WO2006094616A1 - Baueinheit eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine - Google Patents

Baueinheit eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine Download PDF

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axis
bearing
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Wolfgang Christgen
Peter Sailer
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Schaeffler Kg
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm
    • 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
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • 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 structural unit of a valve train of an internal combustion engine, consisting of a Ab rangeiement and a pivotally connected to this rocker arm, which support element is installed via its housing in a cylinder head of the internal combustion engine and is dominated by a head on an end face on which the rocker arm with its one End runs, wherein the cam follower on its upper side at least one Nockenanlauf phenomenon and at its other end, on the underside, a contact surface for at least one gas exchange valve immanent.
  • the above-mentioned and regarded as a generic document no action can be taken as a tilting of the finger lever on the head of the support element can be avoided. In the worst case, this tilting can lead to the unit becoming unusable even before an overall assembly of the valve drive. In addition, the above document no action can be taken as the assembly cost of the unit can be reduced.
  • the object of the invention is therefore to provide a structural unit of the aforementioned type, in which the cited disadvantages are eliminated.
  • this object is achieved in that the articulated connection of the structural unit is represented by an axis projecting through the finger follower on a transverse bore of its one end, on which axis at the same time the head of the support element extends with a bearing eye orthogonally cutting its longitudinal axis.
  • roller bearing according to the invention for example, a needle bearing
  • a needle bearing can be applied in the region of the bearing eye of the head of the support, in which case the axis with its end stumps in the holes of the finger lever should run firmly.
  • caulking, welding, shrink or press-fit, etc. offer.
  • a particularly space-saving variant is when the head of the support member is provided with two diametrically opposed L jossanflachun- gene from which then the axis protrudes with their stumps, which stumps are in turn taken in diametrically opposed transverse bores at one end of the finger lever.
  • the rocker arm should be expediently made of a lightweight material such as sheet metal or a similar suitable material. It is particularly advantageous if the drag lever has a U-shaped cross-section and is punch-bending technology (not a condition), for example, made of strip material.
  • the support element in which case its head is part of a pressure piston that is axially movable relative to the housing.
  • simple lubrication in the joint area offer.
  • the aforementioned path can be continued in an oblique path for spray oil lubrication of the cam contact surface. At the same time, any possibly present air can be emitted via this oblique path.
  • the support element is a purely mechanical support which optionally has a height adjustment possibility such as a screw means, at least one adjustment disk or the like.
  • the support element can also be represented as a purely hydraulically liftable element, which in this case can be hydraulically or mechanically (for example, via pawls) held in height.
  • this mechanical support element can be connected to a hydraulic medium line.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a support element with overlying rocker arm
  • Figure 2 is a comparison with Figure 1 rotated by 90 ° sectional view with longitudinally cut rocker arm.
  • the figures disclose a drag lever 2, which is connected by means of an axle 13 to a head 5 of a support element 1.
  • the support element 1 consists of a mountable in a bore of a cylinder head housing 3. Inside the housing 3 extends a pressure piston 20 which projects beyond the head 5 a one-end face 4 of the housing 3.
  • the support element 1 is provided with a hydraulic clearance compensation device and includes within its pressure piston 20 a storage space 21 for hydraulic means.
  • the pressure piston 20 has a bearing eye 14 (Durchgangsboh- tion).
  • a roller bearing 15 is installed as a needle bearing.
  • This roller bearing 15 of the head 5 extends pivotally on the axis 13. This protrudes with stumps 16 laterally from the head 5 of the plunger 20 out.
  • the head 5 has 16 longitudinal flats 18 on the sides of the stumps.
  • the drag lever 2 has in the region of its one end 6, on its underside 10, a central recess 17. In this runs the head 5 of the plunger 20 so that its Lijnsanflachungen 18 adjacent to réellewan- fertilize 19 of the rocker arm 2 lie.
  • the stumps 16 of the axis 13 extend in transverse bores 12 of the finger lever 2.
  • the drag lever 2 approximately in the region of its center, has a cam contact surface 8, which is shown here as a roller-mounted roller.
  • a contact surface 11 for a gas exchange valve In the region of its other end 9 of the drag lever 2, on its underside 10, a contact surface 11 for a gas exchange valve.
  • an articulated and, in particular, low-friction pivot connection of the towing lever 2 with the supporting element 1 is provided via the axle 13.
  • the drag lever 2 as stated previously, tip over on the head 5 of the support element 1.
  • the entire assembly can be delivered completely pre-assembled to the engine manufacturer, which reduces its assembly costs.

