EP1664491A1 - Ventiltrieb - Google Patents

Ventiltrieb

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Publication number
EP1664491A1
EP1664491A1 EP04741147A EP04741147A EP1664491A1 EP 1664491 A1 EP1664491 A1 EP 1664491A1 EP 04741147 A EP04741147 A EP 04741147A EP 04741147 A EP04741147 A EP 04741147A EP 1664491 A1 EP1664491 A1 EP 1664491A1
Authority
EP
European Patent Office
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rocker arm
valve
steel
valve train
train according
Prior art date
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Application number
EP04741147A
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English (en)
French (fr)
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EP1664491B1 (de
Inventor
Günter EISENHARDT
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IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1664491A1 publication Critical patent/EP1664491A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1664491B1 publication Critical patent/EP1664491B1/de
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    • 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
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
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    • F01L1/182—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
    • F01L1/183—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft of the boat type
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    • F01L2001/187—Clips, e.g. for retaining rocker arm on pivot
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L2001/188—Fulcrums at upper surface
    • 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
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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
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a valve train for four-stroke engines, in particular according to the preamble of patent claim 1.
  • rocker arms for actuating the valves, which are mounted on a common rocker arm shaft. Because of the different position of the valves, different rocker arms are required.
  • hydraulic play compensation elements arranged on the valve-side end of the rocker arm increase its polar moment of inertia.
  • reinforced valve springs are required, which result in a strengthening and possibly hardening of the rocker arm shaft.
  • Hydro elements for valve clearance compensation which have an outer piston open on one side with a support ball formed integrally at its closed end and an inner piston open on one side, which is guided in the outer piston and is in flow connection with a high-pressure chamber of the same via a spring-loaded ball valve;
  • a pressure oil line which is arranged in the longitudinal extension of the rocker arm frame at the level of the open end of the hydraulic elements
  • the invention is therefore based on the object of creating a valve train for four-stroke engines with preferably four valves per cylinder, which is characterized by cost-effective production and assembly.
  • the steel disc located at the bottom of the blind hole serves, among other things, as a stop for the inner piston of the hydraulic element and thus prevents possible wear of the rocker arm frame there.
  • the diameter of the steel discs preferably corresponds to that of the blind holes and that the pressure oil line is designed as a pressure oil bore, the center line of which preferably affects the circumference of the center plane of the steel discs of the offset hydraulic elements.
  • valves are rotated around the cylinder axis. This allows the swirl channels to be positioned better.
  • This valve position results in an offset of the adjacent steel sheet rocker arms and their hydraulic elements. Due to the position of the pressure oil bore according to the invention, the steel disks of the offset hydraulic elements are evenly loaded with pressure oil on their near-ground and far-away sides strikes and thus ensures their function.
  • applications are also conceivable in which a higher or a lower position of the pressure oil bore is advantageous.
  • suitable grooves are preferably arranged radially on the top and bottom of the steel disks, which cause the pressure oil bore to be connected to ventilation bores and to interior spaces of the inner pistons.
  • the air of the pressure oil that accumulates in the upper region of the pressure oil bore is discharged through the grooves arranged on the upper side of the disks with a low oil leakage flow to the vent holes preferably arranged in the center line of the hydraulic elements in the rocker arm frame.
  • the low-air pressure oil from the lower area of the pressure oil bores reaches the interior of the inner piston via the grooves on the underside of the steel discs, from where it flows into a high-pressure chamber of the outer piston via a spring-loaded ball valve when the valve clearance is compensated.
  • the outside of the inner pistons has a first circumferential groove in the area of overlap with the inside of the outer pistons, which is connected to the interior of the inner pistons via a radial bore. In this way, the low-air leakage oil from the high-pressure chamber of the outer pistons is collected in the circumferential groove of the inner pistons and returned to the interior of the inner pistons via the radial bore.
  • a second circumferential groove with a snap ring is arranged on the outer circumference of the outer bulb in the region of the open end thereof, which snap-in ring engages in a third circumferential groove in the end region of the blind holes.
  • the cross section of the deep-drawn sheet steel rocker arm is designed as an upwardly open U-shaped profile with a profile base into which the spherical cap is stamped and that the sheet steel rocker arm on the outside of the profile base is a contact element for the valve stems at the valve-side end a cylindrical shape with minimal transverse crowning is provided, the center line of which is parallel to the tilt axis of the sheet steel rocker arm.
  • the largest part of the hydraulic element can be accommodated in the open U-profile of the sheet steel rocker arm.
