DE69019682T2

DE69019682T2 - Ventilvorrichtung für Mehrventilbrennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69019682T2
Application number: DE69019682T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Nonogawa
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2010-11-30
Also published as: EP0430263A1; DE69019682D1; EP0430263B1; US5228419A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine und insbesondere auf ein verbessertes Ventilbetätigungssystem, das es ermöglicht, eine ungleiche Abnutzung innerhalb des Systems zu vermeiden, und ermöglicht weiterhin, die Motorhöhe durch Reduzierung der Höhe der Ventilbetätigungsanordnung zu reduzieren.
Noch genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine, die eine Zylinderkopfanordnung aufweist, die einen Satz Einlaßventile trägt, mit ersten und zweiten Ventilen, die zwischen geschlossenen und geöffneten Stellungen entlang ihrer ersten und zweiten Längsbewegungsachsen sich hin- und hergehend bewegen, wobei diese Längsbewegungsachsen sich unter unterschiedlichen spitzen Winkeln geneigt zu einer Ebene erstrecken, die die Achse eines zugehörigen Zylinders des Motors enthält, wobei das erste Ventil einen ersten spitzen Winkel zu der Ebene bildet, während das zweite Ventil einen zweiten spitzen Winkel zu der Ebene bildet, wobei der erste spitze Winkel kleiner ist als der zweite spitze Winkel, einer Kipphebeleinrichtung zur Betätigung der Ventile, wobei die Kipphebeleinrichtung um eine Kipphebelachse schwenkbar ist, wobei die Kipphebeleinrichtung jeweilige erste und zweite Stößelabschnitte aufweist, die mit den Spitzen der Ventilschäfte der ersten und zweiten Ventile in Eingriff sind, wobei diese Spitzen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit der Kipphebelachse angeordnet sind, wenn sich die ersten und zweiten Ventile in ihren geschlossenen Stellungen befinden.
Es ist erkannt worden, daß die Leistung einer Brennkraftmaschine durch Vergrößerung der Anzahl der Einlaßventile für die Maschine verbessert werden kann. Die Verwendung von zwei Einlaßventilen für Hochleistungsmaschinen bzw. -motoren ist weit verbreitet akzeptiert worden. Obwohl eine noch größere Anzahl an Einlaßventilen die Ansaugeffektivität verbessern kann, sind einige Schwierigkeiten bei der Bildung von mehr als zwei Einlaßventilen für einen vorgegebenen Zylinder vorhanden, wobei die Schwierigkeiten allerdings durch Auswahl eines unterschiedlichen Neigungswinkels der Umkehrachsen eines vorgegebenen Paars Einlaßventile oder sogar einer Gruppe von drei Einlaßventilen, wobei zwei von diesen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, die einen spitzen Winkel zu der Achse der Zylinderbohrung festlegen, überwunden werden können, wogegen das dritte Ventil, das als ein Mittenventil zwischen zwei anderen Seiteneinlaßventilen angeordnet ist, steiler derart angeordnet ist, daß die Umkehrachse des Mittenventils einen kleineren Neigungswinkel zu der Achse der Zylinderbohrung festlegt als die anderen Einlaßventile. In einer solchen Ventilbetätigungsanordnung sind allgemein die Seiteneinlaßventile und das Mitteneinlaßventil senkrecht zu einer Nockenwelle und einer Kipphebelwelle angeordnet, die so angeordnet ist, um schwenkbar mindestens zwei Kipphebel zu tragen, die dazu geeignet sind, die Ventile in Abhängigkeit der drehungsmäßigen Position der zugeordneten Nocken der Nockenwelle zu betätigen.
Herkömmlich ist die vorstehend angegebene Ventilbetätigungsanordnung in einer solchen Art und Weise aufgebaut, daß das mehr aufrecht stehende Mitteneinlaßventil ein oberes Ende besitzt, das unter einem Niveau höher als die oberen Enden der beiden Seiteneinlaßventile positioniert ist. Weiterhin ist es allgemeine Praxis, daß der jeweilige Kipphebel über die steuernde Nockenwelle sowohl nach oben als auch nach unten um einen gleichen Winkel gekippt wird, d.h. unter einem gleichen Betrag nach oben und nach unten hinsichtlich einer Referenzkipp-Position, die so bestimmt ist, um einen Winkel von 90º zwischen der Achse des Ventilschafts und einer imaginären Wirkungslinie vorzusehen, die die Kippachse der Kipphebelwelle mit dem Kontaktpunkt zwischen dem Ventilschaft und dem Kipphebelbetätigungsteil, das jeweils in das Spitzenende eingreift, verbindet.
Gerade obwohl das vorstehend beschriebene System zufriedenstellend mit der Referenzkipp-Position arbeitet, die den Ventilbetätigungshub in gleiche nach oben und nach unten gerichtete Hebeabschnitte unterteilt, ist ein solches Layout der Ventilbetätigungsanordnung relativ raumaufwendig, insbesondere aus Sicht des Spitzenendes des Mitteneinlaßventilschafts, das höher als die Spitzenenden der Seiteneinlaßventilschäfte jeweils angeordnet ist.
Demgemäß addiert sich eine vergrößerte Höhe der Ventilbetätigungsanordnung zu der Gesamthöhe des Motors, die so niedrig wie möglich gehalten werden sollte. Weiterhin tritt in einigen fällen eine ungleichmäßige Abnutzung der eingreifenden Oberfläche des Spitzenendes des Ventilschafts, die sich in anstoßendem, niederdrückendem Kontakt mit einer Einstellschraube befindet, die an dem Betätigungsende des Kipphebels angeordnet ist, häufig auf, wobei die Einstellschraube gewöhnlich eine sphärische Kontaktfläche besitzt, um einen Kontaktpunkt des Spitzenendes des Ventilschafts vorzunehmen. Unter Berücksichtigung des Laufs des Kontaktpunkts zwischen der Einstellschraube und dem Ventilschaft entlang der eingreifenden Oberfläche davon, so daß sie im wesentlichen senkrecht zu der Kippachse des zugeordneten Kipphebels verläuft, ist es bisher üblich gewesen, den Kontaktpunkt auf der Achse des Ventilschafts zu positionieren, d.h. auf der Umkehrachse des Ventils, die die Übergangsreferenzkipp-Position als eine Referenzposition für die Positionierung auswählt.
In der EP-A-0 237 295 ist eine Brennkraftmaschine vom Typ mit fünf Ventilen dargestellt, wobei sich die Spitze des Ventilschafts eines zentralen Einlaßventils, das zwischen zwei seitlichen Einlaßventilen angeordnet ist, über die Spitzen der Schäfte der seitlichen Einlaßventile hinaus erstreckt, wodurch die Höhe des Motors vergrößert wird.
Falls die Höhe der Spitze des Mitteneinlaßventils über die Zylinderkopfdichtoberfläche reduziert wird, dann kann die winkelmäßige Beziehung der Einlaßventile nachteilig werden und zu erhöhtem Streß an den Ventilbetätigungskomponenten führen.
Aus der US 4 660 529 und auch aus der US 4 624 222 sind Einlaßventilkipphebelanordnungen des Typs, der zu Beginn beschrieben ist, bekannt, wobei der Winkel zwischen den Ventilschaftachsen und der imaginären Wirkungslinie, die die Kippachse mit dem Kontaktpunkt zwischen dem Ventilschaft und dem Kipphebel verbindet, von einem rechten oder sogar stumpfen Winkel ist, wenn sich das Ventil in der geschlossenen Position befindet, und dann zu einem stumpfen Winkel fortschreitet, wenn das Ventil geöffnet wird, was einen vergleichbar hohen Zylinderkopfaufbau und auch ein wesentliches Erhöhen der Abnutzung und der Beanspruchung an den Komponenten bewirkt.
Aus der JP-A-6111407 ist es bekannt, eine Kipphebelventilanordnung derart aufzubauen, um den Gleitabstand eines Kontaktpunkts zwischen einem Kipphebel und der Spitze eines Ventilschafts zu minimieren, um die seitliche Belastung des Ventils zu erniedrigen. Demgemäß sind die Versetzungen von der Umkehrachse des Ventilschafts in sowohl der Ventilöffnungs- als auch der Ventilschließposition äquidistant und an derselben Seite, so daß während einer einzigen Drehung einer Nockenwelle, die eine einzelne Hin- und Herbewegung des Ventils bewirkt, der Kontaktpunkt vier Male an denselben Stellen vorbeiführt, was zu einer Abnutzung der kontaktierenden Oberflächen führt. Ein ähnlicher Aufbau ist durch die US 4 809 663 offenbart, wobei die Kontaktpunkte zwischen dem Kipphebel und der Spitze des Ventilschafts in sowohl der Öffnungs- als auch der Schließposition des Ventils an derselben Seite hinsichtlich der Umkehrachse des Ventils liegen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ventilsystem für eine Mehrfachventil-Brennkraftmaschine, vorzugszweise für eine Fünf-Ventilmaschine, zu schaffen, wie dies vorstehend angegeben ist, um zu ermöglichen, die Höhe der Ventilbetätigungsanordnung und demgemäß des gesamten Motors zu reduzieren, um eine hohe Haltbarkeit und ebenso einen sanften Betrieb der Ventile sicherzustellen.
