WO1993021427A1 - Ventilbetätigungsmechanismus für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Ventilbetätigungsmechanismus für eine brennkraftmaschine Download PDF

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valve actuation
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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
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves

Definitions

  • the invention relates to a valve actuation mechanism for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the pistons are displaced such that they penetrate the parting planes, whereby the second rocker arms are connected to the first rocker arms and the valves are actuated by the second rocker arms in accordance with the cam contour of the cams assigned to the second rocker arms.
  • Different valve lifts and different opening times for the valves in the lower and in the upper speed range can thus be achieved.
  • the disadvantage of this known construction is that in the lower speed range the pistons with their end faces constantly slide on each other and that a very high precision is required in the manufacture of the pistons and the bores.
  • the invention has for its object to provide a valve actuation mechanism of the generic type, in which the wear is reduced and the manufacture is simplified.
  • the pistons are retracted by their springs in the lower speed range, so that there is no contact with the second rocker arms. Because no holes are provided in the second rocker arms which have to be aligned with the holes in the first rocker arms when the valves are to be actuated by the second rocker arms, production is considerably simplified. All that is required is a flat machining of the underside of the traverse.
  • the bores and the pistons in the first rocker arms preferably have a circular cross section.
  • the end sections of the pistons which interact with the underside of the crossmember in the upper speed range, can have a flat surface, as a result of which a flat contact between the pistons and the crossmember is achieved and the surface pressure is reduced accordingly.
  • FIG. 1 shows a valve train with a valve actuation mechanism according to the invention for three intake valves in vertical section along line 1-1 in FIG. 2, and
  • FIG. 2 is a view in the direction of arrow 2 in FIG. 1.
  • valve train for three intake valves E is shown. Each valve E is acted upon by a spring 1 in the closing direction.
  • the valves are actuated by their own cams 2, 3 and 4 of a camshaft 5 via first rocker arms 6, which are pivotably mounted on a common fixed axis 7.
  • the cams 2, 3 and 4 preferably have different cam profiles in order to achieve a different valve lift, a different opening duration and / or different control times for the individual intake valves and to create optimal conditions in the lower and middle speed range of the internal combustion engine.
  • second cams 8 are provided on the camshaft 5 with an identical cam profile, which is designed for the conditions in the upper speed range of the internal combustion engine, that is to say, for example, produces a larger valve lift and a longer opening time.
  • second cams 8 interact second rocker arms 9, which can be coupled in the upper speed range with the first rocker arms 6, so that in this speed range the valves E are operated according to the contour of the cams 8.
  • the free ends of the second rocker arms 9 are connected to one another by a cross member 10 which runs in front of and at a short distance from the free ends of the first rocker arms 6.
  • first drag Bails 6 are provided with radial bores 11 to the pivot axis 7, in each of which a piston 12 is arranged, which is displaceable between a first, inner position and a second outer position, in which the piston projects from its rocker arm 6 .
  • the pistons 12 In this second position, shown in FIG. 1, the pistons 12 cooperate with the flat underside 10a of the cross member 10, so that the second rocker arms 9 can actuate the valves E via the first rocker arms 6 in accordance with the contour of the cams 8.
  • the displacement of the pistons 12 to the outside takes place with the aid of a pressure medium which is fed through a channel 14 in the axis 7, which is connected to the bores 11.
  • the pistons 12 are returned into their bores 11 by a spring 13, so that the second rocker arms 9 can swing freely and the actuation of the valves by the first rocker arms 6 corresponds to the contour of the cams 2, 3 and 4 takes place.
  • the spring 13 is supported on the one hand on an insert 15 fixed in the bore 11 and on the other hand on the end of a sleeve 16 which is fastened to the piston 12 and extends through the insert 15.
  • Each rocker arm 6 or 9 has a sliding surface 17 with which it rests on its cam 2, 3, 4 or 8.
  • the second rocker arms 9 are held in contact with their cams by a spring 18.
  • the spring 18 is arranged on a spark plug dome 19 and is supported on the one hand on a stationary spring plate 20 and on the other hand on a displaceable spring plate 21 which interacts with extensions 22 of the second rocker arms 9 which partially encompass the spark plug dome.
