DE102005040694A1

DE102005040694A1 - Ventiltrieb mit mechanischer Ventilspieleinstellung und Verfahren zu dessen Montage

Info

Publication number: DE102005040694A1
Application number: DE102005040694A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Himsel; Wolfgang Dipl.-Ing. Christgen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-08-27
Filing date: 2005-08-27
Publication date: 2007-03-01
Also published as: US20080216784A1; EP1922473A1; CN101253311A; JP2009506257A; EP1922473B1; CN101253311B; WO2007025616A1; US7975664B2; DE502006009064D1; PL1922473T3

Abstract

Vorgeschlagen sind ein Ventiltrieb (1a, 1b) zur Betätigung eines Gaswechselventils (5) in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine mit mechanischer Ventilspieleinstellung sowie ein Verfahren zu dessen Montage. Ein zwischen einem Nocken (3) einer Nockenwelle (4) und dem Gaswechselventil (5) angeordneter und auf einem im Zylinderkopf (2) stationären Abstützelement (8) mit starrer Bauhöhe (Merkmal YP) gelagerter Nockenfolger (10) ist zur Einstellung des Ventilspiels (21) gegenüber dem Nocken (3) und/oder dem Gaswechselventil (5) mit dem Abstützelement (8) maßlich gepaart. Dabei soll eine den Nockenfolger (10) und das Abstützelement (8) umfassende, in den Zylinderkopf (2) montierbare und außerhalb des Zylinderkopfs (2) gepaarte Baueinheit (6) mit einem gegebenen Einbausummenmaß vorgesehen sein.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zur Betätigung eines Gaswechselventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit mechanischer Ventilspieleinstellung, mit einem zwischen einem Nocken einer Nockenwelle und dem Gaswechselventil angeordneten hebelartigen Nockenfolger, der auf einem im Zylinderkopf stationären Abstützelement mit starrer Bauhöhe gelagert und zur Einstellung des Ventilspiels gegenüber dem Nocken und/oder dem Gaswechselventil mit dem Abstützelement maßlich gepaart ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb geht aus der als gattungsbildend betrachteten JP 2000161025 A hervor. Dort ist ein Schlepphebel-Ventiltrieb vorgeschlagen, dessen Ventilspieleinstellung durch Austausch des Abstützelements gegen ein anderes Abstützelement mit einer dem Soll-Ventilspiel entsprechenden Bauhöhe erfolgt. Aus diesem Grund und auch mangels Hinweisen in dieser Druckschrift, welche auf eine hinsichtlich des Ventilspiels maßliche Zusammengehö rigkeit des Abstützelements und des Schlepphebels im nichtmontierten Zustand außerhalb des Zylinderkopfs schließen lassen, gelangt der Fachmann zu dem Ergebnis, dass auch die Erstmontage dieses Ventiltriebs in den Zylinderkopf auf herkömmliche Art und Weise erfolgt. Aufgrund der komplexen kinematischen Verhältnisse des Schlepphebel-Ventiltriebs wird dabei die Höhe des Ventilspiels durch direktes Vermessen oder Prüfen des Freigangs des Schlepphebels gegenüber dem Nocken oder dem Gaswechselventil ermittelt beziehungsweise kontrolliert. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass sich der Ventiltrieb in einem weitgehend fortgeschrittenen Montagezustand des Zylinderkopfs befindet, so dass in Kenntnis des ermittelten Ist-Ventilspiels oder dessen Abweichung vom Soll-Ventilspiel die dann oftmals erforderliche, eigentliche Ventilspieleinstellung auf das Soll-Ventilspiel erst nach erneuter Demontage des Ventiltriebs zwecks Austausch des Abstützelements erfolgen kann. Dieser Zwischenschritt der provisorischen Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf ist jedoch insbesondere im Rahmen einer Großserienmontage mit einem erheblichen Zeitaufwand und folglich mit hohen Herstellkosten verbunden.

