EP1664491B1 - Ventiltrieb - Google Patents

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Publication number
EP1664491B1
EP1664491B1 EP04741147A EP04741147A EP1664491B1 EP 1664491 B1 EP1664491 B1 EP 1664491B1 EP 04741147 A EP04741147 A EP 04741147A EP 04741147 A EP04741147 A EP 04741147A EP 1664491 B1 EP1664491 B1 EP 1664491B1
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EP
European Patent Office
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valve
rocker arm
steel
hydraulic
gear according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04741147A
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English (en)
French (fr)
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EP1664491A1 (de
Inventor
Günter EISENHARDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Publication of EP1664491A1 publication Critical patent/EP1664491A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1664491B1 publication Critical patent/EP1664491B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405Adjusting 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/181Centre pivot rocking arms
    • F01L1/182Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
    • F01L1/183Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft of the boat type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L2001/187Clips, e.g. for retaining rocker arm on pivot
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L2001/188Fulcrums at upper surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2301/00Using particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a valve drive for four-stroke engines, in particular according to the preamble of patent claim 1.
  • rocker arms mounted on a common rocker arm shaft to actuate the valves. Because of the different position of the valves, different rocker arms are required.
  • hydraulic clearance compensation elements arranged on the valve-side end of the rocker arm increase its polar moment of inertia.
  • reinforced valve springs are required, which have an amplification and possibly hardening of the rocker shaft result.
  • the invention is therefore based on the object to provide a valve train for four-stroke engines with preferably four valves per cylinder, which is characterized by cost-effective production and assembly.
  • the arranged at the bottom of the blind hole steel disc serves inter alia as a stop for the inner piston of the hydraulic element and thus prevents the possible possible wear of Kipphebelgestells there.
  • the diameter of the steel discs corresponds to the blind holes and that the pressure oil line is designed as a pressure oil hole whose center line tangent to the circumference of the center plane of the steel discs of the staggered hydro elements.
  • valves are arranged rotated around the cylinder axis. This allows the swirl channels to be better positioned.
  • This valve position has an offset of each adjacent Stahlblechkipphebel and their hydro elements result. Due to the position of the pressure oil hole according to the invention, the steel disks of the offset hydroelements are uniformly loaded on their ground-level and ground-distant sides with pressure oil and thus their function ensured. But there are also applications conceivable in which a higher or a lower position of the pressure oil hole is advantageous.
  • the hydraulic elements serve radially arranged on the top and bottom of the steel discs, matching grooves that cause a compound of the pressure oil hole with vent holes and with internal spaces of the inner piston.
  • the accumulating in the upper part of the pressure oil hole air of the pressure oil is discharged through the arranged on the top of the discs grooves with a small leakage oil leakage to the arranged in the center line of the hydraulic elements in Kipphebelgestell vent holes.
  • the low-pressure oil from the lower area of the pressure oil holes passes through the grooves of the underside of the steel discs in the interior of the inner piston, from where it flows through a spring-loaded ball valve in balancing the valve clearance in a high-pressure chamber of the outer bulb.
  • the outer side of the inner piston in the overlap region with the inside of the outer piston has a first circumferential groove, which is connected via a radial bore with the interior of the inner piston. In this way, the air-poor leakage oil from the high-pressure chamber of the outer piston is collected in the circumferential groove of the inner piston and returned via the radial bore in the interior of the inner piston.
  • the length of the third circumferential groove corresponds at least to the adjustment of the hydro elements.
  • the cross section of the deep-drawn Stahlblechkipphebels is formed as an upwardly open U-profile with a profile bottom, in which the dome is impressed and that as a contact element for the valve stems at the valve end of the Stahlblechkipphebel on the outside of the profile floor a cylindrical shape is provided with minimal cross-ballility, the center line is parallel to the tilt axis of the Stahlblechkipphebels.
  • An alternative to the guide rails consists in extended side walls which are bent down and back and welded to the profile bottom.
  • FIG. 1 is a longitudinal section AA (see FIG. 2 ) is represented by a Stahlblechkipphebel 1, which is suspended on a Kipphebelgestell 2.
