EP0663515B1 - Vorrichtung zum Ventilspielausgleich - Google Patents

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EP0663515B1
EP0663515B1 EP94119725A EP94119725A EP0663515B1 EP 0663515 B1 EP0663515 B1 EP 0663515B1 EP 94119725 A EP94119725 A EP 94119725A EP 94119725 A EP94119725 A EP 94119725A EP 0663515 B1 EP0663515 B1 EP 0663515B1
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ball
receptacle
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rocker arm
valve
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Rüdiger Dipl.-Ing. Hass
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Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
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Krupp Mak Maschinenbau GmbH
MaK Motoren GmbH and Co KG
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
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    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
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    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/01—Absolute values

Definitions

  • the invention relates to a device for valve clearance compensation of intake and exhaust valves of an internal combustion engine for timing adjustment via a rocker arm, a bumper with a bearing element being mounted in a receptacle of the rocker arm between the rocker arm and a rocker arm of a valve train.
  • Eccentrics on a rocker arm axis are known for adjusting the timing of intake and exhaust valves.
  • the valve clearance changes at the same time. Adjustment of the valve may be necessary if the change in valve clearance has not been taken into account by a corresponding run-up curve of the control cam on a camshaft.
  • Such rocker arm geometries with often different bumper lengths for the intake and exhaust valves and small valve clearance changes cannot be accommodated in the engine due to their design.
  • a device for valve clearance compensation in an internal combustion engine in which a bumper has a bearing on a fluid bed both in the rocker arm and in the rocker arm element, which is provided in a semicircular recess in the bumper and in the rocker arm element is.
  • the object of the invention is to provide an automatic valve lash adjuster via a device between a bumper and a rocker arm.
  • valve lash change can be compensated for by a simple construction of the mounting of the bumper in the rocker arm as a hydraulic bearing.
  • the receptacle is connected to a supply channel for hydraulic oil, which is connected to the lubricating oil circuit of the engine.
  • pressure can build up between a bearing element of the bumper and its reception in the rocker arm in accordance with the position of the cam contour relative to the roller on the rocker arm.
  • the bearing element advantageously consists of a ball, with a feed channel for receiving the ball being provided with a check valve as a ball or cone, depending on the type of motor, or the feed channel is only designed as a channel with a relatively small diameter.
  • the bumper in the receptacle on the rocker arm can be provided with a dome-shaped recess.
  • a spherical zone connects to the side of this recess as a supporting area.
  • the valve clearance compensation device is provided between a bumper 1 and a rocker arm 2 of a valve train of an internal combustion engine.
  • the rocker arm 2 is held by a roller 4 on the cam 5 of a camshaft of the engine.
  • the rocker arm 2 can be adjusted toward the cam 5 via an eccentric adjustment device 6.
  • the bumper 1 is supported in a hydraulic receptacle 7 on the rocker arm 2 with one end 8 and with the other end 9 turned away in the rocker arm 10. This acts with its lever end 11 on a valve 12. The simultaneous actuation of two valves is shown.
  • the bumper 1 has at the end 8 a bearing element which is designed as a ball 13, as shown in FIG. 2.
  • the ball 13 is held in a ball socket 15 which has a supply channel 16; 16a for hydraulic oil.
  • This channel is connected to a lubricating oil circuit of the engine and has a check valve 17, which consists of a ball 18 or a cone element.
  • the ball socket 15 is designed with a gap of the same width a, as shown in FIGS. 2 to 4.
  • the ball socket can also be provided with a carrot-shaped depression 20 according to FIG. 4.
  • a support area 21 and 22 for the ball 13 of the bumper 1 extends over an angular range c and d on both sides of the recess 20.
  • the roller 4 When the device is functioning, the roller 4 is located on a base circle G of the cam 5. Lubricating oil can be supplied via the lubricating oil circuit of the engine via the feed channel 16; 16a and the check valve 17 penetrate into the narrow gap 25 between ball socket 15 and ball 13.