  • the cylindrical reshaping with the minimum transverse crowning and the guide rails are molded into the profile base without additional manufacturing and installation space.
  • construction height and construction costs are considerably saved.
  • a low polar moment of inertia of the sheet steel rocker arm is achieved about its tilt axis and simple lateral guidance of the same is achieved by the guide rails guided on the valve stems.
  • An alternative to the guide rails is extended side walls that are bent down and back and welded to the profile floor.
  • FIG. 1 shows a partial cross section AA of Figure 2 by a sheet steel rocker arm according to the invention, which is fixed to a rocker arm frame;
  • Figure 2 is a plan view of part of the rocker arm frame of Figure 1 with the sheet steel rocker arm attached thereto;
  • Figure 3 is a front view of the rocker arm frame with attached steel sheet rocker arms
  • Figure 4 is a partial view of the underside of the rocker arm frame with attached steel sheet rocker arms.
  • a longitudinal section A-A (see Figure 2) is shown by a sheet steel rocker arm 1, which is suspended from a rocker arm part 2.
  • the sheet steel rocker arm 1 is designed as a two-armed lever. It is driven by a camshaft (not shown) via a cylindrical, needle-bearing-mounted roller 3, is supported on the rocker arm frame 2 via a spherical cap 4 and a supporting ball 5 of a hydraulic element 6, and acts on the valve stems, which are also not shown, via a cylindrical shape 7 with minimal transverse crowning.
  • the hydraulic elements 6 serve to compensate for the valve clearance. They are guided in blind holes 8 in the light metal of the rocker arm frame 2.
  • the hydraulic elements 6 have a hollow cylindrical outer piston 9 made of steel, the closed end of which is integral with the seal. support ball 5 is formed.
  • a steel inner bulb 10 is guided with a sealing play, the open end of which is supported on a steel disk 11 at the bottom of the blind bore 8 and the closed end of which is in flow connection with a high-pressure chamber 13 of the outer bulb 9 via a spring-loaded ball valve 12 arranged there ,
  • the hydraulic elements 6 are supplied with pressure oil via a pressure oil bore 14 which extends in the longitudinal direction of the rocker arm frame 2 and whose center line affects the circumference of the center plane of the steel disks 11. Because of this position of the pressure oil bore 14, the near-ground and far-away sides 15, 16 of the steel disks 11 are supplied with pressure oil.
  • Fine radial grooves 29, not shown, are arranged on both sides 15, 16 of the steel disks 11.
  • the grooves 29 on the side 16 of the steel disk 11 remote from the ground serve to supply an interior 18 of the inner piston 10 with largely air-free pressure oil from the lower region of the pressure oil bore 14.
  • the outer piston 9 sucks from the interior 18 when the inlet and outlet valves are closed while the valve clearance compensation by the force of a pressure spring 19 arranged in the high-pressure chamber 13, pressure oil via the ball valve 12 into the high-pressure chamber 13. This pressure oil is under high pressure due to the actuating forces when the valve is opened and flows into the sealing gap between the outer and inner pistons 9, 10.
  • the outer bulb 9 has a second circumferential groove 22 on the outer circumference in the region of the open end, in which a snap ring 23 is located. This engages in a third groove 24, which is machined in the region of the bottom end of the blind hole 8 in this. This creates a partially positive connection between the rocker arm frame 2 and the hydraulic element 6, which prevents the rocker arm from falling out of the rocker arm frame 2 and thereby enables simple mounting of the valve train.
  • the height of the third groove 24 corresponds to the maximum adjustment path of the hydraulic element 6. It also serves to distribute the pressure oil over the circumference of the hydraulic elements 6 and the steel disks 11.
  • the sheet steel rocker arm 1 is designed as an upwardly open, deep-drawn U-profile with a profile base 25.
  • the cap 4 for the support ball 5 is stamped into the profile base 25 and is part of the same.
  • the inside of the dome 4 is designed as a so-called Gothic profile with several merging radii, which the support ball 5 offers a maximum contact area.
  • the center line of the cylindrical shape 27 is arranged parallel to the tilt axis of the sheet steel rocker arm 1.
  • the low transverse crowning of the cylindrical formations 27, in conjunction with the cylindrical rollers running on the camshaft and the calottes 4 which freely adjust around the support balls 5, offers a movement of the sheet steel rocker arm 1 about its longitudinal axis which compensates for all positional tolerances of the valve drive.
  • Two parallel guide rails 28 with a rectangular cross section and at a distance from the diameter of the valve stems and in the tilting direction of the sheet steel rocker arm 1 are integrally formed on the outside 26 of the profile base 25 in the region of the cylindrical formations 27 and their contour. This ensures simple and effective lateral guidance of the sheet steel rocker arm 1 via the valve stems.