Aufgabe der Erfindung

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb mit einem hebelartigen Nockenfolger und mechanischer Ventilspieleinstellung sowie ein Verfahren zur Montage des Ventiltriebs zu schaffen, bei welchem die oben genannten Nachteile beseitigt sind. Insbesondere soll der Ventiltrieb mit einem gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduzierten Zeitaufwand für die Einstellung des Ventilspiels prozesssicher in den Zylinderkopf montierbar sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und verfahrensseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass eine den Nockenfolger und das Abstützelement umfassende, in den Zylinderkopf montierbare und außerhalb des Zylinderkopfs gepaarte Baueinheit mit einem gegebenen Einbausummenmaß vorgesehen ist.

Zum besseren Verständnis des Erfindungsgedanken sei an dieser Stelle zunächst der hilfsweise eingeführte Begriff des Einbausummenmaßes erläutert. Ausgangspunkt der Erläuterung sei ein direkt angetriebener Ventiltrieb mit mechanischer Ventilspieleinstellung, bei welchem der rotierende Hub des Nockens in eine Linearbewegung des Nockenfolgers umgesetzt wird. Diese Ventiltriebsbauart ist dem Fachmann insbesondere in Form der häufig verwendeten Tassenstößel-Ventiltriebe bekannt, bei denen die Hubbewegung des Tassenstößels parallel zur Längsachse des Gaswechselventils erfolgt. Im einfachsten Falle eines ebenen und senkrecht zu dieser Längsachse verlaufenden Tassenbodens ergibt sich das Ventilspiel dann aus der Differenz zwischen dem Abstand des Nockengrundkreises zur nockenseitigen Stirnseite des Gaswechselventils und dem Einbaumaß des Tassenstößels, welches der Dicke des Tassenbodens im Bereich des Gaswechselventils entspricht. Folglich sind die kinematischen Verhältnisse in Bezug auf das Ventilspiel dieses Tassenstößels eindimensional zu betrachten, da das Ventilspiel nur vom Abstand des Nockengrundkreises zum Gaswechselventil und von der genannten Dicke des Tassenbodens abhängig ist. Insofern kann auch eine Einstellung des Ventilspiels bei der Erstmontage eines solchen Ventiltriebs in den Zylinderkopf zeitsparend derart erfolgen, dass bei noch nicht im Zylinderkopf montiertem Tassenstößel der Abstand des Nockengrundkreises zur Stirnfläche des Gaswechselventils ermittelt und anschließend der Tassenstößel mit einer dem einzustellenden Soll-Ventilspiel entsprechenden Bodendicke montiert wird.

Im Gegensatz dazu weist der erfindungsgemäße Ventiltrieb mit dem hebelartigen Nockenfolger erheblich komplexere kinematische Eigenschaften auf. Dies liegt zum einen darin begründet, dass bereits eine Positionsänderung des Hebeldrehpunkts am Abstützelement zu einer erheblichen Ventilspieländerung des Nockenfolgers gegenüber dem Nocken oder dem Gaswechselventil führt – ein Prinzip, auf dem bekanntlich die Wirkungsweise von Abstützelementen mit manuell mechanisch oder automatisch hydraulisch einstellbarem Drehpunkt basiert. Zum anderen können bauteiltoleranzbedingte Positions- oder Dimensionsänderungen von Elementen des Nockenfolgers selber, welche zur unmittelbaren Bewegungsübertragung des Nockens auf das Gaswechselventil dienen, zu einer erheblichen Beeinflussung des Ventilspiels führen. Infolgedessen setzt die Einstellung des Ventilspiels bei dem vorliegenden Ventiltrieb eine mehrdimensionale Betrachtung der kinematischen Verhältnisse voraus. Diese Verhältnisse sind im Falle eines zur Schwenkebene des Nockenfolgers parallelen Gaswechselventils zweidimensional und im Falle eines zur Schwenkebene geneigten Gaswechselventils möglicherweise sogar dreidimensional zu betrachten. Aus diesem Grund wurde zur Verdeutlichung des vorliegenden Erfindungsgedankens die Hilfsgröße des Einbausummenmaßes eingeführt, welches als Ersatzmaß mit folgender Definition zu verstehen ist:
Baueinheiten, die jeweils einen hebelartigen Nockenfolger und ein Abstützelement umfassen und an derselben Position desselben Zylinderkopfs in Verbindung mit demselben Nocken und demselben Gaswechselventil aufeinander folgend montiert sind, weisen bei identischem Einbausummenmaß dasselbe Ventilspiel auf.