  • the end sections of the pistons 12 are provided with flat surfaces 23 on which the crossbeam 10 has its flat underside 10a rests when the pistons 12 are in the pushed-out position shown.
  • the surface pressure between the crossmember 10 and the pistons 13 is thus reduced.
  • an anti-rotation device is provided in the form of a pin 24 which is inserted in the rocker arms 6 and with its lower face rests on the flat surface 23 of the piston. In the pushed-out position, the shoulder 25 created by the plane surface 23 bears against the pin 24, as a result of which the outward movement of the piston 12 is limited.

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Abstract

Ein Ventilbetätigungsmechanismus für die Einlaßventile (E) eines Zylinders einer Brennkraftmaschine weist erste Schlepphebel (6) auf, die jeweils ein Einlaßventil (E) betätigen und von einem Nocken (2, 3 bzw. 4) für einen unteren Drehzahlbereich betätigt werden, und zweite Schlepphebel (9), die zwischen benachbarten ersten Schlepphebeln (6) angeordnet sind und von eigenen identischen Nocken (8) für den oberen Drehzahlbereich betätigt werden. Die zweiten Schlepphebel (9) sind durch eine Traverse (10) miteinander verbunden. Die ersten Schlepphebeln (6) enthalten radial verschiebbare Kolben (12), die im oberen Drehzahlbereich durch ein Druckmittel nach außen verschoben werden und an denen sich die Traverse (10) der zweiten Schlepphebeln (9) abstützen kann. Dadurch werden die Ventile (E) von den zweiten Schlepphebeln (9) entsprechend der Kontur der Nocken (8) betätigt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilbetätigungsmecha¬ nismus für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Ventilbetätigungsmechanismus dieser Art (EP-A 213 759) erfolgt die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Schlepphebeln im oberen Drehzahlbereich mit Hilfe von durch Öldruck verschiebbaren Kolben, die in parallel zur Schwenkachse der Schlepphebel angeordneten, in den Schlepp¬ hebeln vorgesehenen Bohrungen angeordnet sind. Die Bohrungen fluchten miteinander, wenn die Schlepphebel auf den Grund¬ kreisen ihrer Nocken liegen. Im unteren Drehzahlbereich, in welchem die Ventile von den den ersten Schlepphebeln zugeord¬ neten Nocken betätigt werden sollen, liegen die aneinander anstoßenden Stirnflächen der Kolben in den Teilungsebenen zwischen den Schlepphebeln, so daß die Ventile nur von den ersten Schlepphebeln betätigt werden und die zweiten Schlepp¬ hebel frei schwingen können. Im oberen Drehzahlbereich werden die Kolben derart verschoben, daß sie die Teilungsebenen durchdringen, wodurch die zweiten Schlepphebeln mit den er¬ sten Schlepphebeln verbunden werden und die Ventile von den zweiten Schlepphebeln entsprechend der Nockenkontur der den zweiten Schlepphebeln zugeordneten Nocken betätigt werden. Damit lassen sich unterschiedliche Ventilhübe und unter¬ schiedliche Öffnungszeiten für die Ventile im unteren und im oberen Drehzahlbereich verwirklichen. Nachteilig ist bei dieser bekannten Konstruktion, daß im unteren Drehzahlbereich die Kolben mit ihren Stirnflächen ständig aufeinander gleiten und daß eine sehr hohe Präzission bei der Herstellung der Kolben und der Bohrungen erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilbetäti¬ gungsmechanismus der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem der Verschleiß verringert und die Herstellung vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag sind die Kolben im unte¬ ren Drehzahlbereich durch ihre Federn zurückgezogen, so daß keine Berührung mit den zweiten Schlepphebeln stattfindet. Dadurch, daß in den zweiten Schlepphebeln keine Bohrungen vorgesehen sind, die mit den Bohrungen in den ersten Schlepp¬ hebeln fluchten müssen, wenn die Ventile von den zweiten Schlepphebeln betätigt werden sollen, ist die Fertigung we¬ sentlich vereinfacht. Es ist lediglich eine plane Bearbeitung der Unterseite der Traverse erforderlich.