  • the hydraulic elements 6 locked in the rocker arm frame 2 are captively connected to the steel sheet rocker arm 1 by retaining clips 30, which engage both in openings 31, 32 in the profile base 25 and in a fourth circumferential groove 33 at the transition from the support ball 5 to the outer piston 9. This results in an assembly-friendly unit of rocker arm frame 2 and steel sheet rocker arms 1.
  • the steel sheet rocker arms 1 are, as can be seen from all the figures, arranged offset according to the position of the valves but designed the same.
  • the camshafts, not shown, have a position with respect to the rollers 3 with half the lateral offset of the sheet steel rocker arms 1.
  • FIG. 2 shows a plan view of a part of the rocker arm frame 2 with attached steel sheet rocker arms 1 and the position information of the sectional plane A-A.
  • the first and second strips 34, 35 are connected in one piece by a first web 36.
  • the screw positions 27 of the screws for fastening the rocker arm frame 2 to the cylinder head and the ventilation bores 17 are also shown.
  • the length and lateral offset of the sheet steel rocker arms 1 are clearly recognizable.
  • FIG. 3 shows a front view of the rocker arm frame 2 with attached steel sheet rocker arms 1.
  • the closed pressure oil bores 14 can be seen.
  • FIG. 4 shows a partial view of the underside of the rocker arm frame 2 with attached steel sheet rocker arms 1.
  • the first and second webs 36, 37 and the screw positions 27 of the screws required for screwing onto the cylinder head are shown.
  • the bottom view of the sheet steel rocker arm 1 shows the cylindrical roller 3, the outside view of the spherical cap 4, which, like the cylindrical shape 7 and the guide rails 28, will be formed by plastic deformation of the profile base 25.
  • the retaining clips 30 are engaged, which are used on the top of the sheet steel rocker arm 1 to connect it to the hydraulic element 6, which in turn is connected to the rocker arm frame 2 by the snap ring 23.
  • the hydraulic elements 6 are captively connected by snap rings 23 to the rocker arm frame 2 and by retaining clips 30 to the steel plate rocker arms 1, which results in simple assembly of the pre-completed rocker arm frame 2;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb, insbesondere für Viertaktmotoren mit folgenden Bauelementen: ein Kipphebelgestell (2) mit zwei Leisten (34, 35) zur Aufnahme von Kipphebeln; Hydroelemente (6); ein Stahlblechteil, das zwischen den Hydroelementen (6) und dem Kipphebelgestell (2) angeordnet ist; eine Druckölleitung; gleich ausgebildete tiefgezogene Stahlblechkipphebel (1) mit U-förmigem Querschnitt, zylindrischer Rolle, einer Kalotte (4) für eine Abstützkugel (5) des Hydroelements (6) und mit Kontaktelementen für die Ventilschäfte der Ein- und Auslassventile. Die Fertigungskosten der Stahlblechkipphebel werden erfindungsgemäss dadurch gesenkt, dass die Aussenkolben (9) der Hydroelemente (6) in Sackbohrungen (8) des Kipphebelgestells (2) geführt sind und dass am Boden der Sackbohrungen (8) eine Stahlscheibe (11) als Anschlag für den Innenkolben (10) angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Ventiltrieb Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Viertaktmotoren, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Bei Viertaktmotoren mit vier Ventilen ist es üblich, zur Betätigung der Ventile Kipphebel zu verwenden, die auf einer gemeinsamen Kipphebelwelle gelagert sind. Wegen der unterschiedlichen Lage der Ventile sind dadurch unterschiedliche Kipphebel erforderlich.
Hinzu kommt, dass hydraulische Spielausgleichselemente am ventilseitigen Ende der Kipphebel angeordnet dessen polares Trägheitsmoment erhöhen. Dadurch werden verstärkte Ventilfedern erforderlich, die eine Verstärkung und ggf. Härtung der Kipphebelwelle zur Folge haben.