  • the Stahlblechkipphebel 1 is designed as a two-armed lever. It is driven by a camshaft, not shown, via a cylindrical, needle-bearing roller 3, is supported on a dome 4 and a support ball 5 of a hydro element 6 on the rocker arm frame 2 and applied via a cylindrical shape 7 with minimal cross-ball valve stems also not shown.
  • the hydro elements 6 serve to compensate for the valve clearance. They are guided in blind holes 8 in the light metal of Kipphebelgestells 2.
  • the hydro elements 6 have a unilaterally open, hollow cylindrical outer piston 9 made of steel, whose closed end is integral with the Abstützkugel 5 is formed. Inside the outer bulb 9, a steel inner piston 10 is guided with sealing clearance, the open end is supported on a steel disc 11 at the bottom of the blind bore 8 and its closed end is connected via a there arranged, spring-loaded ball valve 12 with a high-pressure chamber 13 of the outer bulb 9 in flow communication ,
  • fine radial grooves 29 are arranged on both sides 15, 16 of the steel discs 11, not shown.
  • the grooves 29 of the bottom side 15 lead air-pressure oil that has accumulated in the upper region of the pressure oil holes 14 to a vent hole 17 which is arranged in the center line of the blind hole 8, emanating from the bottom and opens into the valve train space.
  • the grooves 29 on the distal side 16 of the steel plate 11 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 hole 14. From the interior 18 sucks the outer piston 9 with closed inlet and outlet valves during the valve clearance compensation By the force of a arranged in the high-pressure chamber 13 compression spring 19 pressure oil through the ball valve 12 into the high-pressure chamber 13. This pressure oil is due to the actuating forces during valve opening under high pressure and flows into the sealing gap between the outer and inner pistons 9, 10.
  • the outer piston 9 has on the outer circumference in the region of the open end a second circumferential groove 22, in which a snap ring 23 is located. This engages in a third groove 24, which is incorporated in the region of the bottom-near end of the blind hole 8 in this. This results in a partly form, partly non-positive connection between the Kipphebelgestell 2 and the hydraulic element 6, which prevents it falling out of the Kipphebelgestell 2 and thereby allows easy mounting of the valve train.
  • the height of the third groove 24 corresponds to the maximum displacement of the hydraulic element 6. It also serves to distribute the pressure oil over the circumference of the hydro elements 6 and the steel plates 11th
  • the Stahlblechkipphebel 1 is formed as an upwardly open, deep-drawn U-profile with a profile bottom 25.
  • the cap 4 for the support ball 5 is embossed in 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 radii merging into one another, which provides the support ball 5 with a maximum contact surface.
  • the contact with the valve stems is ensured by a cylindrical shape 7 with low transverse balancing of the outside 26 of the profiled bottom 25 at the valve-side end of the sheet steel tilt lever 1.
  • the center line of the cylindrical formation 7 is arranged parallel to the tilting axis of the sheet steel tilting lever 1.
  • two parallel guide rails 28 with a rectangular cross-section and at a distance of the diameter of the valve stems and in the tilting direction of the sheet steel tilt lever 1 are integrally formed in the region of the cylindrical formations 7 and their contour. As a result, a simple and effective lateral guidance of the sheet steel tilt lever 1 is ensured via the valve stems.
  • Kipphebelgestell 2 hydro elements 6 are connected by retaining clips 30, which engage both openings 31, 32 in the profile base 25 and a fourth circumferential groove 33 at the transition from the Abstützkugel 5 to the outer bulb 9, captive with the Stahlblechkipphebel 1. This results in a montage friendly unit of Kipphebelgestell 2 and Stahlblechkipphebeln first
  • the Stahlblechkipphebel 1 are, as is apparent from all 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 tilt lever. 1
  • FIG. 2 shows a plan view of a portion of the Kipphebelgestells 2 with attached Stahlblechkipphebeln 1 and the position indication of the cutting plane AA.
  • the first and second strips 34, 35 are integrally connected by a first web 36. Shown are also the screw positions 27 of the screws for fixing the Kipphebelgestells 2 on the cylinder head and the vent holes 17. The length and lateral offset of the Stahlblechkipphebel 1 are clearly visible.