Ferner sind bauteiltoleranzabhängige räumliche Positionen oder maßliche Dimensionen von Elementen des Ventiltriebs, welche das Ventilspiel beeinflussen, im folgenden als Merkmale bezeichnet.

Da die Baueinheit des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ein gegebenes Einbausummenmaß aufweist, ist die Kenntnis der Merkmale des Zylinderkopfs einschließlich des montierten Gaswechselventils sowie der Nockenwelle ausreichend, um bereits nach erstmaliger Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf ein Ist-Ventilspiel innerhalb des Soll-Ventilspiels zu gewährleisten. Daher kann der eingangs erläuterte Zwischenschritt der provisorischen Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf zur Vermessung oder Prüfung des Ist-Ventilspiels entfallen, wodurch der im Stand der Technik übliche Aufwand zur Einstellung des Ventilspiels bei der Erstmontage des Zylinderkopfs erheblich reduziert werden kann. Diesbezüglich wird auch auf die Beschreibung erfindungsgemäßer Verfahren zur Montage des Ventiltriebs verwiesen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sollen eine oder mehrere Gruppen von Baueinheiten mit derart gepaarten Nockenfolgern und Abstützelementen vorgesehen sein, dass alle Baueinheiten derselben Gruppe ein im wesentlichen identisches Einbausummenmaß aufweisen und dass alle Baueinheiten einer anderen Gruppe ein demgegenüber verschiedenes Einbausummenmaß aufweisen. Die Sortierung der Baueinheiten nach Einbausummenmaß ermöglicht es, dem zu montierenden Einzel-Ventiltrieb, d.h. dem Gaswechselventil und dem dazugehörigen Nocken in Abhängigkeit der zylinderkopfseitigen Merkmale eine Baueinheit selektiv so zuzuordnen, dass das Ist-Ventilspiel des montierten Einzel-Ventiltriebs ohne weitere Einstellmaßnahmen innerhalb der Grenzen des Soll-Ventilspiels liegt.

Alternativ ist es auch angedacht, dass lediglich eine Gruppe der Baueinheiten in Verbindung mit einem separat von der Baueinheit in den Zylinderkopf montierbaren Einstellmittel zur Einstellung des Ventilspiels vorgesehen ist. Das Einstellmittel kann dabei als dickengestufte Einstellscheibe oder dickengestufte Ventileinstellkappe oder beides ausgebildet sein. Die Einstellscheibe ist zwischen einem das Abstützelement abstützenden Boden im Zylinderkopf und einer dem Boden zugewandten Stirnseite des Abstützelements angeordnet, während die Ventileinstellkappe zwischen einer dem Nockenfolger zugewandten Stirnfläche des Gaswechselventils und einer der Stirnfläche zugewandten Ventilschaftauflage des Nockenfolgers angeordnet ist.

Wie nachfolgend noch erläutert wird, führt auch diese alternative Möglichkeit zu einer erheblichen Vereinfachung der Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf. Außerdem ist es in diesem Fall ausreichend, lediglich eine Gruppe der Baueinheiten herzustellen, zu lagern und für die Montage in den Zylinderkopf bereitzustellen, während das dickensortierte und vergleichsweise klein bauende Einstellmittel fertigungstechnisch und logistisch einfach sowie kostengünstig handhabbar ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll die Baueinheit ein zur verliersicheren Halterung des Nockenfolgers am Abstützelement dienendes Verbindungselement umfassen. Hierdurch kann das Risiko eines Vertauschens bereits zu den Baueinheiten gruppierter Nockenfolger und Abstützelemente untereinander während Transport und Montage der Baueinheiten erheblich minimiert werden.

