EP0733783B1 - Schwinghebel-Anordnung zur Betätigung eines Hubventils - Google Patents

Schwinghebel-Anordnung zur Betätigung eines Hubventils Download PDF

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EP0733783B1
EP0733783B1 EP96101130A EP96101130A EP0733783B1 EP 0733783 B1 EP0733783 B1 EP 0733783B1 EP 96101130 A EP96101130 A EP 96101130A EP 96101130 A EP96101130 A EP 96101130A EP 0733783 B1 EP0733783 B1 EP 0733783B1
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rocking lever
valve
cam
axis
rocker arm
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Albert Hörl-Liegl
Gerhard Walther
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm

Definitions

  • the invention relates to a rocker arm arrangement for a switchable valve train an internal combustion engine, according to that mentioned in the preamble of claim 1 Type and is based on EP-A-0 416 628.
  • a disadvantage of this construction is an increased space requirement, since the common Axle piece clearly protrudes over the tilt axis.
  • WO-A-800 00 94 there is also a rocker arm arrangement for two with one another couplable rocker arms in connection with a valve lash adjuster described. Contrary to the arrangement in EP-A-0 416 628 these are designed for the operation of only one globe valve.
  • the second rocker arm is arranged in an opening of the first rocker arm and the common Axle piece is on the side facing the globe valve. On the, the side facing away from the lift valve is the first rocker arm on the valve lash adjuster supported.
  • the activation or deactivation of the second Rocker arm is carried out via a magnetic coil and a lever mechanism.
  • the object of the invention is therefore a particularly compact, reliable and simple construction to show with the help of a rocker arm assembly according to the preamble of the main claim an automatic (resting) Valve clearance compensation can be realized.
  • This object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1 solved.
  • This arrangement has both rocker arms the same axis of rotation in one plane. This makes it simple and reliable Kinematic arrangement of the rocker arms realized in an advantageous manner can be built very small. In addition, this arrangement ensures the Another degree of freedom of the rocker arm in the direction of the axis of rotation.
  • FIG. 1 shows a side view
  • FIG. 2 shows a supervision with the omission of the two cams acting on the rocker arms
  • 3 shows section A-A from FIG. 2.
  • Lift valve for example intake valve
  • This globe valve can be opened 1 by a rocker arm arrangement 2, consisting of two rocker arms 2a, 2b during the closing movement of the lift valve 1 as usual by a valve closing spring 3 is initiated.
  • the two rocker arms 2a, 2b are arranged side by side, as in particular Fig. 2 shows, with the first rocker arm 2a forked is formed and quasi encloses the second rocker arm 2b.
  • the first rocker arm 2a acts with its free end 4 directly on the free end of the shaft of the Lift valve 1 on.
  • Each of the rocker arms 2a, 2b acts with its own Cams 8, 8 'together.
  • Two first cams 8 roll on the formed as sliding blocks 9 contact surfaces of the first Rocking lever 2a and call for themselves a relatively small valve lift curve of the lift valve 1 out.
  • a second cam 8 ' on the other hand designed larger valve stroke course and between the two first cams 8 is arranged, acts on the second rocker arm 2b and for this purpose rolls on an Swing lever 2b suitably fastened roller 10.
  • the aim of the described rocker arm arrangement is to be simple 2 for actuating a globe valve 1 automatic valve clearance compensation, in particular a hydraulic valve clearance compensation can be realized.
  • a hydraulic valve clearance compensation can be realized.
  • is only a single rocker arm is provided, so usually an automatic valve clearance compensation realized that this is the only rocker arm of a globe valve on a hydraulic Valve clearance compensation element is supported.
  • the axle piece 13 is in a preferred embodiment of the invention on the receptacle 11 'of the valve clearance compensation element 11 pressed on.
  • the rocker arm 2a, 2b forms the axis piece 13 or its longitudinal axis of symmetry doing the axis of rotation when this rocker arm 2a, 2b deflected under the action of the rotating cams 8, 8 ' become.
  • a torsion leg spring 14 is provided, which a permanent contact between the rocker arm 2b and the cam 8 'assigned to it.
  • this torsion leg spring 14 instead but also another suitable spring element can be used, essentially the cam 8 'arranged opposite to the rocking lever 2b.
  • the locking piston 5 is in the Free end 4 of the first rocker arm 2a mounted.
  • a return spring 15 is provided, which the locking piston 5 usually in the decoupled position holds, d. H. is under the force of the return spring 15 the locking piston 5 completely within of the free end 4 of the first rocker arm 2a, so that the two rocker arms 2a, 2b decoupled from each other are.