  • FIG. 3 is a front view of Kipphebelgestells 2 with attached Stahlblechkipphebeln 1 shown.
  • the closed pressure oil bores 14 can be seen.
  • FIG. 4 shows a partial view of the underside of Kipphebelgestells 2 with attached Stahlblechkipphebeln 1. Shown are in addition to the first and second bar 34, 35, the first and second web 36, 37 and the screw positions 27 of the screws required for screwing to the cylinder head.
  • the bottom view of the sheet steel rocker arm 1 shows the cylindrical roller 3, the outside view of the dome 4, which will be formed as well as the cylindrical shape 7 and the guide rails 28 by plastic deformation of the tread 25.
  • the retaining clips 30 are locked, which serve on the upper side of the Stahlblechkipphebels 1 for its connection to the hydraulic element 6, which in turn is connected to the Kipphebelgestell 2 by the snap ring 23.

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

    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 Druckschrift WO 00/20730 A 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 verbundenen Leisten zur Aufnahme der Kipphebel;
    • Hydroelemente zum Ventilspielausgleich, die jeweils einen einseitig offenen Außenkolben mit einer an dessen geschlossenem Ende einstückig ausgebildeten Abstützkugel und einen einseitig offenen Innenkolben aufweisen, der im Außenkolben geführt ist und mit einem Hochdruckraum desselben über ein federbelastetes Kugelventil in Strömungsverbindung steht;
    • ein Stahlblechteil, das zwischen dem jeweiligen Hydroelement und dem Kipphebelgestell angeordnet ist;
    • eine Druckölleitung, die in Längserstreckung des Kipphebelgestells in Höhe des jeweils 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 jeweils einer Kalotte für die Abstützkugel und mit Kontaktelementen für die Ventilschäfte der Ein- und Auslassventile, wobei die Außenkolben (9) der Hydroelemente (6) in Sackbohrungen (8) des Kipphebelgestells (2) geführt sind und wobei am Boden der jeweiligen Sackbohrung (8) eine Stahlscheibe (11) als Anschlag für den Innenkolben (10) angeordnet ist.
    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 Gleitpaarung 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 dem der Sacklochbohrungen entspricht und dass die Druckölleitung als Druckölbohrung ausgebildet ist, deren Mittellinie den Umfang der Mittenebene der Stahlscheiben der versetzt angeordneten Hydroelemente 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 beaufschlagt 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 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 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 Außenkolben 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 zylinderförmigen 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 Seitenwänden 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 Stahlblechkipphebeln;
    Figur 4
    eine Teilansicht der Unterseite des Kipphebelgestells mit angehängten Stahlblechkipphebeln.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • In Figur 1 ist ein Längsschnitt A-A (siehe Figur 2) durch einen Stahlblechkipphebel 1 dargestellt, der an einem Kipphebelgestell 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 Abstützkugel 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 Mittellinie 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. Auslassventilen 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 Umfangsnut 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 teils form, teils kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kipphebelgestell 2 und dem Hydroelement 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 desselben.
