den Strom einer Einlaßladung von einem geeigneten Ladungsformer (nicht dargestellt) durch einen oder mehrere Einlaßkanäle 23 in die Brennkammer, die durch die Aussparung 16 gebildet ist, steuern.
• Auf ähnliche Weise haben die Auslaßventile 19 Stößelabschnitte 24, die verschieblich innerhalb von Führungen 25 gehalten sind und den Austritt von Abgasen aus der Verbrennungskammer 16 in die Atmosphäre durch Auslaßöffnungen 25 und ein geeignetes Abgassystem (nicht dargestellt) steuern.
• Die Einlaßventile 18 sind jeweils von Schraubendruckfedern 26 umgeben, die gegen das Zylinderkopfgußteil 17 und eine Schieberhalteanordnung 27 wirken, um die Einlaßventile 18 in ihre geschlossene Position vorzuspannen. Die Einlaßventile 18 werden mit Hilfe eines Betätigungsmechanismus geöffnet, der nachfolgend beschrieben wird und Fingerhutstößeln 28 enthält, die verschieblich innerhalb Bohrungen 29 in dem Zylinderkopfgußteil 17 gehalten sind und mit den Kopfenden der Ventilstößeln 21 auf bekannte Weise zusammenwirken.
• Auf ähnliche Weise werden die Auslaßventile 19 in ihre geschlossene Position von Schraubendruckfedern 31 gezwängt, die ihre Stößel 24 umfassen und gegen Schieberhalteanordnungen 32 und das Zylinderkopfgußteil 17 wirken, um die Auslaßventile 19 in ihre geschlossene Position zu zwängen. Fingerhutstößel 33 sind verschieblich in Bohrungen 34 in dem Zylinderkopfgußteil 17 gehalten, um die Auslaßventile 19 auf eine Weise zu öffnen, die noch beschrieben wird.
• Eine Einlaßnockenwelle 35 ist innerhalb der Zylinderkopfanordnung 15 gelagert und hat einzelne Nockenbuckel 36, 37 und 38, die mit den zugehörigen Fingerhutstößeln 28 zusammenwirken, die jeweils mit den Einlaßventilen 21 der zugehörigen Zylinderbohrung 13 verbunden sind. Lagerflächen sind auf der Einlaßnockenwelle 35 zwischen den Nockenbuckeln 36, 37 und 38 ausgebildet, und Lageranordnungen 39 und 41 wirken mit diesen Lagerflächen zusammen, um die Einlaßnockenwelle 35 in der Zylinderkopfanordnung 15 drehbar zu lagern.
• Die Lageranordnungen 39 und 41 sind jeweils durch Lagerflächen 42 und 43 gebildet, die integral mit dem Zylinderkopfgußteil 17 und mit Lagerdeckeln 44 und 45 gebildet sind, die mit Hilfe von Stiften 46 und Muttern 47 an dem Zylinderkopfgußteil 17 befestigt sind.
• Entsprechend herkömmlicher Praxis können Ölkanäle in dem Zylinderkopf ausgebildet sein, um Öl in das Innere der Nockenwelle 35 einzuführen, wo es den Lageranordnungen 39 und 41 durch Querbohrungen zum Schmieren dieser Lageranordnungen zugeführt wird. Außerdem fließt Schmiermittel zur Schmierung der Nockenbuckel 36, 37 und 38 auf die nachfolgend beschriebene Weise.
• Es wird hervorgehoben, daß das Zylinderkopfgußteil 17 mit einer Konstruktion zur Ausbildung einer Ölbohrung 48 versehen ist, die mit den Nockenbuckeln 36, 37 und 38 jeden Zylinders verbunden ist. Diese Bohrungen 48 sind mittels aufrecht stehender Wände 49 integral mit dem Zylinderkopfgußteil 17 ausgebildet und wirken mit einer Wand 51, die durch die Lagerdeckel 44 und 45 gebildet sind, zusammen, so daß die Lagerdeckel 44 und 45 und die Wand 51 eine einheitliche Anordnung bilden. Schmiermittel füllt die Bohrungen 48 bis zu einer Höhe, die durch die Linie 52 angedeutet ist, wenn die Maschine läuft, um Schmiermittel in dem Bereich der Nockenbuckel 36, 37 und 38 und der Stößel 28 zu deren Schmierung einzuschließen. Dieses Öl wird von der Leckage aus den Lageranordnungen 39 und 41 zugeführt und während des Laufens der Maschine angesammelt, wie vorstehend erwähnt ist. Zusätzliches Öl, das während des Laufens zugeführt wird, läuft über das Kopfende der Wand 51 über und kann zu dem Schmiermittelsammeltank über die normalen Rückführleitungen in dem Zylinderkopf 17 (nicht dargestellt) zurückgeführt werden.
• Es ist zu ersehen, daß die Nockenbuckel 36, 37 und 38 über einen Bogen rotieren, der durch die Linie 53 in FIgur 1 angedeutet ist, wobei die Nockenbuckel 36, 37 und 38 nacheinander in das Schmiermittel eintauchen und daraus heraustreten. Zusätzlich zur Bereitstellung von Schmiermitteln beim Lauf der Maschine schließen die Bohrungen 48 Schmiermittel ein, wenn die Maschine abgestellt ist. Dieses eingeschlossene Schmiermittel stellt nicht nur die Schmierung der Nockenbuckel 36, 37 und 38 sowie der Stößel 28 beim Starten sicher, sondern auch der Lagerflächen der Nockenwelle, die ebenfalls eingetaucht sind, wie ohne weiters ersichtlich ist.
• Eine Auslaßnockenwelle, die allgemein mit dem Bezugszeichen 54 bezeichnet ist, ist auf nachfolgend beschriebene Weise innerhalb der Zylinderkopfanordnung 15 drehbar gelagert und hat Paare von Nockenbuckeln 55 und 56, die mit den Fingerhutstößeln 33 zusammenarbeiten, die mit den Auslaßventilen 19 verbunden sind, um die Auslaßventile zu öffnen. Die Nockenwelle 54 ist durch einzelne Lageranordnungen drehbar gelagert, die allgemein mit dem Bezugszeichen 57 bezeichnet sind und mit Lagerflächen zusammenwirken, die zwischen den einzelnen Nockenbuckeln 55 und 56 gebildet sind. Diese Lageranordnungen enthalten eine Lagerfläche 58, die integral durch das Zylinderkopfgußteil 17 und einen Lagerdeckel 559 gebildet ist, der mittels Stiften 61 und Muttern 62 an dem Zylinderkopfgußteil 17 befestigt ist. Da nur eine einzige Lageranordnungen 57 mit jedem Zylinder der Auslaßnockenwelle 54 verbunden ist, während bei der Einlaßnockenwelle 35 für jeden Zylinder zwei Lageranordnugnen 39 und 41 vorgesehen sind, haben die Stifte 61 und Muttern 62 einen größeren Durchmesser als die Stifte 46 und Muttern 47 der Einlaßnockenwelle 35, um ein gutes Niederhalteverhältnis zu gewährleisten.
• Die vorstehend beschriebene Ventilanordnung ist in eine Nockenturmaussparung 63 aufgenommen, die in der Zylinderkopfanordnung ausgebildet ist und die mittels eines Nockendeckels 64 verschlossen ist, der auf bekannte Weise an dem Zylinderkopfgußteil 17 befestigt ist. Die schräge Anordnung der Zylinderkopfanordnugn 15 bildet ebenfalls eine Bohrung 65 in der Nähe der Lager 59 und Nockenbuckel 55 und 56, in der sich Schmiermittel, das den Nockenwellenlagerflächen durch die Lageranordnung 59 zugeführt wird, bis zu einer Höhe ansammeln kann, die durch die Linie 66 in Figur 1 gebildet ist.
• Ähnlich den Bohrungen, die mit den Einlaßnockenwellenstößeln und Lagerflächen verbunden sind, wird Schmiermittel während des Laufens angesammelt und in diesem Bereich gespeichert, wenn die Maschine abgestellt ist, um eine sofortige Schmierung zu gewährleisten, wenn die Maschine wieder gestartet wird.