  • This state is in Fig. 1 for the lower half and in Fig. 2 for the upper half of the locking piston 5 shown.
  • the locking piston 5 can now Arrow direction 6 partially from the free end 4 of the Rocker arm 2a are pushed out and into the Get the mounting hole 7 in the second rocker arm 2b, as in Fig. 1 for the upper half and in Fig. 2 for the lower half of the locking piston 5 is shown. Then the two rocker arms 2a, 2b are together positively connected or coupled to each other.
  • Hydraulic medium is applied to the second rocker arm 2b opposite side of the locking piston 5 by a Hydraulic channel 16, which is located in the first rocker arm 2a, fed.
  • the hydraulic medium is removed a storage room of the hydraulic, not shown Valve clearance compensation element 11, but the this valve lash compensation element 11 is provided as usual and is known to the person skilled in the art via one in the recording 11 'provided channel bore.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schwinghebelanordnung für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art und geht von der EP-A-0 416 628 aus.
in der Schrift EP-A-0 416 628 ist eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb mit variablen Ventilschließzeiten beschrieben. Diese ist grundsätzlich für den Antrieb von zwei Hubventilen ausgelegt. Ein Nocken einer Nockenwelle drückt auf einen, um eine Kippachse drehenden U-förmigen Kipphebel, dessen zwei Enden je ein Ventil betätigen. Im Inneren des U-förmigen Kipphebels befindet sich ein weiterer, zuschaltbarer Kipphebel, der von einer weiteren Nocke der Nockenwelle, mit einem von dem ersten Nocken unterschiedlichen Hubverlauf, betätigt wird. Der U-förmige Kipphebel und der zuschaltbare Kipphebel besitzen ein gemeinsames Achsstück, welches außerhalb der Kippachse angeordnet ist.
Nachteilig an dieser Konstruktion ist ein erhöhter Platzbedarf, da das gemeinsame Achsstück über die Kippachse deutlich herausragt.
In der WO-A-800 00 94 ist ebenfalls eine Schwinghebelanordnung für zwei miteinander koppelbaren Schwinghebeln in Verbindung mit einem Ventilspielausgleichselement beschrieben. Im Gegensatz zu der Anordnung in der EP-A-0 416 628 ist diese für den Betrieb von nur einem Hubventil ausgelegt. Der zweite Schwinghebel ist in einem Durchbruch des ersten Schwinghebels angeordnet und das gemeinsame Achsstück befindet sich auf der, dem Hubventil zugewandten Seite. Auf der, dem Hubventil abgewandten Seite ist der erste Schwinghebel auf dem Ventilspielausgleichselement abgestützt. Die Zuschaltung bzw. Abschaltung des zweiten Schwinghebels erfolgt über eine Magnetspule und einem Hebelmechanismus.
Auch an dieser Anordnung ist der große Bauraum von Nachteil, der insbesondere für den Stellmechanismus benötigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine besonders kompakte, funktionssichere und einfache Konstruktion aufzuzeigen, mit Hilfe derer an einer Schwinghebel-Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ein selbsttätiger (ruhender) Ventilspielausgleich realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch diese Anordnung besitzen beide Schwinghebel die selbe Drehachse in einer Ebene. Somit ist eine einfache und funktionssichere kinematische Anordnung der Schwinghebel realisiert, die in vorteilhafter Weise sehr klein gebaut werden kann. Darüber hinaus gewährleistet diese Anordnung der Drehachsen einen weiteren Freiheitsgrad der Schwinghebel in Richtung der Drehachse.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, dabei zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht und Fig. 2 eine Aufsicht unter Weglassung der beiden auf die Schwinghebel einwirkenden Nocken, sowie Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein wie üblich angeordnetes Hubventil (beispielsweise Einlaßventil) einer Brennkraftmaschine bezeichnet. Geöffnet werden kann dieses Hubventil 1 durch eine Schwinghebel-Anordnung 2, bestehend aus zwei Schwinghebeln 2a, 2b, während die Schließbewegung des Hubventiles 1 wie üblich durch eine Ventilschließfeder 3 initiiert wird. Die beiden Schwinghebel 2a, 2b sind nebeneinanderliegend angeordnet, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, wobei der erste Schwinghebel 2a gegabelt ausgebildet ist und den zweiten Schwinghebel 2b quasi umschließt. Der erste Schwinghebel 2a wirkt mit seinem freien Ende 4 direkt auf das freie Ende des Schaftes des Hubventiles 1 ein. Ferner ist im freien Ende 4 des ersten Schwinghebels 2a ein Verriegelungskolben 5 gelagert, der vollständig im Schwinghebel 2a liegen kann, der aber alternativ auch auf später noch zu erläuternde Weise gemäß Pfeilrichtung 6 teilweise in eine in der Stirnseite des zweiten Schwinghebels 2b vorgesehene Aufnahmebohrung 7 eingeführt werden kann, wodurch dann die beiden Schwinghebel 2a, 2b aneinander gekoppelt sind.