Weiterhin sollte das beabsichtigte Ventilsystem gleichzeitig die Möglichkeit liefern, den Lauf des Kontaktpunkts zwischen dem Ventilschaft jedes der Ventile und den zugeordneten Kipphebeleinrichtungen derart zu beeinflussen, daß eine ungleichmäßige Abnutzung des Spitzenendes des jeweiligen Ventilschafts durch geeignete Anordnung des Kontaktpunkts in Abhängigkeit der positionsmäßigen Beziehung zwischen jedem der Ventile und der zugeordneten Lagerstruktur der Kipphebel verhindert werden kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird ein Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine des Typs geschaffen, der vorstehend angegeben ist, der dahingehend verbessert ist, daß eine vorübergehende Referenz-Kipphebelstellung für jedes der Ventile durch einen Wirkwinkel von 90º bestimmt ist, der die Kipphebelachse mit dem Kontaktpunkt zwischen den Stößelabschnitten und den Spitzen der Ventilschäfte einerseits und einer Längsbewegungsachse der ersten und zweiten Ventile verbindet, und daß die Stößelabschnitte sphärische Kontaktabschnitte aufweisen, um diese Kontaktpunkte mit dem spitzen Ende des zugehörigen Ventiles zu bilden, wobei die Kontaktpunkte im wesentlichen äquidistant gegenüberliegend in Bezug auf die Längsbewegungsachse des Ventiles sowohl in den Ventilschließ- als auch in den Ventiloffenstellungen des jeweiligen Ventiles versetzt sind.
Innerhalb der Bedeutung der vorliegenden Erfindung schließt der Ausdruck "gemeiname Ebene" (oder ein entsprechender Ausdruck "allgemein auf einer identischen Ebene"), der dazu verwendet wird, die Stelle der Kontaktpunkte zu definieren, die die Kippachse der Kipphebelwelle umfaßt, auch ein Layout ein, das zu einem gewissen Spalt führt, der zwischen den Kontaktpunkten unterschiedlicher Ventile auftritt, der in Fällen verursacht wird, wo die Neigungswinkel der Ventile zueinander unterschiedlich sind, unter weiterer Berücksichtigung des Kontaktabschnitts jeder der Kontakt bereiche der Kipphebel, die die spitzen Enden der Ventilschäfte jeweils drücken, die allgemein sphärisch geformt sind. In einem solchen Fall wird gerade dann, wenn die Kontaktpunkte auf einer exakt identischen Ebene in dem vollständig geschlossenen Ventilzustand eingestellt worden sind, ein solcher leichter Spalt zwischen den Kontaktpunkten und einer imaginären, gemeinsamen Ebene bewirkt. Demgemäß wird ein solcher Fall dahingehend angenommen, daß er durch die Lehre der vorliegenden Erfindung ebenso umfaßt ist und in jedem Fall unter dem Ausdruck "gemeinsame Ebene" oder "identische Ebene", immer wenn er in dieser Anmeldung verwendet wird, solche kleinen Abweichungen von dem präzisen Zustand als ebenso eingeschlossen betrachtet werden.
Demzufolge sieht eine Ventilbetätigungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung solche Ventile vor, die eine unterschiedliche Neigung zu einer Achse einer Zylinderbohrung besitzen, die gleichzeitig mit der Kippbewegung der Kipparme bewegt werden, wenn die oberen Enden aller Ventile derart angeordnet sind, daß alle Kontaktpunkte der Kipphebel mindestens nahezu auf einer identischen Ebene positioniert sind, die die Kippachse umfaßt. Demgemäß werden solche Ventile, die eine unterschiedliche Neigung besitzen, von deren vollständig geschlossenen Zuständen über die vorübergehende Referenzkippstellung bewegt, die für Ventile unterschiedlicher Neigung unterschiedlich ist und die durch einen Winkel von 90º charakterisiert ist, der zwischen der jeweiligen Umkehrachse jedes der Ventile und einer Linie, die das spitze Ende der Ventilschäfte mit den Kippachsen jeweils verbindet, bis zu den vollständig geöffneten Zuständen definiert ist.
Für jedes der Ventile sind Kontaktpunkte der sphärischen Kontaktbereiche der Druckteile der Kipphebel mit den spitzen Enden der Ventilschäfte äquidistant gegenüberliegend zu der Umkehrachse jedes der Ventile in sowohl der Ventilschließ- als auch der Ventilöffnungsposition versetzt. Auf diese Weise läuft der Kontaktpunkt des Druckteils des jeweiligen Kipphebels auf der eingreifenden Oberfläche (spitzes Ende des Ventilschafts) des Ventils von der Seite näher zu der Kippachse des zugeordneten Kipphebels zu der Seite entfernter von der Kippachse als die Umkehrachse des Ventils und demgemäß wird das Druckteil gleichmäßig in die gesamte Eingriffsoberfläche des spitzen Endes des Ventilschafts jedes der Ventile eingreifen und eine ungleichmäßige Abnutzung der Eingriffsoberfläche kann verhindert werden, was zu einer Verbesserung der Haltbarkeit der Ventilbetätigungsanordnung beiträgt.
Der letztere Aspekt wird insbesondere dadurch erhalten, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Ventilbetätigungsdruckteil und dem zugeordneten Betätigungsspitzenende des Ventilschafts des entsprechenden Tellerventils, der dann eingerichtet wird, wenn das Ventil die Referenzkipp-Position annimmt, derart ausgewählt wird, daß der Betrag eines Versatzes des Kontaktpunkts von der zugeordneten Umkehrachse des Ventils zu einer Seite entfernter von oder näher zu der zugeordneten Kippachse in Abhängigkeit des unterschiedlichen Neigungswinkels des Ventils relativ zu der Achse der Zylinderbohrung ausgewählt wird.
In dem Fall, daß der Durchmesser des Ventilschafts jedes der Ventile relativ klein ist und demgemäß die Fläche seiner Eingriffsoberfläche an dem spitzen Ende des Ventilschafts entsprechend klein insbesondere bei Mehrzylindermaschinen oder Maschinen, die eine kleine Verschiebung vornehmen, ist, verbessert ein Design gemäß der vorliegenden Erfindung beträchtlich die Haltbarkeit und einen akuraten Betrieb der Ventilbetätigungsanordnung. Obwohl das Anheben des Kipphebels oder des Kippwinkels zwischen einer Kipphebelreferenzposition und einem vollständig geschlossenen Zustand des Ventils oder dem vollständig offenen Zustand des Ventils sich deutlich für Ventile unterschiedlicher Neigung unterscheidet, ermöglicht die Erfindung, gleichmäßig den gesamten Lauf des Kontaktpunkts entlang der Oberfläche des spitzen Endes des Ventilschafts zwischen dem vollständig geschlossenen Ventilzustand und dem vollständig geöffneten Ventilzustand zu beiden Seiten relativ zu der Umkehrachse des jeweiligen Ventils zu unterteilen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich ein Verhältnis der Kippwinkel, bei denen es sich um die Winkel zwischen einer Tangenten zu dem Bewegungsweg eines Kipphebels und der Umkehrachse der entsprechenden Ventile handelt, zwischen der Öffnungs- und Schließventilposition hinsichtlich der Referenzkipp-Position in Abhängigkeit des Neigungswinkels der Umkehrachsen der Ventile zu den Achsen der Zylinderbohrung jeweils.
Weiterhin ist, wenn der Kippwinkel, der zwischen der Referenzkipp-Position und der Ventilschließposition des Ventils festgelegt ist, der einen kleineren, spitzen Neigungswinkel zu der Zylinderachse festlegt, als andere Ventile, d.h. der in einer mehr aufrechten Position als andere Ventile angeordnet ist, kleiner als der Kipphebelwinkel zwischen der Referenzkipp-Position und der Ventilöffnungsposition des Ventils ist, eine nach oben gerichtete Bewegung davon über die Referenzkipp-Position in den vollständig geschlossenen Zustand des Ventils relativ klein und demgemäß stellt die Ventilbetätigungsanordnung eine geringere Höhe dar, die hinzugefügt wird, um das Erhöhen der inneren Höhe des Motors zu begrenzen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung führt der Winkel zwischen einer Linie, die zwischen dem Kontaktpunkt des ersten Stößels mit der Spitze des ersten Ventils verläuft und die Kipphebelachse schneidet und der ersten Umkehrachse von einem Spitzenwinkel ausgehend, wenn sich das erste Ventil in seiner Schließposition befindet, zu einem rechten Winkel, ehe das erste Ventil halb geöffnet ist, und zu einem stumpfen Winkel, wenn sich das erste Ventil in seiner vollständig geöffneten Position befindet.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung liegt der Kontaktpunkt des ersten Stößels mit der Spitze des ersten Ventils an einer Seite der ersten Umkehrachse, wenn das erste Ventil geschlossen ist, und an einem gleichen Abstand an der anderen Seite der ersten Achse, wenn das erste Ventil vollständig geöffnet ist.