Claims (8)

1. Zylinderkopfanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer ersten und zweiten Nockenwelle, die drehbar ralativ zu dem Zylinderkopf gelagert sind, um Tellerventile zu betätigen, die sich in dem Zylinderkopf hin- und herbewegen, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Schmiermittel zu dem Zylinderkopf zum Schmieren der Nockenwellen, gekennzeichnet durch,

eine Einrichtung (49, 51; 17, 64) zur Bildung eines Schmiermitteldammes, um ein Schmiermittelvolumen einzuschließen und in Kontakt mit den Nockenwellen (35, 54) zu halten, und um die Nockenwellen (34, 54) zumindest teilweise einzutauchen, wenn die Einrichtung zur Bereitstellung von Schmiermittel die Zuführung von Schmiermittel beendet.

2. Zylinderkopfanordnung nach Anspruch 1, bei der ein separater Damm (49, 51; 17, 64) für jede der Nockenwellen (35, 54) ausgebildet ist.

3. Zylinderkopfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Dämme zumindest teilweise durch integrale Wände (49, 17) des Zylinderkopfes (15) gebildet sind.

4. Zylinderkopfanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei der der Zylinderkopf (15) in einer geneigten Beziehung zur Vertikalen angeordnet ist.

5. Zylinderkopfanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei der der Schmiermitteldamm Bohrungen (48, 65) bildet, zugeordnet zu den Nockenwellen (35, 54), wobei die Bohrung (65), die einer der Nockenwellen (54) zugeordnet ist, teilweise durch eine Umfangsfläche der Zylinderkopfanordnung (15) gebildet ist und die Bohrung (48), die der anderen der Nockenwellen (35) zugeordnet ist, zumindest teilweise durch eine zentrale aufwärtsstehende Wand (49, 51) der Zylinderkopfanordnung (15) gebildet ist.

6. Zylinderkopfanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, bei der die Nockenwellen (35, 54) an der Zylinderkopfanordnung (15) durch Lagerdeckel (44, 45, 59) drehbar gelagert sind und die Lagerdeckel (44, 45), die der einen der Nockenwellen (35) zugeordnet sind, Bereiche aufweisen, welche die Bohrung (48) bilden.

7. Zylinderkopfanordnung nach Anspruch 6, bei der mehr Lagerdeckel (44, 45) der einen der Nockenwellen (35) als der anderen der Nockenwellen (54) zugeordnet sind.

8. Zylinderkopfanordnung nach Anspruch 7, bei der Schraubbefestigungsmittel (46, 47, 61) die Lagerdeckel (44, 45, 59) an dem Zylinderkopf (15) befestigen und bei der die Schraubbefestigungsmittel (46, 47), die der Nockenwelle (35) zugeordnet sind, die die größere Anzahl von Lagern (39, 41) besitzt, einen kleineren Durchmesser aufweisen.