Jeder der Schwinghebel 2a, 2b wirkt mit einem eigenen Nocken 8, 8' zusammen. Zwei erste Nocken 8 wälzen auf den als Gleitsteine 9 ausgebildeten Kontaktflächen des ersten Schwinghebels 2a ab und rufen für sich alleine betrachtet einen relativ geringen Ventilhubverlauf des Hubventiles 1 hervor. Ein zweiter Nocken 8', der auf einen demgegenüber größeren Ventilhubverlauf hin ausgelegt und zwischen den beiden ersten Nocken 8 angeordnet ist, wirkt auf den zweiten Schwinghebel 2b ein und wälzt hierzu auf einer am Schwinghebel 2b geeignet befestigten Rolle 10 ab. Sind somit die beiden Schwinghebel 2a, 2b aneinander gekoppelt, so wird das Hubventil 1 aufgrund des größeren Hubventilhubverlaufes durch den bzw. entsprechend dem auf den Schwinghebel 2b einwirkenden Nocken 8' betätigt. Im Falle der Entkoppelung der beiden Schwinghebel 2a, 2b hingegen wird das Hubventil 1 alleine vom Schwinghebel 2a bzw. von den auf diesen einwirkenden Nocken 8 betätigt.
Auf einfache Weise soll an der beschriebenen Schwinghebel-Anordnung 2 zur Betätigung eines Hubventiles 1 ein selbsttätiger Ventilspielausgleich, insbesondere ein hydraulischer Ventilspielausgleich realisiert werden. Ist lediglich ein einziger Schwinghebel vorgesehen, so wird üblicherweise ein selbsttätiger Ventilspielausgleich dadurch realisiert, daß sich dieser einzige Schwinghebel eines Hubventiles auf einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement abstützt.
Auch bei der vorliegenden Erfindung ist lediglich ein einziges, dem Hubventil 1 zugeordnetes hydraulisches Ventilspielausgleichselement 11 vorgesehen. Dieses ist wie üblich als Einsteckelement ausgebildet und im lediglich schematisch dargestellten Zylinderkopf 12 der Brennkraftmaschine gelagert. Erfindungsgemäß stützen sich die beiden Schwinghebel 2a, 2b gemeinsam auf diesem hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselement 11 ab. Hierzu trägt dieses ein Achsstück 13, auf dem die beiden Schwinghebel 2a, 2b mit ihren den Nocken 8, 8' bzw. dem Hubventil 1 abgewandten Ende gelagert sind.
Das Achsstück 13 ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf die Aufnahme 11' des Ventilspielausgleichselementes 11 aufgepreßt. Bezüglich der Schwinghebel 2a, 2b bildet das Achsstück 13 bzw. dessen SymmetrieLängsachse dabei die Drehachse, wenn diese Schwinghebel 2a, 2b unter Einwirkung der rotierenden Nocken 8, 8' ausgelenkt werden. Während dabei der Schwinghebel 2a durch das Hubventil 1 bzw. die Ventilschließfeder 3 gegen dessen zugeordnete Nocken 8 gepreßt wird, ist für den zweiten Schwinghebel 2b eine Torsions-Schenkelfeder 14 vorgesehen, die einen dauernden Kontakt zwischen dem Schwinghebel 2b sowie dem diesem zugeordneten Nocken 8' gewährleistet. Hierzu ist diese Torsions-Schenkelfeder 14, anstelle derer aber auch ein anderes geeignetes Federelement eingesetzt werden kann, im wesentlichen dem Nocken 8' gegenüberliegend am Schwinghebel 2b angreifend angeordnet.
Wie bereits erwähnt ist der Verriegelungskolben 5 im freien Ende 4 des ersten Schwinghebels 2a gelagert. Dabei ist eine Rückzugfeder 15 vorgesehen, die den Verriegelungskolben 5 üblicherweise in der entkoppelten Stellung hält, d. h. unter Krafteinwirkung der Rückzugfeder 15 befindet sich der Verriegelungskolben 5 vollständig innerhalb des freien Endes 4 des ersten Schwinghebels 2a, so daß die beiden Schwinghebel 2a, 2b voneinander entkoppelt sind. Dieser Zustand ist in Fig. 1 für die untere Hälfte und in Fig. 2 für die obere Hälfte des Verriegelungskolbens 5 dargestellt. Durch Beaufschlagung des dem zweiten Schwinghebel 2b abgewandten Ende des Verriegelungskolbens 5 mit einem geeigneten Hydraulikmedium unter ausreichend hohem Druck kann nun der Verriegelungskolben 5 gemäß Pfeilrichtung 6 teilweise aus dem freien Ende 4 des Schwinghebels 2a ausgeschoben werden und dabei in die Aufnahmebohrung 7 im zweiten Schwinghebel 2b gelangen, wie dies in Fig. 1 für die obere Hälfte und in Fig. 2 für die untere Hälfte des Verriegelungskolbens 5 gezeigt ist. Dann sind die beiden Schwinghebel 2a, 2b miteinander formschlüssig verbunden bzw. aneinander angekoppelt.
Das zur Verschiebung des Verriegelungskolbens 5 benötigte Hydraulikmedium wird auf die dem zweiten Schwinghebel 2b abgewandte Seite des Verriegelungskolbens 5 durch einen Hydraulikkanal 16, der sich im ersten Schwinghebel 2a befindet, zugeführt. Entnommen wird dabei das Hydraulikmedium einem nicht gezeigten Vorratsraum des hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementes 11, der aber an diesem Ventilspiel-Ausgleichselement 11 wie üblich vorgesehen und dem Fachmann bekannt ist, über eine in der Aufnahme 11' vorgesehene Kanalbohrung. Durch Anlegen eines unterschiedlichen hydraulischen Druckes in diesem Vorratsraum können somit die beiden Schwinghebel 2a, 2b aneinander angekoppelt oder voneinander entkoppelt werden. Jedoch kann dies sowie weitere Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Stets erhält man mit der beschriebenen Schwinghebel-Anordnung 2 einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der auf konstruktiv einfache Weise einen einfachen Fertigungstoleranzenausgleich bietet, geringe reduzierte Massen enthält, als Vormontageeinheit ausbildbar ist und lediglich wenig Bauraum beansprucht.