Andere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegegeben.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform davon in Verbindung mit den beigefügten Figuren ersichtlich:
Figur 1 zeigt eine Teilseitenaufrißansicht eines Motorrads, das durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, die gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist.
Figur 2 zeigt eine Oberseitendraufsicht, mit aufgebrochenen Bereichen, die die Zylinderkopfanordnung des Motors mit Bereichen, die im Schnitt dargestellt sind, und den Nockenwellendeckel entfernt zeigt.
Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht der kompletten Zylinderkopfanordnung und eines Bereichs des zugeordneten Zylinderblocks, die entlang der Linie 3-3 der Figur 2 vorgenommen ist.
Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 4-4 der Figur 2 vorgenommen ist.
Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, die durch die Einlaß- und Auslaßkanäle vorgenommen ist, um die Konfiguration deren Durchgangswege darzustellen.
Figur 6 zeigt eine Seitenaufrißansicht mit aufgebrochenen Bereichen in einem weiter vergrößerten Maßstab, teilweise ähnlich der Figuren 3 und 4, und die die Relation zwischen den Kipphebeln, den Stößeln und den Einlaßventilen darstellt.
Figur 7 zeigt eine noch weiter vergrößerte Ansicht, die das Verhältnis zwischen dem Stößel und der Spitze des Mitteneinlaßventils während seines Öffnungs- und Schließvorgangs darstellt.
Figur 8 zeigt eine weiter vergrößerte Ansicht, teilweise ähnlich der Figur 7, die die Beziehung zwischen dem Stößel und den Seiteneinlaßventilen darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Wie zunächst die Figur 1 zeigt, ist ein Motorrad, das durch eine Brennkraftmaschine, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, angetrieben wird, allgemein mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet. Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Motorrad beschrieben, da sie einen besonderen Nutzen in Verbindung mit einem solchen Typ eines Fahrzeugs besitzt. Es sollte verständlich werden, daß allerdings bestimmte Einzelheiten der Erfindung in Verbindung mit Brennkraftmaschinen verwendet werden können, die andere Typen von Fahrzeugen antreiben, oder für andere Anwendungen in Verbindung mit Brennkraftmaschinen verwendet werden können.
Das Motorrad 21 umfaßt eine geschweißte Rahmenanordnung 22, die ein Kopf rohr 23 besitzt, das eine Vordergabel 24 für eine Lenkbewegung drehbar lagert. Ein Vorderrad (nicht dargestellt) ist durch die Vordergabel 24 in einer bekannten Art und Weise gelagert.
Der Rahmen 22 umfaßt weiterhin ein Hauptrahmenrohr 25, ein Unterrohr 26, eine Sitzschiene 27 und eine Sitzstütze 28. An dem unteren Ende des Rahmens verbindet eine Unterführung 29 das Unterrohr 26 und die Sitzstütze 28.
Ein Kraftstofftank 31 ist hinter dem Kopfrohr 23 und vor einem Sitz 32 positioniert, der durch die Sitzschiene 27 getragen wird. Eine kleine Gehäuseanordnung ist, aus einer Seitenabdeckung für den Tank 31 und einem Luftstutzen 33, einer Seitenabdeckung für den unteren Bereich des Sitzes 34 und einer hinteren Abdeckung 35 zusammengesetzt, geeignet an dem Rahmen 22 befestigt.
Ein Führungsarm 36 hängt ein Hinterrad 37 von der Rahmenanordnung in einer geeigneten Art und Heise frei auf, einschließlich eines kombinierten Federbein-Stoßdämpfers 38, der allgemein auf der Längsmittelebene des Motorrads 21 liegt.
Das Hinterrad 37 wird durch eine Motoreinheit 39 angetrieben, die aus einem wassergekühlten Einzylinder-Viertaktmotor mit fünf Ventilen und einer einzelnen, obenliegenden Nockenwelle aufgebaut ist. Eine Kurbelgehäuseanordnung 41 der Motoreinheit 39 enthält ein Schaltgetriebe, das durch die Motorkurbelwelle angetrieben wird und das das Hinterrad 37 über eine Kette 42 antreibt. Obwohl die Einzelheiten der Motoreinheit 39 und insbesondere des Motorbereichs davon unter Bezugnahme auf die verbleibenden Figuren beschrieben werden wird, umfaßt die Motoreinheit 39 einen Zylinderkopf 43, einen Nockenwellendeckel 44 und einen Zylinderblock 45 zusätzlich zu dem Kurbelgehäuse 41. Die Motoreinheit ist in den Rahmen 22 mit dem Zylinderblock 45 leicht nach vorne in einer geeigneten Art und Weise mittels Einrichtungen geneigt, die ein Stützrohr 46 umfassen, das unterhalb des Hauptrohrs 25 positioniert ist und das mit dem Hauptrohr 25 und dem Unterrohr 26 verbunden ist.
Wie ersichtlich werden wird, besitzt die Motoreinheit 39 ein Paar nach vorne gerichteter Auslaßkanäle, von denen sich ein Paar Auspuffrohre 47 und 48 in ein Abgassystem erstrecken, das algemein mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet ist und das einen seitlich befestigten Schalldämpfer 51 umfaßt.
Die Motoreinheit 39 umfaßt ein Ansaugsystem, einschließlich eines Luftbehälters, der nicht in Figur 1 dargestellt ist, der Luft zu einem Paar Vergaser zuführt, die drei nach hinten weisende Auslaßkanäle versorgen, wie dies unter Bezugnahme auf die verbleibenden Figuren beschrieben werden wird. Das Ansaugsystem (Figur 5) umfaßt ein primäres Ansaugsystem 52, das einen primären Vergaser 55 umfaßt, und ein sekundäres System 54, das einen sekundären Vergaser 54 umfaßt. Beide Vergaser 53 und 55 saugen Luft von dem vorstehend angeführten Luftbehälter an. Die Konfiguration der Komponenten ist derart, daß sich die Abgasrohre 47 und 48 an gegenüberliegenden Seiten des Unterrohrs 26 erstrecken, während der Luftbehälter die Federstoßdämpfereinheit 38 so umgibt, um eine sehr kompakte Anordnung und trotzdem eine solche zu liefern, die nicht mit dem Basisaufbau des Motorrads in Wechselwirkung tritt oder nachteilig das Design des Motors beeinflußt.
Unter Bezugnahme nun auf die Figuren 3 und 4 wird ersichtlich werden, daß der Zylinderblock 45 mit einer Zylinderbohrung 59 ausgebildet ist, die durch eine eingepreßte oder gegossene Laufbüchse 61 gebildet ist. Ein Kolben (nicht dargestellt) bewegt sich innerhalb der Zylinderbohrung 59 hin und her und treibt die Kurbelwelle (nicht dargestellt) an, die innerhalb des Kurbelgehäuses 41 enthalten ist, und zwar in einer bekannten Art und Weise. Da sich die Erfindung in erster Linie mit dem Zylinderkopf 43 und dem Ventilzug, der dazu zugeordnet ist, befaßt, sind solche Komponenten des Motors, die als herkömmlich betrachtet werden, nicht dargestellt worden, und eine weitere Beschreibung davon wird als nicht notwendig erachtet, um den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen.
Der Zylinderkopf 43 besitzt eine untere Oberfläche 62, die dichtend mit einer Kopfdichtung 63 in Eingriff steht, um so eine Dichtung zwischen dem Zylinderblock 45 um die Zylinderbohrung 59 herum zu bilden. Zusätzlich ist der Zylinderkopf 43 mit einer allgemein zentrischen Ausnehmung 64 ausgebildet, wobei die Ausnehmung durch eine Oberfläche 65 festgelegt ist, die durch die untere Zylinderkopfoberfläche 62 festgelegt wird. Diese Ausnehmung besitzt eine allgemein sphärische Konfiguration, obwohl sie eine Konfiguration eines Pultdachtyps annimmt, wie am besten in den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist.
Wie in erster Linie die Figuren 2 bis 5 zeigen, ist der Zylinderkopf 43 mit einem Paar nach vorne weisender Auslaßkanäle 66 und 67 gebildet, von denen sich jeder von der Verbrennungskammer 66 durch einen Ventilsitz 68 erstreckt, der durch einen eingepreßten Einsatz 69 gebildet ist. Diese Auslaßkanäle 66 und 67 enden in nach vorne weisenden Auslaßöffnungen 71, mit denen entsprechende Abgasrohre 47 und 48 fest in einer geeigneten Art und Weise befestigt sind.