Außerdem benötigen die im Kipphebel eingebauten hydraulischen Spielausgleichselemente eine aufwändige Druckölversorgung mit vollbearbeiteten Druckölleitungen. Alle obigen Maßnahmen bedingen einen hohen Fertigungsaufwand. In der PCT-Anmeldung WO 00/20730 ist ein gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik verbesserter Ventiltrieb für Viertaktmotoren beschrieben, der die folgenden Bauelemente aufweist:
- ein einteilig und in Leichtmetall ausgeführtes Kipphebelgestell, mit zwei durch Stege verbundene Leisten zur Aufnahme der Kipphebel;
- Hydroelemente zum Ventilspielausgleich, die einen einseitig offenen Außenkolben mit einer an dessen geschlossenem Ende einstückig ausgebilde- ten Abstützkugel und einen einseitig offenen Innenkolben aufweisen, der im Außenkolben geführt ist und mit einem Hochdruckraum des selben über ein federbelastetes Kugelventil in Strömungsverbindung steht;
- ein Stahlblechteil, das zwischen dem Hydroelement und dem Kipphebelge- stell angeordnet ist;
- eine Druckölleitung, die in Längserstreckung des Kipphebelgestells in Höhe des offenen Endes der Hydraulikelemente angeordnet ist;
- für alle Ventile gleich ausgebildete, tiefgezogene Stahlblechkipphebel mit einem U-förmigen Querschnitt und mit nadelgelagerten, zylindrischen Rollen für mindestens eine Nockenwelle sowie mit einer Kalotte für die Abstützkugel und mit Kontaktelementen für die Ventilschäfte der Ein- und Auslassventile.
Trotz der durch obige Bauelemente erzielten Verbesserungen bleiben noch zahlreiche Forderungen bezüglich geringer Fertigungs- und Montagekosten unerfüllt. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen Ventiltrieb für Viertaktmotoren mit vorzugsweise vier Ventilen pro Zylinder zu schaffen, der sich durch kostengünstige Fertigung und Montage auszeichnet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Außenkolben der Hydroelemente direkt in Sacklochbohrungen des Leichtmetall-Kipphebelgestells geführt sind, wird eine optimale Gleit- paarung erzielt und die im Stand der Technik verwendeten stählernen Führungsbüchsen können kostensparend entfallen.
Die am Boden der Sacklochbohrung angeordnete Stahlscheibe dient unter anderem als Anschlag für den Innenkolben des Hydroelements und verhindert so den dort möglichen Verschleiß des Kipphebelgestells.
Von Vorteil ist, dass der Durchmesser der Stahlscheiben vorzugsweise dem der Sacklochbohrungen entspricht und dass die Druckölleitung als Druckölbohrung ausgebildet ist, deren Mittellinie den Umfang der Mittenebene der Stahl- Scheiben der versetzt angeordneten Hydroelemente vorzugsweise tangiert.
Bei modernen Dieselmotoren sind die Ventile um die Zylinderachse verdreht angeordnet. Dadurch können die Drallkanäle besser positioniert werden. Diese Ventillage hat einen Versatz der jeweils benachbarten Stahlblechkipphebel und deren Hydroelemente zur Folge. Durch die erfindungsgemäße Lage der Druckölbohrung werden die Stahlscheiben der versetzten Hydroelemente gleichmäßig auf deren bodennahen und bodenfernen Seiten mit Drucköl be- aufschlagt und so deren Funktion sichergestellt. Es sind aber auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen eine höhere oder eine tiefere Lage der Druckölbohrung vorteilhaft ist.
Zur Funktionssicherheit der Hydroelemente dienen auf der Ober- und Unterseite der Stahlscheiben vorzugsweise radial angeordnete, passende Rillen, die eine Verbindung der Druckölbohrung mit Entlüftungsbohrungen und mit Innenräumen der Innenkolben bewirken.
Die sich im oberen Bereich der Druckölbohrung ansammelnde Luft des Drucköls wird durch die auf der Oberseite der Scheiben angeordneten Rillen mit einem geringen Ölleckagestrom zu den vorzugsweise in der Mittellinie der Hydroelemente im Kipphebelgestell angeordneten Entlüftungsbohrungen abgeführt. Das luftarme Drucköl aus dem unteren Bereich der Druckölbohrungen gelangt über die Rillen der Unterseite der Stahlscheiben in den Innenraum der Innenkolben, von wo aus es über ein federbelastetes Kugelventil beim Ausgleich des Ventilspiels in einen Hochdruckraum des Außenkolbens strömt.
Es hat Vorteile, dass die Außenseite der Innenkolben im Überdeckungsbereich mit der Innenseite der Außenkolben eine erste Umfangsnut aufweist, die über eine Radialbohrung mit dem Innenraum der Innenkolben verbunden ist. Auf diese Weise wird das luftarme Leckageöl aus dem Hochdruckraum der Außenkolben in der Umfangsnut der Innenkolben gesammelt und über die Radialbohrung in den Innenraum der Innenkolben rückgeführt.