  • the bumper 1 is moved against the rocker arm 10 and braced hydraulically.
  • the ball 13 with the diameter d is fitted very closely in the cylindrical diameter d into the cylindrical bore 26 adjoining the ball socket 15, as a result of which stable pressure conditions are achieved.
  • the valve 12 is actuated via the contour of the cam 5.
  • the pressure rises in the gap space 25.
  • the feed channel 16; 16a closed by the ball 18 or the cone (very small stroke design). Due to the short time and the small annular gap cross section in the cylindrical area, very little lubricating oil can escape.
  • the dimension z between the bottom of the ball span 15 and the highest elevation of the ball 13 is reduced slightly in this period.
  • the roller 4 is again on the base circle G.
  • the bumper 1 is relaxed.
  • Lubricating oil can again via the feed channel 16; 16a are replenished. Approximately 2.5 times the valve actuation time is available for the lubricating oil make-up.
  • the check valve 17 can be omitted because of the inertia.
  • the bumper mounting can then be designed according to FIG. 3 with a relatively small diameter feed channel 16.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ventilspielausgleich von Ein- und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine bei Steuerzeitenverstellungen über einen Schwinghebel, wobei zwischen dem Schwinghebel und einem Kipphebel eines Ventiltriebs eine Stoßstange mit einem Lagerelement in einer Aufnahme des Schwinghebels gelagert ist.
  • Es sind zur Steuerzeitenverstellung von Ein- und Auslaßventilen Exzenter auf einer Schwinghebelachse bekannt. Durch ein Verschieben des Schwinghebels mittels des Exzenters gegenüber einem Steuernocken verändert sich gleichzeitig das Ventilspiel. Eine Nachstellung des Ventils kann dann erforderlich werden, wenn die Ventilspielveränderung nicht durch eine entsprechende Auflaufkurve des Steuernockens auf einer Nockenwelle berücksichtigt worden ist. Solche Schwinghebelgeometrien mit häufig unterschiedlichen Stoßstangenlängen für die Ein- und Auslaßventile und geringen Ventilspiel änderungen sind bauartbedingt nicht im Motor unterzubringen.
  • Aus der Zeitschrift Schipbuilding & Marine Engineering International Bd.101, 01.09.1978 Maidstone-GB, Seiten 411 - 415, "two stege turbocharged high speed engines", ist eine Vorrichtung zur Steuerzeitenverstellung über einen Schwinghebel einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zwischen dem Schwinghebel und einem Kipphebel eines Ventiltriebs eine Stoßstange in einer Lagerung des Schwinghebels gehalten ist.
  • Desweiteren ist aus der FR-A-10 90 322 eine Vorrichtung zum Ventilspielausgleich in einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Stoßstange sowohl im Schwinghebel als auch im Kipphebelelement eine Lagerung auf einem Flüssigkeitsbett aufweist, welches in einer halbkreisförmigen Ausnehmung in der Stoßstange sowie im Kipphebelelement vorgesehen ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es einen selbsttätig wirkenden Ventilspielausgleich über eine Vorrichtung zwischen einer Stoßstange und einem Schwinghebel zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch eine einfache bauliche Ausbildung der Aufnahme der Stoßstange im Schwinghebel als Hydraulik-Lager, eine Ventilspiel-Veränderung ausgeglichen werden kann. Hierzu ist die Aufnahme mit einem Zuführkanal für Hydrauliköl verbunden, der an den Schmierölkreislauf des Motors angeschlossen ist. Somit kann ein Druckaufbau zwischen einem Lagerelement der Stoßstange und seiner Aufnahme im Schwinghebel entsprechend der Stellung der Nockenkontur zur Rolle am Schwinghebel erfolgen.
  • Das Lagerelement besteht in vorteilhafter Weise aus einer Kugel, wobei ein Zuführkanal zur Aufnahme der Kugel je nach Art des Motors mit einem Rückschlagventil als Kugel oder Kegel versehen ist, oder der Zuführkanal ist nur als ein im Durchmesser relativ kleiner Kanal ausgeführt.