Ein Paar Auslaßventile 72, von denen jedes einen Kopfbereich 73 und einen Schaftbereich 74 besitzt, sind gleitend für eine Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderkopfs 43 durch eine jeweilige, eingepreßte Ventilführung 75 gehalten. Die Auslaßventile 72 bewegen sich innerhalb einer gemeinsamen Ebene hin und her, die unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene geneigt ist, die die Achse D (Figur 2) der Zylinderbohrung 59 enthält. Die Achsen der Hin- und Herbewegung liegen auch in Ebenen, die parallel zueinander und zu der Zylinderbohrungsachse D verlaufen. Dies erleichtert einen Betrieb des Ventils, obwohl sie leicht geneigt sein können, falls dies erwünscht ist. Die Auslaßventile 72 sind zu deren Schließpositionen hin mittels jeweiliger Schraubenkompressionsfedern 76 gedrückt, die mit Verschleißplatten 77, die sich gegen den Zylinderkopf 43 anlegen, und mit Ruckhalteanordnungen 78 in Eingriff stehen, die in einer bekannten Art und Heise an den oberen Enden der Auslaßventilschäfte 74 befestigt sind. Die Auslaßventile 72 werden in einer Art und Weise geöffnet, die beschrieben wird.
Es sollte angemerkt werden, daß die Auslaßkanäle 66 und 67 unter einem Winkel zu der Ebene angeordnet sind, die die Zylinderbohrungsachse D enthält, und die demzufolge zu einer Ebene senkrecht zu dieser Ebene divergieren und auch durch die Zylinderbohrungsachse D hindurchführen. Dies ermöglicht den Abgasrohren 47 und 48 frei an dem Rohr 26 nach unten zu laufen und liefert auch einen besseren Weg und mit einem geringeren Strömungswiderstand für das gesamte Abgassystem.
Eine Zündkerzenbohrung 81 ist in dem Zylinderkopf 43 zwischen den Abgaskanälen 66 und 67 gebildet und endet an einer Gewindeöffnung 82, in der eine Zündkerze 83 aufgenommen ist. Die Zündkerze 83 ist so angeordnet, daß deren Zündspalt im wesentlichen auf der Zylinderbohrungsachse D liegt. Eine entsprechende Bohrung 84 ist in dem Nockenwellendeckel 44 gebildet, um so ein Einsetzen und Herausnehmen der Zündkerze 83 ohne Entfernen des Nockenwellendeckels 44 zu erleichtern. Die Zündkerze 83 wird durch ein geeignetes Zündsystem gezündet.
Ein primärer Einlaßkanal 85 erstreckt sich durch die gegenüberliegende Seite des Zylinderkopfs 43 von der Abgasseite, wie dies schon beschrieben ist. Der Kanal 85 erstreckt sich von einer Einlaßöffnung 86, die in der Seite des Zylinderkopfs 43 gebildet ist, und endet an einem Ventilsitz 87, der durch einen eingepreßten Einsatz gebildet ist. Wie am besten in Figur 5 zu sehen ist, besitzt der primäre Einlaßkanal 85 eine zentrale Achse, die allgemein senkrecht zu der vorstehend angegebenen Ebene verläuft, die die Zylinderbohrungsachse D enthält und demzufolge eine relativ kurze Länge von ihrer Einlaßöffnung 86 zu ihrem Ventilsitz 87 besitzt. Als Folge kann eine gute Leistung im niedrigen, mittleren Bereich und ein gutes Ansprechverhalten erreicht werden. Dieser Kanal 85 und seine zentrale Achse ist unter einem Abstand von einer Ebene angeordnet, wobei diese Ebene die Achse der Zylinderbohrung D enthält und senkrecht zu der vorstehend angegebenen Ebene verläuft. Die Bedeutung hiervon wird beschrieben.
Ein sekundärer Einlaßkanal 88 vom Zwillingstyp erstreckt sich von einer Einlaßöffnung 89, die in der Einlaßseite des Zylinderkopfs 43 gebildet ist, und verzweigt sich in ein Paar Kanäle 91 und 92, von denen jeder an einem jeweiligen Ventilsitz endet, der aus einem Mittelventilsitz 93 und einem Seitenventilsitz 94 zusammgensetzt ist. Die Mitte der Einlaßöffnung 89 ist, da sie durch ein Distanzteil verlängert ist, wie dies beschrieben wird, unter einem Abstand von der Stelle angeordnet, wobei der Abstand derselbe ist wie der Abstand der primären Einlaßöffnung 86. Die Vergaser 53 und 55 sind an diesen jeweiligen Einlaßöffnungen 86 und 89 über die Zwischenfügung der jeweiligen Abstandsteile 95 und 96 (Figur 5) befestigt, die jeweilige Durchgangswege 97 und 98 besitzen, die Verlängerungen der Zylinderkopfeinlaßkanäle 85 und 88 bilden. Unter Verwendung der Abstandsteile ist es möglich, diesen gleichen Abstand zwischen den Mitten der Öffnungen zu haben, gerade obwohl die tatsächliche Öffnung 89 näher zu der senkrechten Ebene liegt als der Einlaß des Kanals 98 und seines Abstandsteils. Dieser Aufbau ermöglicht, daß das Ansaugsystem frei von dem Stoßdämpfer und der Federanordnung 38 ist und eine Wechselwirkung zwischen den Vergasern 53 und 55 vermeidet.
Eine zentrale, wirksame Linie oder Halbierende des sekundären Einlaßkanals 88 verläuft unter einem spitzen Winkel zu der senkrechten Ebene, während sich der Bereich 92 allgemein senkrecht zu der Ebene erstreckt, die die Achse der Zylinderbohrung D enthält, wie dies vorstehend angeführt ist. Als Folge werden die Einlaßkanäle, die als Seitenventilsitze 87 und 94 dienen, relativ kurz, während der Kanal 91 etwas länger ist. Diese Variation in der Länge kann so eingesetzt werden, um das erwünschte Strömungsmuster in dem Motor zu erhalten, wie dies beschrieben wird.
Der Vergaser 53 ist so dimensioniert und düsenbestückt und besitzt eine Drosselklappe (nicht dargestellt), die dahingehend funktioniert, sowohl die Leistung des Motors im niedrigen als auch im mittleren Geschwindigkeitsbereich ebenso wie die Leistung im hohen Geschwindigkeitsbereich zu steuern. Die Drosselklappe (nicht dargestellt) des Vergaser 55 wird in einer abgestuften Sequenz netätigt, wobei der Vergaser der Drosselklappe 53 und der Vergaser 55 nur Hochgeschwindigkeitskreise besitzen, da dieser Vergaser die Kraftstoff-Luft-Füllung nur zu dem Motor unter einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb zuführt. Entweder ein abgestuftes Verbindungssystem oder eine gewisse Form einer last- oder einer geschwindigkeitsabhängigen Steuerung (wie beispielsweise ein auf Vakuum ansprechender Servomotor) können zum Betätigen der Drosselklappe des Vergasers 55 in dieser abgestuften Sequenz eingesetzt werden.
Erste, zweite und dritte Tellertyp-Einlaßventile 99, 101 und 102 besitzen jeweilige Kopfbereiche 103, 104 und 105, die mit den Ventilsitzen 87, 93 und 94 für eine Steuerung der Strömung durch diese zusammenwirken. Die Einlaßventile 99 und 102 sind Seitenventile und besitzen deren jeweilige Schaftbereiche 106 und 107 gleitbar in Führungen, die beschrieben werden, für eine Hin- und Herbewegung um Achsen B gehalten, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, die unter einem spitzen Winkel (figur 6) zu der Ebene angeordnet ist, die die Zylinderbohrungsachse D enthält, wobei der spitze Winkel im wesentlichen derselbe wie der spitze Winkel der Hin- und Herbewegung der Auslaßventile 72 sein kann. Das Mittenauslaßventil 101 besitzt einen Schaftbereich 108, er für eine Hin- und Herbewegung um eine Achse A gehalten ist, die unter einem spitzen Winkel (Figur 6) zu der vorstehend angeführten Ebene angeordnet ist, die die Zylinderbohrungsachse D enthält, wobei allerdings der spitze Winkel geringer als der Winkel einer Hin- und Herbewegung B der Ventile 99 und 101 ist. Die winkelmäßige Anordnung der sich hin- und herbewegenden Achsen A und B ist derart, daß diese Achsen eine Linie C schneiden, die parallel zu der Ebene verläuft, die die Zylinderbohrungsachse D enthält, die allerdings von den Spitzen der einzelnen Einlaßventile 99, 101 und 102 beabstandet ist. Als Folge hiervon ist die winkelmäßige Konfiguration der Seitenventile 99 und 102 relativ zu dem Mittenventil 101 relativ klein. Diese Konfiguration ermöglicht, daß der benachbarte Flächenbereich zwischen den Einlaßventilen relativ glatt ist und liefert demzufolge eine glatte Verbrennungskammerkonfiguration, die heiße Stellen vermeiden wird und die eine allgemein sphärische Konfiguration ermöglicht.
Die Achsen A und B einer Hin- und Herbewegung der Einlaßventile 101 und 99 und 102 liegen alle in parallelen Ebenen, wobei die Ebenen parallel zu der Achse der Zylinderbohrung D verlaufen. Dies ermöglicht einen einfachen Betrieb. Allerdings können, falls es erforderlich ist, diese Achsen leicht zu den parallelen Achsen schräg verlaufen, wie dies auch mit dem Auslaßventil 72 möglicht ist, wie dies zuvor angemerkt ist.
Die Ventilführungen, die gleitend die Schäfte 106, 107 und 108 der Einlaßventile 99, 102 und 101 tragen, sind mit dem Bezugszeichen 109 angegeben. Einlaßventilfedern 111 greifen in Lagerplatten 113 ein, die sich gegen den Zylinderkopf 43 und Sicherheitsrückhalteanordnungen 113 anlegen, die an den oberen Enden der jeweiligen Ventilschäfte zum Drücken der Einlaßventile 99, 101 und 102 zu deren Schließpositionen befestigt sind. Die Einlaßventile 99, 101 und 102 werden mittels Kipphebelanordnungen, die beschrieben werden, betätigt.