Von Vorteil ist auch, dass am Außenumfang der Außenkolben im Bereich von deren offenem Ende eine zweite Umfangsnut mit einem Sprengring angeordnet ist, der in eine dritte Umfangsnut im Endbereich der Sacklochbohrungen einrastet. Dadurch wird der mit dem Stahlblechkipphebel verbundene Außenkol- ben der Hydroelemente mit dem Kipphebelgestell verrastet. Auf diese Weise ist das Kipphebelgestell mit sämtlichen daran befestigten Kipphebeln eine leicht handhabbare Vormontageeinheit. Für die Verstellfunktion der Hydroelemente ist es erforderlich, dass die Länge der dritten Umfangsnut zumindest dem Verstellweg der Hydroelemente entspricht.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, dass der Querschnitt des tiefgezogenen Stahlblechkipphebels als ein nach oben offenes U-Profil mit einem Profilboden ausgebildet ist, in den die Kalotte eingeprägt ist und dass als Kontaktelement für die Ventilschäfte am ventilseitigen Ende der Stahlblechkipphebel auf der Außenseite des Profilbodens eine zylindrische Ausformung mit minimaler Querballigkeit vorgesehen ist, deren Mittellinie parallel zur Kippachse des Stahlblechkipphebels liegt.
In dem oben offenen U-Profil des Stahlblechkipphebels findet der größte Teil des Hydroelements Platz. Im Profilboden werden neben der Kalotte die zylin- derförmigen Umformungen mit der minimalen Querballigkeit und die Führungsschienen ohne zusätzlichen Fertigungs- und Bauraumaufwand eingeformt. Dadurch wird im Vergleich zu dem im Stand der Technik angegebenen, oben geschlossenen U-Profil erheblich an Bauhöhe und Baukosten gespart. Außerdem wird ein geringes polares Trägheitsmoment des Stahlblechkipphebels um seine Kippachse erzielt und eine einfache Seitenführung des selben durch die an den Ventilschäften geführten Führungsschienen erreicht.
Eine Alternative zu den Führungsschienen besteht in verlängerten Seitenwän- den die nach unten und zurück gebogen und mit dem Profilboden verschweißt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen: Figur 1 einen Teilquerschnitt A-A der Figur 2 durch einen erfindungsgemäßen Stahlblechkipphebel, der an einem Kipphebelgestell befestigt ist;
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Kipphebelgestells von Figur 1 mit dem daran angehängten Stahlblechkipphebel;
Figur 3 eine Vorderansicht des Kipphebelgestells mit angehängten Stahiblechkipphebeln;
Figur 4 eine Teilansicht der Unterseite des Kipphebelgestells mit angehängten Stahiblechkipphebeln.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist ein Längsschnitt A-A (siehe Figur 2) durch einen Stahlblechkipphebel 1 dargestellt, der an einem Kipphebelgesteil 2 aufgehängt ist.
Der Stahlblechkipphebel 1 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet. Er wird von einer nicht dargestellten Nockenwelle über eine zylindrische, nadelgelagerte Rolle 3 angetrieben, stützt sich über eine Kalotte 4 und eine Abstützkugel 5 eines Hydroelements 6 auf dem Kipphebelgestell 2 ab und beaufschlagt über eine zylindrische Ausformung 7 mit minimaler Querballigkeit die ebenfalls nicht dargestellten Ventilschäfte.
Die Hydroelemente 6 dienen dem Ausgleich des Ventilspiels. Sie sind in Sacklochbohrungen 8 im Leichtmetall des Kipphebelgestells 2 geführt.
Die Hydroelemente 6 weisen einen einseitig offenen, hohlzylindrischen Außenkolben 9 aus Stahl auf, dessen geschlossenes Ende einstückig mit der Ab- stützkugel 5 ausgebildet ist. Im Inneren des Außenkolbens 9 ist ein stählerner Innenkolben 10 mit Dichtspiel geführt, dessen offenes Ende sich auf einer Stahlscheibe 11 am Boden der Sacklochbohrung 8 abstützt und dessen geschlossenes Ende über ein dort angeordnetes, federbelastetes Kugelventil 12 mit einem Hochdruckraum 13 des Außenkolbens 9 in Strömungsverbindung steht.
Die Druckölversorgung der Hydroelemente 6 erfolgt über eine Druckölbohrung 14, die sich in Längsrichtung des Kipphebelgestells 2 erstreckt und deren Mit- tellinie den Umfang der Mittenebene der Stahlscheiben 11 tangiert. Aufgrund dieser Lage der Druckölbohrung 14 werden die bodennahe und bodenferne Seite 15, 16 der Stahlscheiben 11 mit Drucköl versorgt.