Die Bohrungen und die Kolben in den ersten Schlepphebeln haben aus Fertigungsgründen vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Dabei können die Endabschnitte der Kolben, die im oberen Drehzahlbereich mit der Unterseite der Traverse zusammenwirken, eine Planfläche aufweisen, wodurch eine flä¬ chige Berührung zwischen den Kolben und der Traverse erreicht und die Flächenpressung entsprechend reduziert wird. Um si¬ cherzustellen, daß die Planflächen der Endabschnitte stets parallel zu der Unterseite der Traverse liegen, ist es zweck¬ mäßig, eine Verdrehsicherung für den Kolben vorzusehen, die gleichzeitig die Auswärtsbewegung des Kolbens begrenzen kann. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Ventiltrieb mit einem erfindungsgemäßen Ventil¬ betätigungsmechanismus für drei Einlaßventile im senk¬ rechten Schnitt entlang Linie 1-1 in Fig. 2, und
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 2 in Fig. 1.
In den Zeichnungen ist ein Ventiltrieb für drei Einlaßventile E dargestellt. Jedes Ventil E ist im Schließsinn von einer Feder 1 beaufschlagt. Die Ventile werden von eigenen Nocken 2, 3 und 4 einer Nockenwelle 5 über erste Schlepphebel 6 betätigt, die auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse 7 schwenkbar gelagert sind. Die Nocken 2, 3 und 4 haben vor¬ zugsweise unterschiedliche Nockenprofile, um für die einzel¬ nen Einlaßventile einen unterschiedlichen Ventilhub, eine unterschiedliche Öffnungsdauer und/oder unterschiedliche Steuerzeiten zu erreichen und im unteren und mittleren Dreh¬ zahlbereich der Brennkraftmaschine optimale Voraussetzungen zu schaffen. Zwischen benachbarten Nocken 2, 3 und 4 sind auf der Nockenwelle 5 zweite Nocken 8 mit identischem Nockenpro¬ fil vorgesehen, das für die Verhältnisse im oberen Drehzahl¬ bereich der Brennkraftmaschine ausgelegt ist, also beispiels¬ weise einem größeren Ventilhub und eine längere Öffnungsdauer erzeugt. Mit den zweiten Nocken 8 wirken zweite Schlepphebel 9 zusammen, die im oberen Drehzahlbereich mit den ersten Schlepphebeln 6 gekoppelt werden können, so daß in diesem Drehzahlbereich die Ventile E entsprechend der Kontur der Nocken 8 betätigt werden. Die freien Enden der zweiten Schlepphebel 9 sind durch eine Traverse 10 miteinander ver¬ bunden, die vor und in geringem Abstand von den freien Enden der ersten Schlepphebel 6 verläuft. In den ersten Schlepphe- beln 6 sind zur Schwenkachse 7 radiale Bohrungen 11 vorgese¬ hen, in denen jeweils ein Kolben 12 angeordnet ist, der zwi¬ schen einer ersten, inneren Stellung und einer zweiten äuße¬ ren Stellung verschiebbar ist, in welcher der Kolben von seinem Schlepphebel 6 vorsteht. In dieser zweiten, in Fig. 1 dargestellten Stellung wirken die Kolben 12 mit der planen Unterseite 10a der Traverse 10 zusammen, so daß die zweiten Schlepphebeln 9 die Ventile E über die ersten Schlepphebel 6 entsprechend der Kontur der Nocken 8 betätigen können. Die Verschiebung der Kolben 12 nach außen erfolgt mit Hilfe eines Druckmittels, das durch einen Kanal 14 in der Achse 7 zuge¬ führt wird, der mit den Bohrungen 11 in Verbindung steht. Wird die Druckmittelzufuhr unterbrochen, so werden die Kolben 12 durch eine Feder 13 in ihre Bohrungen 11 zurückgeführt, so daß die zweiten Schlepphebel 9 frei schwingen können und die Betätigung der Ventile durch die ersten Schlepphebel 6 ent¬ sprechend der Kontur der Nocken 2, 3 bzw. 4 erfolgt. Die Fe¬ der 13 stützt sich einerseits an einem in der Bohrung 11 fi¬ xierten Einsatz 15 und andererseits am Ende einer Hülse 16 ab, die am Kolben 12 befestigt ist und sich durch den Einsatz 15 hindurch erstreckt.