Die Auslaßventile 72 und die Einlaßventile 99, 101 und 102 werden alle mittels einer einzelnen, sbenliegenden Nockenwelle 114 betätigt. Die Nockenwelle 114 ist in einer Art und Weise, die beschrieben wird, für eine Drehung um eine Achse E gelagert, die zu der Einlaßseite des Zylinderkopfs von der Zylinderbohrungsachse D um einen Abstand 01 (Fiugr 2) versetzt ist. Die Achse E verläuft parallel zu der Ebene, die vorstehend erwähnt ist, die die Achse der Zylinderbohrung D enthält. Die Nockenwelle 114 besitzt Endlagerflächen, die in Lagerflächen 115 und 116, die durch den Zylinderkopf 43 gebildet sind, und entsprechenden Lagerflächen, die durch den Nockenwellendeckel 44 gebildet sind, drehbar gelagert sind. Zusätzlich ist eine zentrale Lagerfläche an der Nockenwelle 114 vorgesehen, die durch eine Lagerfläche 117 drehbar gelagert ist, die in dem Zylinderkopf 43 gebildet ist. Eine entsprechende Lagerfläche ist teilweise in dem Nockenwellendeckel 44 gebildet und besitzt ihre Mitte um einen Abstand 02 von der Zylinderbohrungsachse D versetzt, um so einen Freiraum für andere Komponenten der Zylinderkopfanordnung, die beschrieben werden, und insbesondere für einen der Kipphebel zu bilden.
Die Nockenwelle 114 wird von der Motorkurbelwelle mittels einer Antriebskette (nicht dargestellt) und eines Kettenzahnrads 118 angetrieben, das an einem Ende der Kurbelwelle befestigt ist. Eine Dekompressionseinrichtung 119 ist dem Kettenrad 118 zugeordnet und dient dazu, das Anlaufdrehmoment des Motors durch geringfügiges Anheben eines der Auslaßventile 72 während des Startvorgangs zu reduzieren.
Ein Paar Auslaßnockenerhebungen 121 ist an den äußeren Enden der Nockenwelle 114 benachbart den Lagern gebildet, die in die Zylinderkopflageroberflächen 115 und 116 eingreifen. Diese Nockenerhebungen 121 sind mit Stößelflächen 122 von Auslaßkipphebeln 123 in Eingriff gebracht. Diese Auslaßkipphebel 123 sind an Flanschkipphebelwellen 124 drehbar gelagert, von denen jeder von einem Haltearm 125 getragen wird, der an der inneren Oberfläche des Nockendeckels 44 gebildet ist.
Die äußeren Enden der Kipphebel 123 sind mit mit Gewinden versehenen Bereichen 126 ausgestattet, die Einstellschrauben 127 zur Schaffung einer Verbindungseinstellung zwischen den Auslaßkipphebeln 123 und den Spitzen der Schäfte 74 der Auslaßventile 72 für eine Spleleinstellung aufnehmen. Zugangsöffnunungen 128 sind in dem Nockenwellendeckel 44 zur Erleichterung einer Ventileinstellung ohne Entfernung des Nockenwellendeckels 44 vorgesehen. Diese Zugangsöffnungen 128 sind normalerweise durch Verschlußstopfen 129 verschlossen, die in einer geeigneten Art und Weise an ihrer Stelle befestigt sind.
Zusätzlich zu den Auslaßnockenerhebungen 121 ist die Nockenwelle 114 mit einer ersten Einlaßnockenerhebung 131 und einer zweiten Einlaßnockenerhebung 132 versehen, wobei die Erhebungen 131 und 132 an gegenüberliegenden Seiten der zentralen Nockenwellenlagerfläche angeordnet sind, die in der Zylinderkopflagerfläche 117 gelagert ist. Die Nockenerhebungen 131 und 132 arbeiten mit jeweiligen Kipphebeln 133 und 134 für eine Öffnung der Einlaßventile 99, 101 und 102 jeweils in einer Art und Weise, die beschrieben wird, zusammen. Die Kipphebel 133 und 134 sind beide an einer einzelnen Kipphebelwelle 135 gelagert, die innerhalb der Lagerflächen gelagert ist, die durch die Laschen 136 des Nockenwellendeckels 44 gebildet sind. Diese Laschen 136 bilden auch Lagerflächen, die mit den Zylinderkopflagerflächen 115, 116 und 117 für eine drehbare Lagerung der Nockenwelle 114 zusammenwirken.
Es ist schon angemerkt worden, daß sich die Einlaßventile 99 und 102 um jeweilige Hin- und Herbewegungsachsen B hin- und herbewegen und sich das Einlaßventil 101 um die Achse A hin- und herbewegt. Wie angemerkt worden ist, schneiden sich die Achsen A und B an einer Linie C, die parallel zu der zuvor angeführten Ebene verläuft, die die Zylinderbohrungsachse D enthält, wobei der Punkt C von den Spitzen aller Einlaßventile beabstandet ist. Das Mitteneinlaßventil 101 besitzt seine Spitze nach außen in einer horizontalen Richtung um einen größeren Abstand l2' als die Spitzen der Seiteneinlaßventile 99 und 102 beabstandet, wobei die Ventile unter dem Abstand l1' zu der Ebene liegen und auch die Schwenkachsen der jeweiligen Kipphebel 133 und 134 bilden. Auch sollte angemerkt werden, daß das Mitteneinlaßventil 101 und insbesondere seine Achse B unter einem rechtwinkligen Abstand l1 zu der Kipphebelwelle 113 verläuft, wogegen die Achsen einer Hin- und Herbewegung A der anderen Einlaßventile einen rechtwinkligen Abstand l2 zu der Achse besitzen. Dieser Abstand l1 ist geringer als der Abstand l2. Diese Unterschiede in dem Abstand ermöglichen eine glatte Verbrennungskammerkonfiguration, wie dies zuvor angemerkt ist, und ermöglichen auch eine Variation in der Größe eines Anhebens für die zwei Ventile, die von derselben Nockenerhebung und denselben Kipphebeln betätigt werden, wobei dies die Nockenerhebung 132 und der Kipphebel 134 in dieser Ausführungsform sind. Als Folge des größeren Abstands zu dem Mitteneinlaßventil 101 als die Seiteneinlaßventile 99 und 102 kann ein größerer Betrag eines Anhebens für dieses Ventil als für die anderen zwei erreicht werden. Als Folge kann dort eine höhere Luftströmung durch den Mitteneinlaßkanal als durch die Seiteneinlaßkanäle erzeugt werden. Allerdings ist es, da der Mitteneinlaßkanal länger als derjenige der Seiteneinlaßkanäle aufgrund der Tatsache ist, daß sich die Seiteneinlaßkanäle senkrecht erstrecken, wogegen die Mitteneinlaßkanäle unter einem Winkel angeordnet sind, auch möglich, gleichmäßige Strömungen zu erhalten. Allerdings ermöglichen die geometrischen Beziehungen, die vorstehend beschrieben sind, dem Designer, erwünschte Strömungsmuster innerhalb der Verbrennungskammer unter sich variierenden Laufbedingungen zu erreichen.
Obwohl die Spitze der Mitteneinlaßventile 101 unter unterschiedlichen Abständen von den Spitzen der Seiteneinlaßventile 99 und 102 von der Kipphebelachse E und auch von der Zylinderbohrungsachse D beabstandet sind, liegen die Spitzen aller Schäfte der Einlaßventile 99, 101 und 102 an dem im wesentlichen selben vertikalen Abstand oberhalb der Zylinderkopfdichtfläche 62 und liegen in einer gemeinsamen Ebene mit der Schwenkachse f der Kipphebel 133 und 134. Dies wird so vorgenommen, um die Gesamthöhe der Zylinderkopfanordnung und des Motors zu reduzieren, wie dies beschrieben wird.
Der Kipphebel 133 besitzt einen vergrößerten, mit einem Gewinde versehenen Bereich 137, der eine Einstellschraube 138 aufnimmt, die mit der Spitze des Schafts 106 des Einlaßventils 99 zusammenwirkt, das dem primären Einlaßkanal 85 zugeordnet ist. Wie zuvor angemerkt worden ist, ist der Einlaßkanal 85 primär so aufgebaut, um eine Leistung eines niedrigen und mittleren Bereichs aufzunehmen, und demzufolge kann die Nockenerhebung 131 so konfiguriert werden, um eine Anhebungscharakteristik zu schaffen, die besser für eine Leistung im niedrigen Geschwindigkeitsbereich abgestimmt ist.
Der Kipphebel 134 besitzt ein Paar gabelförmiger Arme 139 und 141, wobei der Arm 139 ein Gewindeende 142 besitzt, das eine Einstellschraube 143 aufnimmt, die mit der Spitze des Schafts 108 des Mitteneinlaßventils 101 zusammenwirkt. Der Arm 141 besitzt einen vergrößerten, mit einem Gewinde versehenen Bereich 144, der eine Einstellschraube 143 aufnimmt, die mit der Spitze des Ventilschafts 107 des Einlaßventils 102 für eine Spieleinstellung zusammenwirkt.
Der Nockenwellendeckel 44 ist mit einer Langlochöffnung 146 für einen Zugang zu jeder der Einstellschrauben 138, 143 und 145 versehen, so daß die Ventileinstellung ohne Entfernen des Nockenwellendeckels vorgenommen werden kann. Ein entfernbarer Verschließstopfen 147 verschließt normal erweise die Öffnung 146 und wird für Wartungszwecke entfernt.