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Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Abstützelement (1) sowie einem mit diesem verbundenen Schlepphebel (2). Es ist eine gelenkige Verbindung der Baueinheit über eine den Schlepphebel (2) an einem Ende (6) durchragende Achse (13) dargestellt, auf der gleichzeitig ein Kopf (5) des Abstützelements (1) verläuft. Diese Anordnung ist hinsichtlich ihrer Reibung minimiert und kann vormontiert geliefert werden.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Abstützeiement sowie einem mit diesem gelenkig verbundenen Schlepphebel, welches Abstützelement über sein Gehäuse in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einbaubar und an einer Stirnseite von einem Kopf überragt ist, auf dem der Schlepphebel mit seinem einen Ende verläuft, wobei dem Schlepphebel an seiner Oberseite zumindest eine Nockenanlauffläche und an seinem anderen Ende, an dessen Unterseite, eine Kon- taktfläche für wenigstens ein Gaswechselventil immanent ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Baueinheit ist aus der U.S. 4,870,931 vorbekannt. Der Schlepphebel sitzt über eine einenendige, kalottenförmige Aussparung auf einem Kugelkopf eines Abstützelements. Nachteilig ist hier die Reibung zwischen beiden Kontaktpartnern. So kann bei einer Reibung Stahl-Stahl ein erheblicher Verschleiß auftreten, welcher die Lebensdauer der Baueinheit verringert. Bei Dauerbeanspruchung kann es zu unerwünschten Veränderungen der Oberfläche, beispielsweise durch Lostrennung kleinster Teilchen, kommen. Außerdem ist wegen der vorhandenen Gleitreibung Reibarbeit zu verrichten.
Zudem sind dem vorgenannten und als gattungsbildend betrachteten Dokument keine Maßnahmen entnehmbar, wie ein Verkippen des Schlepphebels auf dem Kopf des Abstützelements vermieden werden kann. Dieses Verkippen kann ungünstigstenfalls noch vor einer Gesamtmontage des Ventiltriebs dazu führen, dass die Baueinheit unbrauchbar wird. Außerdem sind der vorgenannten Druckschrift keine Maßnahmen entnehmbar, wie der Montageaufwand der Baueinheit verringert werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Baueinheit der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die gelenkige Ver- bindung der Baueinheit über eine den Schlepphebel an einer Querbohrung seines einen Ende durchragende Achse dargestellt ist, auf welcher Achse gleichzeitig der Kopf des Abstützelements mit einem dessen Längsachse orthogonal schneidenden Lagerauge verläuft.
Somit sind die eingangs zitierten Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Aufgrund der gelenkigen Verbindung, die vorzugsweise als Wälz- bzw. alternativ auch als Gleitverbindung ausgelegt ist, ist die Reibung im Ventiltrieb minimiert. Zudem kann es nicht mehr dazu kommen, dass der Schlepphebel vom Kopf des Abstützelements, wie vorbeschrieben, abrutscht. Außerdem ist eine einfache Möglichkeit einer Lieferung einer vormontierten Baueinheit zum Motorenhersteller geschaffen, was dessen Montagekosten senkt.
Die erfindungsgemäße Wälzlagerung, beispielsweise eine Nadellagerung, kann im Bereich des Lagerauges des Kopfes des Abstützelements appliziert werden, wobei dann die Achse mit ihren endseitigen Stümpfen in den Bohrungen des Schlepphebels fest verlaufen soll. Hier bieten sich beispielsweise Verstemmun- gen, Verschweißungen, Schrumpf- oder Einpressverbindungen etc. an.
Zwar ist eine mittige Aufnahme des Kopfes des Abstützelements mit Lagerauge in Bezug auf den Schlepphebel insbesondere vorgesehen, denkbar ist es jedoch auch, den Schlepphebel mit einer diesen seitlich überragenden Achse zu versehen, auf welcher dann das Abstützelement verläuft.
Eine besonders bauraumsparende Variante liegt dann vor, wenn der Kopf des Abstützelements mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Längsanflachun- gen versehen wird, aus denen dann die Achse mit ihren Stümpfen ragt, welche Stümpfe wiederum in sich diametral gegenüberliegenden Querbohrungen am einen Ende des Schlepphebels aufgenommen sind.
Der Schlepphebel soll zweckmäßigerweise aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech oder einem ähnlich geeigneten Werkstoff dargestellt sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schlepphebel einen U-förmigen Querschnitt aufweist und stanz-biegetechnisch (keine Bedingung) beispielsweise aus Bandmaterial gefertigt ist.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, das Abstützelement hydrau- lisch wirkend auszulegen, wobei dann dessen Kopf Bestandteil eines relativ zum Gehäuse axial beweglichen Druckkolbens ist. Besonders in diesem Fall, jedoch nicht ausschließlich, bieten sich einfache Schmiermaßnahmen im Gelenkbereich an. So kann, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, ausgehend von einem Vorratsraum des Druckkolbens, ein Pfad zu der Wälzverbindung führen. Dieser Pfad kann einerseits zur Schmierung der Wälzverbindung dienen. Andererseits kann über diesen auch im Vorratsraum akkumulierte Luft mittelbar ins Freie entweichen.