Claims (5)

  1. Schwinghebelanordnung (2) für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bestehend aus
    einem ersten Schwinghebel (2a) und einem zweiten Schwinghebel (2b),
    einem ersten Nocken (8) und einem zweiten Nocken (8'),
    einem Ventilspielausgleichselement (11),
    und zumindest einem Ventil (1), wobei
    der erste Schwinghebel (2a) um eine erste Drehachse drehbeweglich auf dem Ventilspielausgleichselement (11) gelagert ist und sich der erste Schwinghebel (2a) an dem der ersten Drehachse abgewandten Ende auf einem Ventil abstützt und
    der zweite Schwinghebel (2b) mit dem ersten Schwinghebel (2a) koppelbar ist und
    der zweite Schwinghebel (2b) um ein, mit dem ersten Schwinghebel (2a) gemeinsames Achsstück (13), das eine zweite, zur ersten Drehachse parallele Drehachse bildet, drehbar gelagert ist und
    der erste Nocken (8), mit einer von dem zweiten Nocken (8') unterschiedlichen Nockenerhebung, in Ventilöffnungsrichtung auf den ersten Schwinghebei (2a) und der zweite Nocken (8') in Ventilöffnungsrichtung auf den zweiten Schwinghebel (2b) einwirkt,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse in dem gemeinsamen Achsstück (13) die einzige Drehachse für beide Schwinghebel (2a, 2b) ist und das Ventilspielausgleichselement (11) ein hydraulisches Ventifspielausgleichselement ist.
  2. Schwinghebel-Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Achsstück (13) auf die Aufnahme (11') des Ventilspiel-Ausgleichselementes (11) aufgepreßt ist.
  3. Schwinghebel-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein die Koppelung bewerkstelligender Verriegelungskolben (5) gegen Federkraft durch ein über die Schwinghebel-Lagerstelle zugeführtes Hydraulikmedium bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium dem Vorratsraum des hydraulischen Ventilspielausgleichselementes (11) entnommen wird.
  4. Schwinghebelanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Schwinghebel (2b) auf der dem Nocken (8') gegenüberliegenden Seite ein insbesondere als Torsionsschenkelfeder (14) ausgebildetes Federelement angreift.
  5. Schwinghebel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwinghebel (2a) gegabelt ausgebildet ist und den zweiten Schwinghebel (2b) umgreift.
EP96101130A 1995-03-20 1996-01-26 Schwinghebel-Anordnung zur Betätigung eines Hubventils Expired - Lifetime EP0733783B1 (de)

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