  • Zur gleichzeitigen Dämpfung der Stoßstange in der Aufnahme am Schwinghebel kann diese mit einer kalottenförmigen Vertiefung versehen sein. Seitlich dieser Vertiefung schließt sich eine Kugelzone als Tragbereich an.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Teilansicht eines Ventiltriebs eines Motors mit einer zwischen einem ventilseitigen Kipphebel und einem nockenseitigen Schwinghebel angeordnete Stoßstange,
    Fig. 2
    eine Ansicht auf den Schwinghebel mit einer hydraulischen Aufnahme der Stoßstange in einer Kugelpfanne mit Öl-, Zuführkanal und Rückschlagventil,
    Fig. 3
    eine Darstellung des Zuführkanals ohne Rückschlagventil und
    Fig. 4
    eine Darstellung einer Aufnahme der Stoßstange mit einem Dämpf- und einem Tragbereich.
  • Die Vorrichtung zum Ventilspielausgleich ist zwischen einer Stoßstange 1 und einem Schwinghebel 2 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Schwinghebel 2 ist über eine Rolle 4 am Nocken 5 einer Nockenwelle des Motors gehalten. Über eine Exzenterverstelleinrichtung 6 kann der Schwinghebel 2 zum Nocken 5 hin verstellt werden.
  • Die Stoßstange 1 ist in einer hydraulischen Aufnahme 7 am Schwinghebel 2 mit dem einen Ende 8 abgestützt und mit dem anderen abgekehrten Ende 9 im Kipphebel 10 gelagert. Dieser wirkt mit seinem Hebelende 11 auf ein Ventil 12 ein. Dargestellt ist die gleichzeitige Betätigung von zwei Ventilen.
  • Die Stoßstange 1 weist am Ende 8 ein Lagerelement auf, das als Kugel 13 ausgeführt ist, wie Fig. 2 näher zeigt.
  • Die Kugel 13 ist in einer Kugelpfanne 15 gehalten, welche im Mittenzentrum einen einmündenden Zuführkanal 16; 16a für Hydrauliköl besitzt. Dieser Kanal ist mit einem Schmierölkreislauf des Motors verbunden und weist ein Rückschlagventil 17 auf, das aus einer Kugel 18 oder einem Kegelelement besteht.
  • Die Kugelpfanne 15 ist mit einem Spalt gleicher Breite a ausgeführt, wie die Figuren 2 bis 4 zeigen. Zusätzlich kann die Kugelpfanne auch mit einer karlottenförmige Vertiefung 20 gemäß Fig. 4 versehen sein.
  • Diese ist über einen Winkelbereich b von jeweils 30 Grad zu jeder Seite einer Längsmittenebene x-x der Aufnahme 7 ausgeführt. Anschließend hierzu erstreckt sich über einen Winkelbereich c und d zu beiden Seiten der Vertiefung 20 ein Tragbereich 21 und 22 für die Kugel 13 der Stoßstange 1.
  • Bei dieser Ausführung der Kugelpfanne 15 mit einem Traganteil von 2 x 30 Grad und einem zusätzlichen Dämpfungsvolumen von 60 Grad gebildet aus der Kugel 13, wird eine optimale Funktion erreicht. Dieses nachgeschaltete System wirkt in Verbindung mit dem Ventilausgleichssystem derart zusammen, daß eine Spaltdämpfung und eine mit dieser zusammenarbeitende Verdrängungsdämpfung erzielt wird.
  • Bei Funktion der Vorrichtung befindet sich die Rolle 4 auf einem Grundkreis G des Nockens 5. Über den Schmierölkreislauf des Motors kann Schmieröl über den Zuführkanal 16; 16a und das Rückschlagventil 17 in den engen Spaltraum 25 zwischen Kugelpfanne 15 und Kugel 13 dringen. Die Stoßstange 1 wird gegen den Kipphebel 10 verschoben und hydraulisch verspannt. Die Kugel 13 mit dem Durchmesser d ist im zylindrischen Durchmesser d sehr eng in die an die Kugelpfanne 15 anschließende zylindrische Bohrung 26 eingepaßt, wodurch stabile Druckverhältnisse erreicht werden.