Der vorgenannte Pfad kann in einem schräg verlaufenden Pfad zur Spritzöl- schmierung der Nockenanlauffläche fortgeführt werden. Gleichzeitig kann über diesen schrägen Pfad auch die ggf. vorhandene Luft exmittiert werden. Denkbar und vorgesehen ist es jedoch auch, ausgehend vom Vorratsraum des Druckkolbens, direkt einen schrägen Pfad zur Spritzölschmierung / Entlüftung in Richtung Nockenkontaktfläche verlaufen zu lasen. Dieser Pfad kann auch allein oder in Kombination mit einem Pfad zur Schmierung des Gelenks vorgesehen sein.
Alternativ ist es vorgeschlagen und vorteilhaft, das Abstützelement als rein mechanische Äbstützung auszubilden, die wahlweise über eine Höhenjustiermög- lichkeit wie ein Schraubmittel, wenigstens eine Einstellscheibe oder dgl. verfügt. Das Abstützelement kann auch als rein hydraulisch anhebbares Element dargestellt werden, welches in diesem Fall hydraulisch oder mechanisch (bspw. über Klinken) in seiner Höhe gehalten werden kann. Zur Schmierölversorgung des Gelenks / der Nockenanlauffläche kann auch dieses mechanische Abstützelement an eine Hydraulikmittelleitung angeschlossen werden.
Schließlich ist es Gegenstand eines Verfahrensanspruchs, dass die Baueinheit (Schlepphebel-Abstützelement) komplett vormontiert zum Motorenhersteller geliefert und dann anschließend in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut wird. Dies senkt die Montagekosten beim Motorenhersteller. Zum anderen kann es, aufgrund der festen Verbindung durch die Achse, vor einer endgültigen Nockenwellenmontage und Inbetriebnahme der Brennkraftmaschi- ne nicht mehr zu einem Abkippen des Schlepphebels vom Kopf des Abstützelements kommen. Kurze Beschreibung der Zeichnung
ie Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Abstützelement mit aufliegendem Schlepphebel und die
Figur 2 eine gegenüber Figur 1 um 90° gedrehte Schnittansicht mit längs geschnittenem Schlepphebel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren offenbaren einen Schlepphebel 2, welcher über eine Achse 13 ge- lenkig mit einem Kopf 5 eines Abstützelements 1 verbunden ist.
Das Abstützelement 1 besteht aus einem in eine Bohrung eines Zylinderkopfes einbaubaren Gehäuse 3. Im Inneren des Gehäuses 3 verläuft ein Druckkolben 20, der mit dem Kopf 5 eine einenendigen Stirnseite 4 des Gehäuses 3 über- ragt. Das Abstützelement 1 ist mit einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung versehen und schließt innerhalb seines Druckkolbens 20 einen Vorratsraum 21 für Hydraulikmittel ein.
Im Kopfbereich hat der Druckkolben 20 ein Lagerauge 14 (Durchgangsboh- rung). Wie zu erkennen ist, ist in dem Lagerauge 14 eine Wälzlagerung 15 wie eine Nadellagerung eingebaut. Über diese Wälzlagerung 15 verläuft der Kopf 5 verschwenkbeweglich auf der Achse 13. Diese ragt mit Stümpfen 16 lateral aus dem Kopf 5 des Druckkolbens 20 heraus. Wie zudem dargestellt, hat der Kopf 5 an den Seiten der Stümpfe 16 Längsanflachungen 18.
Der Schlepphebel 2 besitzt im Bereich seines einen Endes 6, an seiner Unterseite 10, eine mittige Ausnehmung 17. In dieser verläuft der Kopf 5 des Druckkolbens 20 so, dass dessen Längsanflachungen 18 benachbart zu Innenwan- düngen 19 des Schlepphebels 2 liegen. Die Stümpfe 16 der Achse 13 verlaufen in Querbohrungen 12 des Schlepphebels 2.
Zudem ist dargestellt, dass der Schlepphebel 2, in etwa im Bereich seiner Mitte, eine Nockenanlauffläche 8 hat, die hier als wälzgelagerte Rolle dargestellt ist. Im Bereich seines anderen Endes 9 hat der Schlepphebel 2, an seiner Unterseite 10, eine Kontaktfläche 11 für ein Gaswechselventil.
Summa summarum ist über die Achse 13 eine gelenkige und insbesondere reibungsarme Schwenkverbindung des Schlepphebels 2 mit dem Abstützelement 1 geschaffen. Zudem verläuft der Schlepphebel 2, wie vorhergehend ausgeführt, kippsicher auf dem Kopf 5 des Abstützelements 1. Die gesamte Baueinheit kann komplett vormontiert zum Motorenhersteller geliefert werden, was dessen Montagekosten senkt.