  • 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 7 mit geringer Querballigkeit der Außenseite 26 des Profilbodens 25 am ventilseitigen Ende der Stahlblechkipphebel 1 gewährleistet. Dabei ist die Mittellinie der zylindrischen Ausformung 7 parallel zur Kippachse des Stahlblechkipphebels 1 angeordnet. Die geringe Querballigkeit der zylindrischen Ausformungen 7 bietet in Verbindung mit den 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 7 und deren Kontur folgend zwei parallele Führungsschienen 28 mit Rechteckquerschnitt und im Abstand des Durchmessers der Ventilschäfte 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 Halteklammern 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 Stahlblechkipphebeln 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 Stahlblechkipphebeln 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 Stahlblechkipphebeln 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 Stahlblechkipphebeln 1. Dargestellt sind neben der ersten und zweiten Leiste 34, 35 der erste und zweite Steg 36, 37 und die Schraubenpositionen 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 Stahlblechkipphebeln 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
  • 1
    Stahlblechkipphebel
    2
    Kipphebelgestell
    3
    Rolle
    4
    Kalotte
    5
    Abstützkugel
    6
    Hydroelement
    7
    zylindrische Ausformung
    8
    Sacklochbohrung
    9
    Außenkolben
    10
    Innenkolben
    11
    Stahlscheibe
    12
    federbelastetes Kugelventil
    13
    Hochdruckraum
    14
    Druckölbohrung
    15
    bodennahe Seite der Stahlscheibe
    16
    bodenferne Seite der Stahlscheibe
    17
    Entlüftungsbohrung
    18
    Innenraum
    19
    Druckfeder
    20
    erste Umfangsnut
    21
    Radialbohrung
    22
    zweite Umfangsnut
    23
    Sprengring
    24
    dritte Umfangsnut
    25
    Profilboden
    26
    Außenseite
    27
    Schraubenposition
    28
    Führungsschiene
    29
    Rille
    30
    Halteklammer
    31
    erste Öffnung
    32
    zweite Öffnung
    33
    vierte Umfangsnut
    34
    erste Leiste
    35
    zweite Leiste
    36
    erster Steg
    37
    zweiter Steg
    38
    Innenseite

Claims (8)

  1. Ventiltrieb, insbesondere für Viertaktmotoren, mit folgenden Bauelementen:
    - ein einteilig und in Leichtmetall ausgeführtes Kipphebelgestell (2), mit zwei durch Stege (36, 37) verbundenen Leisten (34, 35) zur Aufnahme von Kipphebeln;
    - Hydroelemente (6) zum Ventilspielausgleich, die jeweils einen einseitig offenen Außenkolben (9) mit einer an dessen geschlossenem Ende einstückig ausgebildeten Abstützkugel (5) und einen einseitig offenen Innenkolben (10) aufweisen, der im Außenkolben (9) geführt ist und mit einem Hochdruckraum (13) desselben über ein federbelastetes Kugelventil (12) in Strömungsverbindung steht;
    - ein Stahlblechteil, das zwischen dem jeweiligen Hydroelement (6) und dem Kipphebelgestell (2) angeordnet ist;
    - eine Druckölleitung, die in Längserstreckung des Kipphebelgestells (2) in Höhe des jeweils offenen Endes der Hydroelemente (6) angeordnet ist;
    - für alle Ventile gleich ausgebildete tiefgezogene Stahlblechkipphebel (1) mit einem U-förmigen Querschnitt und mit nadelgelagerten, zylindrischen Rollen (3) für mindestens eine Nockenwelle sowie jeweils mit einer Kalotte (4) für die Abstützkugel (5) und mit Kontaktelementen für die Ventilschäfte der Ein- und Auslassventile,
    wobei die Außenkolben (9) der Hydroelemente (6) in Sackbohrungen (8) des Kipphebelgestells (2) geführt sind und wobei am Boden der jeweiligen Sackbohrung (8) eine Stahlscheibe (11) als Anschlag für den Innenkolben (10) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Innenkolbens (10) im Überdeckungsbereich mit der Innenseite des Außenkolbens (9) eine erste Umfangsnut (20) aufweist, die über eine Radialbohrung (21) mit dem Innenraum (18) des Innenkolbens (10) verbunden ist und
    dass am Außenumfang des Außenkolbens (9) im Bereich von dessen offenem Ende eine zweite Umfangsnut (22) mit einem Sprengring (23) angeordnet ist, der in eine dritte Umfangsnut (24) im Endbereich der Sacklochbohrung (8) einrastet.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der dritten Umfangsnut (24) zumindest dem Verstellweg der Hydroelemente (6) entspricht.
  3. 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.
  4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der bodennahen und bodenfernen Seite (15, 16) der Stahlscheiben (11) 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.
  5. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrungen (17) im Kipphebelgestell (2) vorzugsweise in der Mittellinie der Hydroelemente (6) angeordnet sind.
  6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des tiefgezogenen Stahlblechkipphebels (1) als ein nach oben offenes U-Profil mit einem Profilboden (25) ausgebildet ist, in den die Kalotte (4) eingeprägt ist.
  7. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kontaktelement 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.
  8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, 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 Stahlblechkipphebel (1) einstückig angeformt sind.
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