Die Nockenerhebung 132, die der Kipphebelanordnung 134 zugeordnet ist, ist so konfiguriert, um einen größeren Grad eines Anhebens für beide Ventile und auch einen längeren Vorgang zu liefern. Dies rührt daher, daß der Kipphebel 134 dem sekundären oder Hochgeschwindigkeits-Einlaßkanal 88 des Zylinderkopfs 43 zugeordnet ist. Wie schon angemerkt ist, kann aufgrund der Differenz in der Länge der Arme 139 und 141 das Mitteneinlaßventil 101 eine noch größere Anhebung als das Seiteneinlaßventil 102 haben. Diese Konfiguration kann so vorgenommen werden, um eine Verwirbelung in der Verbrennungskammer zu verbessern oder zu erzeugen. Natürlich können solche Designer, wie auch zuvor angemerkt worden ist, auf dem Stand der Technik diese Merkmale einsetzen, um unterschiedliche Typen eines Ventilbetriebs und unterschiedliche Typen einer Abstimmung zu schaffen.
Der Nockenwellendeckel 44 ist an dem Zylinderkopf 43 durch eine Mehrzahl Befestigungseinrichtungen befestigt, von denen die meisten von der Außenseite des Nockenwellendeckels 44 zugänglich sind. Allerdings ist der Nockenwellendeckel 44 mit sich nach innen erstreckenden Befestigungsaugen 148 (Figuren 2 - 4) versehen, in denen eingeschraubte Befestigungseinrichtungen 149 zum Befestigen des Nockenwellendeckels 44 an dem Zylinderkopf 43 aufgenommen sind. Die Befestigungseinrichtungen 149 sind leicht durch die Oberflächenöffnung 146 zugänglich, wenn der Deckel 147 entfernt wird. Eine entsprechende Lasche 151 ist an der Außenseite des Nockenwellendeckels 44 zwischen zwei Auslaßkipphebeln gebildet und ist an dem Zylinderkopf 43 durch eine eingeschraubte Befestigungseinrichtung 152 befestigt. Weiterhin dienen eingeschraubte Befestigungseinrichtungen, die mit dem Bezugszeichen 153 bezeichnet sind, nicht nur dazu, den Nockenwellendeckel 44 an dem Zylinderkopf 43 zu halten, sondern dienen auch dazu, eine Drehung der Kipphebelwelle 135 zu verhindern. Andere eingeschraubte Befestigungseinrichtungen 154 dienen dazu, den Nockenwellendeckel 44 an dem Zylinderkopf 43 zu halten und dienen auch dazu, eine Drehung der Kipphebelwellen 124 zu verhindern. Weiterhin sind eingeschraubte Befestigungseinrichtungen 155 in dem Nockenwellendeckel befestigt und dienen nur zum Zwecke einer Verhinderung der Drehung der Kipphebelwellen 124.
Es ist angemerkt worden, daß die Einlaßventile 99, 101 und 102 denselben Kopfdurchmesser haben können und daß das Mitteneinlaßventil 101 eine größere Anhebung als die anderen haben kann, um so den längeren Strömungsweg zu ihm und den größeren Strömungswiderstand zu kompensieren. Derselbe Effekt kann durch Reduzieren der Kopfdurchmesser des Mitteneinlaßventils 101 erzielt werden. Dies wird die Verwendung von Ventilfedern mit kleinerem Durchmesser usw. für dieses Ventil ermöglichen und demzufolge den Freiheitsgrad im Design in dem Ventilbetätigungssystem verbessern.
Da zwei Ventile durch den Kipphebel 134 betätigt werden, während nur ein einzelnes Ventil durch den Kipphebel 133 betätigt wird, ist die Beanspruchung an dem Kipphebel 134 größer. Allerdings kann, da die Nockenwelle 134 zu der Einlaßseite des Motors verschoben ist, diese Beanspruchung durch Verringerung der Gesamtlänge der Kipphebel verringert werden.
Es ist angemerkt worden, daß die Spitzen der Schäfte der Einlaßventile 99, 101 und 102 alle im wesentlichen auf einer gemeinsamen Ebene liegen, die die Schwenkachse f der Kipphebel 133 und 134 enthält. Allerdings kann dies ohne wesentliche Erhöhung der Abnutzung oder Belastung an der Ventilbetätigungsanordnung und insbesondere der Einstellschrauben 143 und 145 und der Spitzen der Schäfte dieser Ventile vorgenommen werden. Diese Verhältnisse können am besten unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 8 verstanden werden.
Unter Bezugnahme zunächst auf die Figuren 6 und 7 kann die Beziehung zwischen der Einstellschraube 143 und dem Mitteneinlaßventil 101 am besten verstanden werden. Es sollte angemerkt werden, daß die Einstellschraube 143 einen sphärischen Endbereich 156 besitzt, der dann, wenn sich das Einlaßventil 101 in seiner vollständig Schließposition befindet, seine Wirkungslinie G unter einem spitzen Winkel zu der Spitze des Einlaßventils 101 angeordnet besitzt. Der Kontaktpunkt ist mit Tcl an einer Seite der Umkehrbewegungsachse A und zu der Kipphebelschwenkachse f hin angezeigt. Eine Linie "a" umgibt die Ebene, in der die Kipphebelachse f und die Spitzen der Schäfte der Ventile 99, 101 und 102 liegen, wenn sie sich in deren geschlossener Position befinden.
Wenn sich der Kipphebel 134 so schwenkt, um das Einlaßventil 101 zu öffnen, wird eine Rollwirkung zwischen dem sphärischen Ende 143 und der Spitze des Schafts des Ventils 101 über einen Winkel θ vorhanden sein, wie dies in Figur 7 dargestellt ist, der einer winkelmäßigen Bewegung des Kipphebels 134 entspricht, wenn das Ventil 101 angehoben wird. Unter einem Winkel θ&sub3;, wie dies durch die unterbrochene Linie "b" angezeigt ist, wird die Wirkungslinie G der Einstellschraube 143 parallel zu oder in einer Linie mit der Umkehrachse A angeordnet sein und wird senkrecht zu der Ebene b sein, die die Spitze des Ventilschafts und die Kipphebelachse f enthält. Eine fortführende Bewegung bewirkt dann, daß das Ventil 101 fortfahren wird, sich zu öffnen, wenn sich die Drehung des Kipphebels 134 über einen Winkel θ&sub4; dreht. Während dieser Bewegung bewegt sich der Kontaktpunkt des sphärischen Endes 143 mit dem Schaft 101 zu dem Punkt Tc3 an der linken Seite oder äußeren Seite der Umkehrachse A, wie dies in Figur 7 zu sehen st.
Es sollte angemerkt werden, daß diese Punkte Tc1 und Tc3 unter Abständen angeordnet sind, die gleich einem Abstand von der Umkehrachse A sind und demzufolge die Abnutzung über die Spitze des Ventilschafts gleichförmiger gestalten. Wenn der Winkel einen rechten Winkel bildet, ist der Kontaktpunkt an dem Punkt Tc2, der sich unter einem Abstand Dc von der Ebene A und noch an der rechten Seite befindet. Dann wird sich, wenn das Ventil 101 von seiner Schließposition zu dem Punkt bewegt wird, wo die Einstellschraubenachse G parallel zu der Achse A ist, die Spitze um den Abstand Dc bewegen, was noch ein Abstand Dc1 ist, der von der Mittenachse A verschoben ist. Eine fortführende Rotation bewirkt die Bewegung über den Abstand Dc2, um eine vollständige Öffnung des Ventils zu bewirken. Als Folge dieser Betriebsweise ist es möglich, noch eine Abnutzung zu minimieren, allerdings die Gesamthöhe des Motors gering zu halten.
Eine gewisse ähnliche Situation besteht zwischen den Einstellschrauben 138 und 145 und zwischen den Spitzen der Ventile 99 und 102 und ist in den Figuren 6 und 8 dargestellt. In diesem Zustand befindet sich die winkelmäßige Beziehung zwischen der Wirkungslinie H der Einstellschraube 138 oder 145 und der Ebene A unter einem spitzen Winkel und der Kontaktpunkt Ts1 befindet sich zu der rechten Seite der Wirkungslinie B des Ventils 99 und 102 hin. An dieser Seite drehen sich die Einstellschrauben 138 und 145 über einen Winkel θ1, bis der Kontaktpunkt an dem Punkt Ts3 unter einem Abstand D&sub1; zu der linken Seite der Wirkungslinie B hin ist, wo sie parallel zu der Achse verläuft. Eine fortführende Öffnungsbewegung bewirkt, daß sich die Spitze zu dem Punkt Ts3 bewegt, der der gleiche Abstand von der Wirkungslinie B wie der Punkt Ts1 ist. Als Folge wird, obwohl die rechtwinklige Wirkungslinie von der Mitte der Spitze der Schäfte der Ventile 99 und 101 versetzt ist, dort eine gleichförmige Abnutzung über die Fläche der Ventilschäfte vorhanden sein.
In der dargestellten Ausfuhrungsform wird das Ventil 99 durch einen einzelnen Kipphebel 133 betätigt, während die Ventile 101 und 102 beide durch einen einzelnen Kipphebel 134 betätigt werden. Ein Umkehrzustand kann eingesetzt werden und auch kann jedes Ventil durch seinen eigenen Kipphebel betätigt werden. Allerdings ermöglicht die beschriebene, geometrische Beziehung eine gleichförmige Abnutzung und eine reduzierende Belastung an den das Ventil betätigenden Elementen ohne eine Erhöhung der Höhe des Motors.
Die Erfindung ist in Verbindung mit einem einzelnen Zylinder beschrieben worden, allerdings sollte für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, wie die Erfindung in Verbindung mit Mehrzylindermotoren in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

1. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine, mit ersten und zweiten Einlaßventilen (99, 101, 102), die zwischen geschlossenen und geöffneten Stellungen entlang ihrer ersten und zweiten Längsbewegungsachsen (A, B) sich hin- und hergehend bewegen, wobei diese Längsbewegungsachsen (A, B) sich unter unterschiedlichen spitzen Winkeln geneigt zu einer Ebene erstrecken, die die Achse eines zugehörigen Zylinders des Motors enthält, wobei das erste Ventil (101) einen ersten spitzen Winkel (θc) zu der Ebene bildet, während das zweite Ventil (99, 102) einen zweiten spitzen Winkel (θs) zu der Ebene bildet, wobei der erste spitze Winkel (θc) kleiner ist als der zweite spitze Winkel (θs), einer Kipphebeleinrichtung (133, 134) zur Betätigung der Ventile (99, 101, 102), wobei die Kipphebeleinrichtung (133, 134) um eine Kipphebelachse (f) schwenkbar ist, wobei die Kipphebeleinrichtung (13, 134) jeweilige erste und zweite Stößelabschnitte aufweist, die mit den Spitzen der Ventilschäfte der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) in Eingriff sind, wobei diese Spitzen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit der Kipphebelachsel (f) angeordnet sind, wenn sich die ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) in ihren geschlossenen Stellungen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorübergehende Referenz-Kipphebelstellung für jedes der Ventile (99, 101, 102) durch einen Wirkwinkel von 90º bestimmt ist, der die Kipphebelachse (f) mit dem Kontaktpunkt (Ts1, Tc1) zwischen den Stößelabschnitten und den Spitzen der Ventilschäfte (106, 107, 108) einerseits und einer Längsbewegungsachse (A, B) der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) verbindet, und daß die Stößelabschnitte sphärische Kontaktabschnitte (156) aufweisen, um diese Kontaktpunkte (Ts1, Ts3; Tc1, Tc3) mit dem spitzen Ende des zugehörigen Ventiles (99, 101, 102) zu bilden, wobei die Kontaktpunkte (Ts1, Ts3; Tc1, Tc3) im wesentlichen äquidistant gegenüberliegend in Bezug auf die Längsbewegungsachse (A, B) des Ventiles (99, 101, 102) sowohl in den Ventilschließ- als auch in den Ventiloffenstellungen (A, D) des jeweiligen Ventiles (99, 101, 102) versetzt sind.

2. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis der Kippwinkel (θ&sub1;, θ&sub2;; θ&sub3;, θ&sub4;) zwischen den Ventilschließ- und Öffnungsstellungen (a, d) in Bezug auf die Referenz-Kippstellung (b, c) in Abhängigkeit van dem Neigungswinkel (θs, θc) der Längsachsen (A, B) der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) jeweils zu der Zylinderbchrungsachse (D) differiert.

3. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (θ) zwischen einer Linie (a), die zwischen dem Kontaktpunkt des ersten Stößels mit der Spitze des ersten Ventiles (101) verläuft und die Kipphebelachse (f) schneidet und der ersten Längsachse (A) von einem spitzen Winkel (θ'), wenn sich das erste Ventil (101) in seiner Schließstellung befindet, in Richtung zu einem rechten Winkel übergeht, ehe das erste Ventil (101) halb geöffnet ist und in einen stumpfen Winkel übergeht, wenn das erste Ventil (101) vollständig geöffnet ist.

4. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebeleinrichtung (133, 134) einen einzelnen Kipphebel (134) aufweist, der ein Paar Arme (139, 141) besitzt, von denen jeder einen zugehörigen ersten und zweiten Stößel trägt.

5. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebeleinrichtung (133, 134) separate Kipphebel aufweist.

6. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Fünfventilmotor ist, mit drei Einlaßventilen (99, 101, 102) und zwei Auslaßventilen (72), wobei das erste Ventil (101) das mittlere Einlaßventil ist, das zwischen den zweiten Ventilen (99, 102) angeordnet ist, die die seitlichen Einlaßventile bilden, wobei der Neigungswinkel (θs) der Längsachse (B) der seitlichen zweiten Ventile (99, 102) im wesentlichen gleich ist, während das mittlere erste Ventil (101) steiler angeordnet ist, um einen Neigungswinkel (θc) zwischen seiner Längsachse (A) und der Zylinderbohrungsachse (D) zu bilden, der kleiner ist als der spitze Neigungswinkel (θs), der durch die zweiten Ventile (99, 102) gebildet wird.

7. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippwinkel (θ&sub1;), gebildet zwischen der Referenz-Kipposition (c) und der Ventilschließstellung (a), für das zweite Ventil (99, 102) größer ist als der Kippwinkel (θ&sub2;) zwischen der Referenz-Kipposition (c) und der Ventilöffnungsstellung (d) des zweiten Ventiles (99, 102).

8. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippwinkel (θ&sub3;), gebildet zwischen der Referenz-Kipposition (b) und der Ventilschließstellung (a) für das erste Ventil (101) kleiner ist als der Kippwinkel (θ&sub4;) zwischen der Referenz-Kipposition (b) und der Ventilöffnungsstellung des ersten Ventiles (101).

9. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigungs-Stößelabschnitte Einstellschrauben (138, 143, 145) sind, die jeweils mit der Spitze der Ventilschäfte (106, 107, 108) der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) zusammenwirken, wobei die Einstellschrauben (138, 143, 145) einen sphärischen Kontaktabschnitt (156) aufweisen, der anliegend in Kontakt ist mit dem spitzen Ende des Ventilschaftes (106, 107, 108) jedes der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102).

10. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Ventil (99, 102) vorgesehen ist, um zur Hin- und Herbewegung relativ zu der Zylinderkopfanordnung (43) entlang einer Achse (B) gelagert zu sein, die in einer gemeinsamen Ebene mit der Längsachse (B) des zweiten Ventiles (102, 99) der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) liegt, die durch die Kipphebelenrichtung (133, 134) betätigt werden.

11. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebeleinrichtung (133, 134) eine dritte Stößeleinrichtung zur Betätitung des dritten Ventiles (99, 102) aufweist.

12. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebeleinrichtung einen ersten Kipphebel (134), der die erste und zweite Stößeleinrichtung trägt, und einen zweiten Kipphebel (133), der die dritte Stößeleinrichtung trägt, aufweist.

13. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stößeleinrichtungen durch einen separaten Kipphebel getragen ist.

14. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (l&sub2;) zwischen der Kipphebelachse (f) und der Längsachse (A) des ersten Ventiles (101) größer ist als der Abstand (l&sub1;) zwischen der Kipphebelachse (f) und der Längsbewegungsachse (B) es zweiten oder dritten Ventiles (99, 102).

15. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Referenz-Kippstellung (c) der Kontaktpunkt (TS2) zwischen dem ventilbetätigenden Stößelabschnitt und dem zugehörigen Betätigungs-Spitzenende des Ventilschaftes (106, 108) des zweiten oder dritten Ventiles (99, 102) von der Kippachse (f) des zugehörigen Kipphebels (138, 143) mit einem Abstand beabstandet ist, der größer ist als der Abstand zwischen der Längsbewegungsachse (B) des Ventiles (99, 102) und der Kippachse (f).

16. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Referenz-Kipposition (C) der Kontaktpunkt (Tc2) zwischen dem ventilbetätigendem Stößelabschnitt und dem zugehörigen Betätigungs-Spitzenende des Ventilschaftes (108) des ersten Ventiles (101) von der Kippachse (f) des zugehörigen Kipphebels (133, 134) mit einem Abstand beabstandet ist, der kleiner ist als der Abstand zwischen der Längsbewegungsachse (A) es Ventiles (101) und der Kippachse (f).

17. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktpunkt des ersten Stößels mit der Spitze des ersten Ventiles (101) auf einer Seite der ersten Längsbewegungsachse (A) liegt, wenn sich das erste Ventil (101) in seiner Schließstellung befindet und sich unter einem gleichen Abstand auf der anderen Seite der ersten Längsbewegungsachse (A) befindet, wenn das erste Ventil (101) in einer vollständig geöffneten Stellung ist.

18. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktpunkt des zweiten Stößels mit der Spitze des zweiten Ventiles (99, 102) auf einer Seite, bezogen auf die zweite Längsbewegungsachse (B), liegt, wenn das zweite Ventil (99, 102) sich in seiner geschlossenen Stellung befindet und unter einem gleichen Abstand auf der anderen Seite, bezogen auf die zweite Längsbewegungsachse (B), ist, während das zweite Ventil (99, 102) sich in seiner vollständig geöffneten Stellung befindet.

19. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Schäfte (106, 107, 108) der ersten und zweiten Ventile (99, 101, 102) unter gleichen Abständen (l&sub1;, l&sub2;) von der Kippachse (f) der zugehörigen Kipphebelwelle (135) angeordnet sind.

20. Ventilsystem für eine Mehrventil-Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebeleinrichtung aufweist ein Paar Kipphebel (133, 134) für einen Satz von drei Einlaßventilen (99, 101, 102), von denen zwei verschieden von dem verbleibenden Ventil (101) geneigt sind, und ein Paar Kipphebel (123) für einen Satz von Auslaßventilen (72), wobei die Kipphebel (133, 134; 123) schwenkbar um Achsen gelagert sind, die sich parallel zu der Achse (E) der Nockenwelle (114) erstrecken, derart, daß die Längsbewegungsachsen (A, B) der Einlaßventile (99, 101, 102) unter unterschiedlichen Abständen (l&sub1;, l&sub2;) von der zugehörigen Kippachse (f) der Kipphebel (133, 134) angeordnet sind.