Liste der Bezugszahlen
1) Abstützelement 5 2) .Schlepphebel
3) Gehäuse
4) Stirnseite
5) Kopf
6) Ende
10 7) Oberseite
8) Nockenanlauffläche
9) Ende
10) Unterseite 11)Kontaktfläche
15 12)Querbohrung
13)Achse
14) Lagerauge
15) Wälzlagerung
16) Stumpf
" 20 17)Ausnehmung
18)Längsanflachung
19) Innenwand
20) Druckkolben 21)Vorratsraum
25 22) Pfad
23)Spritzbohrung

Claims

Patentansprüche
1. Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Abstützelement (1) sowie einem mit diesem gelenkig verbunde- nen Schlepphebel (2), welches Abstützelement (1) über sein Gehäuse
(3) in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einbaubar und an einer Stirnseite (4) von einem Kopf (5) überragt ist, auf dem der Schlepphebel (2) mit seinem einen Ende (6) verläuft, wobei dem Schlepphebel (2) an seiner Oberseite (7) zumindest eine Nockenanlauffläche (8) und an seinem anderen Ende (9), an dessen Unterseite (10), eine Kontaktfläche (11) für wenigstens ein Gaswechselventil immanent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkige Verbindung der Baueinheit über eine den Schlepphebel (2) an einer Querbohrung (12) seines einen Ende (6) durchragende Achse (13) dargestellt ist, auf welcher Achse (13) gleichzeitig der Kopf (5) des Abstützelements (1) mit einem dessen
Längsachse orthogonal schneidenden Lagerauge (14) verläuft.
2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an we- nigstens einem der Gelenkbereiche (Lagerauge-Achse (14, 13); Querbohrung-Achse (12, 13)) eine Wälzlagerung (15) wie eine Nadel- oder Kugellagerung appliziert ist.
3. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Gelenkbereiche (Lagerauge-Achse (14, 13); Querbohrung-Achse (12, 13)) eine Gleitlagerung appliziert ist.
4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gleitlagerung eine separate Verschleißschutzschicht aufgetragen ist.
5. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (13) mit zwei Stümpfen (16) aus dem Lagerauge (14) am Kopf (5) des Abstützelements (1) herausragt, wobei der Schlepphebel (2) im Ab- schnitt seines einen Endes (6) eine von dessen Unterseite (10) ausgehende, mittige Ausnehmung (17) mit zwei sich gegenüber liegenden Bohrungen als Querbohrung (12) besitzt, in denen die Stümpfe (16) der Achse (13) verlaufen.
6. Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (5) des Abstützelements (1) zwei sich diametral gegenüber liegenden Längsanflachungen (18) hat, die von dem Lagerauge (14) geschnitten sind, wobei diesen Längsanflachungen (18) Innenwände (19) des Schlepphebels (2) im Bereich dessen Ausnehmung (17) gegenüber liegen.
7. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Abstützelement (1) hydraulisch wirkend ausgelegt ist, wobei dessen Kopf (5) Bestandteil eines relativ zum Gehäuse (3) axial beweglichen Öruckkolbens (20) ist und einen Vorratsraum (21) für Hydraulikmittel einschließt.
8. Baueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Vorratsraum (21) ein Pfad (22) für Hydraulikmittel / Luft durch den Kopf (5) zum Lagerauge (14) erstreckt.
9. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (22) durch den Kopf (5), ausgehend von einem oberen Bereich des La- gerauges (14), als Spritzbohrung (23) und zum Entweichen der Luft in Richtung Nockenanlauffläche (8) fortgeführt ist.
10. Baueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pfad als Spritzbohrung / Entweichbohrung für Luft durch den Kopf (5) geführt ist, der vom Vorratsraum (21) ausgeht und sich aus dem Kopf (5) in Richtung zur Nockenanlauffläche (8) erstreckt.
11. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstützelement eine mechanische Abstützung eingesetzt ist.
12. Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement über ein Mittel zur Höhenjustierung wie über ein Schraubmittel oder über wenigstens eine Einstellscheibe verfügt.
13. Baueinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schlepphebel (2) aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech besteht, eine im Querschnitt generelle U- oder umgekehrte U-Form aufweist und wahlweise stanz-biegetechnisch hergestellt ist.
14. Baueinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Nockenanlauffläche (8) am Schlepphebel (2) eine wahlweise wälzgelagerte Rolle vorgesehen ist.
15. Verfahren zur Montage einer Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (Schlepphebel-Abstützelement (2, 1)) komplett vormontiert sowie durch die Achse (13) verbunden geliefert und anschließend in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut wird.
PCT/EP2006/001489 2005-03-09 2006-02-18 Baueinheit eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine WO2006094616A1 (de)

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