Auf beiden Seiten 15, 16 der Stahlscheiben 11 sind nicht dargestellte, feine radiale Rillen 29 angeordnet. Die Rillen 29 der bodennahen Seite 15 führen lufthaltiges Drucköl, das sich im oberen Bereich der Druckölbohrungen 14 angesammelt hat, zu einer Entlüftungsbohrung 17, die in der Mittellinie der Sacklochbohrung 8 angeordnet ist, von deren Boden ausgeht und in den Ventiltriebsraum mündet.
Die Rillen 29 auf der bodenfernen Seite 16 der Stahlscheibe 11 dienen der Versorgung eines Innenraums 18 des Innenkolbens 10 mit weitgehend luftfreiem Drucköl aus dem unteren Bereich der Druckölbohrung 14. Aus dem Innenraum 18 saugt der Außenkolben 9 bei geschlossenen Ein- bzw. Auslassventi- len während des Ventilspielausgleichs durch die Kraft einer im Hochdruckraum 13 angeordneten Druckfeder 19 Drucköl über das Kugelventil 12 in den Hochdruckraum 13. Dieses Drucköl steht durch die Betätigungskräfte beim Ventilöffnen unter hohem Druck und strömt in den Dichtspalt zwischen Außen- und Innenkolben 9, 10. Von dort gelangt dieses luftarme Öl über eine erste Umfangs- nut 20 des Innenkolbens 10, die im Überdeckungsbereich der beiden Kolben 10, 11 angeordnet ist, durch eine in dieser Nut befindliche Radialbohrung 21 zurück in den Innenraum 18, von wo aus es erneut in den Hochdruckraum 13 angesaugt wird.
Der Außenkolben 9 besitzt am Außenumfang im Bereich des offenen Endes eine zweite Umfangsnut 22, in der sich ein Sprengring 23 befindet. Dieser rastet in eine dritte Nut 24 ein, die im Bereich des bodennahen Endes der Sacklochbohrung 8 in diese eingearbeitet ist. Dadurch entsteht eine teil form- teils kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kipphebelgestell 2 und dem Hydro- element 6, die dessen Herausfallen aus dem Kipphebelgestell 2 verhindert und dadurch eine einfache Montage des Ventiltriebs ermöglicht.
Die Höhe der dritten Nut 24 entspricht dem maximalen Verstellweg des Hydroelements 6. Sie dient zugleich zur Verteilung des Drucköls über den Umfang der Hydroelemente 6 und der Stahlscheiben 11.
Der Stahlblechkipphebel 1 ist als ein nach oben offenes, tiefgezogenes U-Profil mit einem Profilboden 25 ausgebildet. Die Kalotte 4 für die Abstützkugel 5 ist in den Profilboden 25 eingeprägt und ist ein Teil des selben.
Die Innenseite der Kalotte 4 ist als sogenanntes gotisches Profil mit mehreren ineinander übergehenden Radien gestaltet, das der Abstützkugel 5 eine maximale Berührungsfläche bietet.
Der Kontakt mit den Ventilschäften wird durch eine zylindrische Ausformung 27 mit geringer Querballigkeit der Außenseite 26 des Profilbodens 25 am ventil- seitigen Ende der Stahlblechkipphebel 1 gewährleistet. Dabei ist die Mittellinie der zylindrischen Ausformung 27 parallel zur Kippachse des Stahlblechkipphebels 1 angeordnet. Die geringe Querballigkeit der zylindrischen Ausformungen 27 bietet in Verbindung mit dem auf der Nockenwelle laufenden zylindrischen Rollen und den sich um die Abstützkugeln 5 frei einstellenden Kalotten 4 eine alle Lagetoleranzen des Ventiltriebs ausgleichende Bewegung des Stahlblechkipphebels 1 um dessen Längsachse. Auf der Außenseite 26 des Profilbodens 25 sind im Bereich der zylindrischen Ausformungen 27 und deren Kontur folgend zwei parallele Führungsschienen 28 mit Rechteckquerschnitt und im Abstand des Durchmessers der Ventilschäf- te sowie in Kipprichtung der Stahlblechkipphebel 1 einstückig angeformt. Dadurch ist eine einfache und wirkungsvolle Seitenführung der Stahlblechkipphebel 1 über die Ventilschäfte gewährleistet.