  • Über die Kontur des Nockens 5 wird das Ventil 12 betätigt. Der Druck steigt im Spaltraum 25 an. Dadurch wird der Zuführkanal 16; 16a durch die Kugel 18 bzw den Kegel verschlossen (sehr geringe Hubauslegung). Wegen der geringen Zeit und des geringen Ringspaltquerschnittes im zylindrischen Bereich kann nur sehr wenig Schmieröl austreten. Das Maß z zwischen dem Grund der Kugelpanne 15 und der höchsten Erhebung der Kugel 13 wird in diesem Zeitraum gering reduziert.
  • Die Rolle 4 befindet sich wieder auf dem Grundkreis G. Die Stoßstange 1 ist entspannt. Schmieröl kann wieder über den Zuführkanal 16; 16a nachgespeist werden. Für die Schmierölnachspeisung steht ungefähr die 2,5-fache Zeit der Ventilbetätigung zur Verfügung.
  • Bei Motoren mit hoher Drehzahl kann wegen der Trägheit des Rückschlagventils 17 dieses entfallen. Die Stoßstangenlagerung kann dann nach Fig. 3 mit einem im Durchmesser relativ kleinen Zuführkanal 16 ausgebildet werden.
  • Bei Motoren ohne Exzenterverstellung können diese ebenfalls hydraulisch gelagerte Stoßstangen 1 aufweisen. Eine zusätzliche Ventileinstellung ist dann ebenfalls nicht mehr erforderlich.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Ventilspielausgleich von Ein- und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine bei Steuerzeitenverstellungen über einen Schwinghebel (2), wobei zwischen dem Schwinghebel (2) und einem Kipphebel (10) eines Ventiltriebs eine Stoßstange mit einem Lagerelement (13) in einer Aufnahme (7) des Schwinghebels (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (13) aus einer Kugel besteht, die in einer aus einer Kugelpfanne (1) gebildeten Aufnahme (7) hydraulisch abgestützt ist und die Kugelpfanne (15) in eine zylindrische Bohrung (26) ausläuft und die Kugel mit einem Durchmesser (d) im zylindrischen Durchmesser sehr eng in die an die Kugelpfanne (15) anschließende zylindrische Bohrung (26) eingepaßt ist und die Aufnahme (7) einen mit einem Schmierölkreislauf des Motors verbundenen Zuführkanal (16;16a) für das Hydrauliköl in einen Spaltraum (25) der Aufnahme (7) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (16; 16a) ins Mittenzentrum der Kugelpfanne (15) einmündet.
  3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (16a) aus einer Bohrung mit relativ kleinem Durchmesser besteht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (16) mit einem Rückschlagventil (17) versehen ist, das eine Kugel (18) im Kanal (16) umfaßt, die diesen in Abhängigkeit von der Stellung des Schwinghebels (2) auf einem Nocken (5) der Nockenwelle öffnet bzw. schließt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (17) im Zuführkanal (16) aus einem Kegelelement besteht.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelpfanne (15) eine für die Lagerkugel (13) der Stoßstange (1) im Mittenzentrum der Aufnahme angeordnete kalottenförmige Vertiefung aufweist, an die sich eine Kugelzone (c und d) für die Lagerkugel (13) anschließt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kalottenförmige Vertiefung (20) eine Dämpfungsvolumen bildet und sich über einen Winkelbereich (b) von jeweils 30 Grad zu jeder Seite einer Längsmittenebene (x-x) der Aufnahme erstreckt und anschließend jeweils ein Winkelbereich (c und d) zu jeder Seite von 60 Grad als Tragfläche anschließt.
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EP0663515A1 EP0663515A1 (de) 1995-07-19
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