Jeder Schlepphebel 6 bzw. 9 weist eine Gleitfläche 17 auf, mit welcher er an seinem Nocken 2, 3, 4 bzw. 8 anliegt. Die zweiten Schlepphebel 9 werden durch eine Feder 18 in Anlage an ihren Nocken gehalten. Die Feder 18 ist im Ausführungs¬ beispiel auf einem Zündkerzendom 19 angeordnet und stützt sich einerseits an einem ortsfesten Federteller 20 und ande¬ rerseits an einem verschiebbaren Federteller 21 ab, der mit Fortsätzen 22 der zweiten Schlepphebel 9 zusammenwirkt, die den Zündkerzendom teilweise umgreifen.
Die Endabschnitte der Kolben 12 sind mit Planflächen 23 ver¬ sehen, an denen die Traverse 10 mit ihrer planen Unterseite 10a anliegt, wenn sich die Kolben 12 in der dargestellten herausgeschobenen Stellung befinden. Damit wird die Flächen¬ pressung zwischen der Traverse 10 und den Kolben 13 verrin¬ gert. Um ein Verdrehen der Kolben 13 zu vermeiden und zu ge¬ währleisten, daß die Planfläche 23 stets parallel zu der Un¬ terseite 10a der Traverse 10 ist, ist eine Verdrehsicherung in Form eines Stiftes 24 vorgesehen, der in den Schlepphebeln 6 eingesetzt ist und mit seiner unteren Stirnseite an der Planfläche 23 des Kolbens anliegt. In der herausgeschobenen Stellung liegt die durch die Planfläche 23 entstehende Schul¬ ter 25 an dem Stift 24 an, wodurch die Auswärtsbewegung des Kolbens 12 begrenzt ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H EVentilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine
1. Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine mit
- mindestens zwei Einlaßventilen (E) pro Zylinder,
- ersten Schlepphebeln (6) r die um eine gemeinsame Achse (7) schwenkbar sind und jeweils mit einem Einlaßventil (E) und einem eigenen Nocken (2, 3 bzw. 4) einer Nockenwelle (5) für einen ersten Drehzahlbereich zusammenwirken,
- zweiten Schlepphebeln (9), die jeweils zwischen zwei benachbarten ersten Schlepphebeln (6) angeordnet und um die gemeinsame Achse (7) schwenkbar sind und mit eigenen identischen Nocken (8) für einen zweiten Drehzahlbereich zusammenwirken,
- Federmitteln (18), welche die zweiten Schlepphebel (9) in Anlage an ihren Nocken (8) halten und
- Mitteln (10, 13), um die ersten Schlepphebel (6) im zweiten Drehzahlbereich von den zweiten Schlepphebeln (9) zu betätigen, dadurch gekennzeichnet,
- daß die freien Enden der zweiten Schlepphebel (9) durch eine Traverse (10) miteinander verbunden sind, die vor und in geringem Abstand von den freien Enden der ersten Schlepphebeln (6) liegt,
- daß in den ersten Schlepphebeln (6) radial zur Schwenk¬ achse (7) verlaufende Bohrungen (11) vorgesehen sind, in denen Kolben (12) angeordnet sind, die durch Öldruck entgegen der Kraft einer Feder (13) nach außen - 1 -
verschiebbar sind, und - daß die Traverse (10) eine plane Unterseite (10a) aufweist, mit der die Kolben (12) zusammenwirken, wenn sie nach außen verschoben sind.
2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (12) einen kreisförmigen Querschnitt haben und ihre Endabschnitte mit einer Plan¬ fläche (23) versehen sind, die mit der Unterseite (10a) der Traverse (10) zusammenwirkt, wenn die Kolben nach außen verschoben sind.
3. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehsicherung (24) für die Kolben (12) vorgesehen ist, die vorzugsweise gleichzeitig die Auswärtsbewegung der Kolbens begrenzt.
4. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse (7) der Schlepphebel (6, 9) ein mit den Bohrungen (11) in den ersten Schlepphebeln (6) in Verbindung stehender ölzufluß- kanal (14) vorgesehen ist.
PCT/EP1993/000822 1992-04-16 1993-04-02 Ventilbetätigungsmechanismus für eine brennkraftmaschine WO1993021427A1 (de)

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