Die im Kipphebelgestell 2 verrasteten Hydroelemente 6 werden durch Halte- klammern 30, die sowohl in Öffnungen 31 , 32 im Profilboden 25 als auch in eine vierte Umfangsnut 33 am Übergang von der Abstützkugel 5 zum Außenkolben 9 einrasten, verliersicher mit dem Stahlblechkipphebel 1 verbunden. Daraus ergibt sich eine montagefreundliche Einheit von Kipphebelgestell 2 und Stahiblechkipphebeln 1.
Die Stahlblechkipphebel 1 sind, wie aus sämtlichen Figuren hervorgeht, entsprechend der Lage der Ventile versetzt angeordnet aber gleich gestaltet. Die nicht dargestellten Nockenwellen besitzen gegenüber den Rollen 3 eine Position mit dem halben Seitenversatz der Stahlblechkipphebel 1.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Kipphebelgestells 2 mit angehängten Stahiblechkipphebeln 1 und der Lageangabe der Schnittebene A- A. Die erste und zweite Leiste 34, 35 sind durch einen ersten Steg 36 einteilig verbunden. Dargestellt sind auch die Schraubenpositionen 27 der Schrauben zur Befestigung des Kipphebelgestells 2 am Zylinderkopf und die Entlüftungsbohrungen 17. Der Längen- und Seitenversatz der Stahlblechkipphebel 1 sind deutlich erkennbar.
In Figur 3 ist eine Vorderansicht des Kipphebelgestells 2 mit angehängten Stahiblechkipphebeln 1 dargestellt. Neben der Ansicht der ersten und zweiten Leisten 34, 35 und des sie verbindenden ersten Stegs 36 sind die verschlossenen Druckölbohrungen 14 erkennbar. Figur 4 zeigt eine Teilansicht der Unterseite des Kipphebelgestells 2 mit angehängten Stahiblechkipphebeln 1. Dargestellt sind neben der ersten und zweiten Leiste 34, 35 der erste und zweite Steg 36, 37 und die Schraubenpositio- nen 27 der zum Anschrauben an den Zylinderkopf erforderlichen Schrauben.
Die Unteransicht des Stahlblechkipphebels 1 zeigt die zylindrische Rolle 3, die Außenansicht der Kalotte 4, die ebenso wie die zylindrische Ausformung 7 und die Führungsschienen 28 durch plastische Verformung des Profilbodens 25 gebildet werden wird.
In die Öffnungen 31 , 32 sind die Halteklammern 30 eingerastet, die auf der Oberseite des Stahlblechkipphebels 1 zu dessen Verbindung mit dem Hydraulikelement 6 dienen, das wiederum mit dem Kipphebelgestell 2 durch den Sprengring 23 verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
- drucksteifes und damit funktionsgerechtes Hydroelement 6 durch Entlüften des Drucköls vor dem Einströmen in den Innenraum 18 des Innenkolbens 10 und Rückführen des luftarmen Hochdruckleckölstroms in den Innenkolben 10;
- die Hydroelemente 6 sind durch Sprengringe 23 mit dem Kipphebelgestell 2 und durch Halteklammern 30 mit den Stahiblechkipphebeln 1 unverlierbar verbunden, wodurch sich eine einfache Montage des vorkomplettierten Kipphebelgestells 2 ergibt;
- durch spanlose, einstückige Fertigung der Stahlblechkipphebel 1 werden niedrige Fertigungskosten, hohe Festigkeit bei niedrigem Gewicht und niedrigem rotatorischen Trägheitsmoment erreicht; in dem oben offenen U-Profil des Stahlblechkipphebels 1 findet der größte Teil des Hydroelements 6 Platz. Im Profilboden 25 werden neben der Kalotte 4 die kugel- oder zylinderförmigen Umformungen 7 einschließlich der Führungsschienen 28 ohne zusätzlichen Fertigungs- und Bauraumaufwand eingeformt. Dadurch wird im Vergleich zu einem oben geschlossenen U- Profil erheblich an Bauhöhe und Baukosten gespart. Außerdem wird ein geringes polares Trägheitsmoment des Stahlblechkipphebels 1 um seine Kippachse erzielt und eine einfache Seitenführung des selben durch die Ventilschäfte erreicht.
Bezugszahlen
Stahlblechkipphebel 26 Außenseite
Kipphebelgestell 27 Schraubenposition
Rolle 28 Führungsschiene
Kalotte 29 Rille
Abstützkugel 30 Halteklammer
Hydroelement 31 erste Öffnung zylindrische Ausformung 32 zweite Öffnung
Sacklochbohrung 33 vierte Umfangsnut
Außenkolben 34 erste Leiste
Innenkolben 35 zweite Leiste
Stahlscheibe 36 erster Steg federbelastetes Kugelventil 37 zweiter Steg
Hochdruckraum 38 Innenseite
Druckölbohrung bodennahe Seite der Stahlscheibe bodenferne Seite der Stahlscheibe
Entlüftungsbohrung
Innenraum
Druckfeder erste Umfangsnut
Radialbohrung zweite Umfangsnut
Sprengring dritte Umfangsnut
Profilboden

Claims

Patentansprüche
Ventiltrieb, insbesondere für Viertaktmotoren, mit folgenden Bauelementen: ein einteilig und in Leichtmetall ausgeführtes Kipphebelgestell (2), mit zwei durch Stege (36, 37) verbundene Leisten (34, 35) zur Aufnahme von Kipphebeln;
Hydroelemente (6) zum Ventilspielausgleich, die einen einseitig offenen Außenkolben (9) mit einer an dessen geschlossenen Ende einstückig ausgebildeten Abstützkugel (5) und einen einseitig offenen Innenkolben (10) aufweisen, der im Außenkolben (9) ge- führt ist und mit einem Hochdruckraum (13) des selben über ein federbelastetes Kugelventil (12) in Strömungsverbindung steht; ein Stahlblechteil, das zwischen den Hydroelementen (6) und dem Kipphebelgestell (2) angeordnet ist;
- eine Druckölleitung, die in Längserstreckung des Kipphebelgestells (2) in Höhe des offenen Endes der Hydroelemente (6) angeordnet ist; für alle Ventile gleich ausgebildete tiefgezogene Stahlblechkipp- hebel (1 ) mit einem U-förmigen Querschnitt und mit nadelgelagerten, zylindrischen Rollen (3) für mindestens eine Nockenwelle sowie mit einer Kalotte (4) für die Abstützkugel (5) und mit Kontaktelementen für die Ventilschäfte der Ein- und Auslassventile, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkolben (9) der Hydroelemente (6) in Sackbohrungen (8) des Kipphebelgestells (2) ge- führt sind und dass am Boden der Sackbohrungen (8) eine Stahlscheibe (11 ) als Anschlag für den Innenkolben (10) angeordnet ist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stahlscheiben (11 ) vorzugsweise dem der Sacklochbohrungen (8) entspricht und dass die Druckölleitung als Druckölbohrung (14) ausgebildet ist, deren Mittellinie den Umfang der Mittenebene der Stahlscheiben (11) der versetzt angeordneten Hydroelemente (6) vorzugsweise tangiert.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der bodennahen und bodenfernen Seite (15, 16) der Stahlscheiben (1 1 ) passende, vorzugsweise radiale Rillen (29) angeordnet sind, die zur Verbindung der Druckölbohrung (14) mit Entlüftungsbohrungen (17) und mit dem Innenraum (18) der Innenkolben (10) dienen.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrungen (17) im Kipphebelgestell (2) vorzugsweise in der Mittel- linie der Hydroelemente (6) angeordnet sind.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Innenkolben (10) im Überdeckungsbereich mit der Innenseite der Außenkolben (9) eine erste Umfangsnut (20) aufweist, die über eine Radialbohrung (21) mit dem Innenraum (18) der Innenkolben (10) verbunden ist.
6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Außenkolben (9) im Bereich von deren offenen Ende ei- ne zweite Umfangsnut (22) mit einem Sprengring (23) angeordnet ist, der in eine dritte Umfangsnut (24) im Endbereich der Sacklochbohrungen (8) einrastet.
7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der dritten Umfangsnut (24) zumindest dem Verstellweg der Hydroelemente (6) entspricht.
8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer- schnitt des tiefgezogenen Stahlblechkipphebels (1 ) als ein nach oben offenes U-Profil mit einem Profilboden (25) ausgebildet ist, in den die Kalotte (4) eingeprägt ist.
9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kon- taktelement für die Ventilschäfte am ventilseitigen Ende der Stahlblechkipphebel (1 ) auf der Außenseite (26) des Profilbodens (25) eine zylindrische Ausformung (7) mit minimaler Querballigkeit vorgesehen ist, deren Mittellinie parallel zur Kippachse des Stahlblechkipphebels (1) liegt.
10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite (26) des Profilbodens (25) im Bereich der zylindrischen Ausformung (7) und deren Kontur folgend vorzugsweise zwei parallele Führungsschienen (28) mit Rechteckquerschnitt und im Abstand des Durchmessers der Ventilschäfte sowie in Kipprichtung der Stahlblech- kipphebel (1 ) einstückig angeformt sind.
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