Weiterhin soll der Nockenfolger einer solchen Baueinheit, die sowohl maßlich als auch durch das Verbindungselement mechanisch zusammengehörig ist, als Schlepphebel ausgebildet sein, der mit einer konvex ausgebildeten Ventilschaftauflage an einem ersten Endbereich das Gaswechselventil betätigt, mit einer kalottenförmigen Einformung an einem zweiten Endbereich auf einem sphärischen Ende des Abstützelements schwenkbar gelagert und über eine drehbar und wahlweise wälzgelagerte Rolle in einem Mittelbereich vom Nocken beaufschlagt ist. Dabei umgreift das als spanlos hergestelltes Umformteil aus federhartem Blechwerkstoff bestehende Verbindungselement eine Durchmessereinschnürung unterhalb des sphärischen Endes formschlüssig. Alternativ kann der Nockenfolger jedoch auch als Kipphebel ausgebildet sein, welcher in einem Mittelbereich auf einem im Zylinderkopf hängend angeordneten Abstützelement gelagert ist.

Die eingangs angegebene Aufgabe wird weiterhin auch durch ein Verfahren zur Montage des Ventiltriebs mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2 oder 3 gelöst. Demnach sollen zur Bildung jeder Baueinheit aus einer der Gruppen der Nockenfolger in einer Mess- oder Prüfvorrichtung fixiert werden und ein oder mehrere Merkmale des Nockenfolgers ermittelt werden. Anhand dieser Mess- oder Prüfwerte und dem der Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaß wird daraufhin dem Nockenfolger ein Abstützelement mit vorbestimmter Bauhöhe und/oder mit vorbestimmtem Durchmesser des sphärischen Endes zugeordnet. Gegebenenfalls wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Nockenfolger mittels des Verbindungselements verliersicher verbunden. Im Falle mehrerer Gruppen von Baueinheiten ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass jede Baueinheit einer Gruppe zur Identifizierung des der Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaßes gekennzeichnet wird.

Weiterhin soll die Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf im Falle mehrerer Gruppen von Baueinheiten bevorzugt mit wenigstens den nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten erfolgen. Diese umfassen zunächst die Ermittlung eines oder mehrerer Merkmale des Zylinderkopfs, der Nockenwelle sowie des Gaswechselventils. Das Gaswechselventil ist bei diesem Verfahrensschritt im Zylinderkopf montiert, während die Merkmale der Nockenwelle zweckmäßigerweise außerhalb des Zylinderkopfs ermittelt werden. Anhand dieser Mess- oder Prüfwerte sowie der Höhe des einzustellenden Soll-Ventilspiels wird daraufhin für jedes Gaswechselventil des Zylinderkopfs das erforderliche Einbausummenmaß der Baueinheit ermittelt. Anschließend ist jedem Gaswechselventil eine Baueinheit aus derjenigen Gruppe, der das so ermittelte Einbausummenmaß zugewiesen ist, zuzuordnen und jede Baueinheit gefolgt von der Nockenwelle in den Zylinderkopf zu montieren.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Montageverfahrens besteht darin, dass der Zwischenschritt der provisorischen Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf zur Vermessung oder Prüfung des Ist-Ventilspiels sowie die dann gegebenenfalls erforderliche Demontage des Ventiltriebs zwecks Austausch einer das Ventilspiel auf das Soll-Ventilspiel einstellenden Ventiltriebkomponente entfallen können. Das erfindungsgemäße Verfahren entspricht vielmehr einer indirekten Ermittlung des Ventilspiels, in dem die zuvor genannten Merkmale bei noch demontiertem Ventiltrieb ermittelt werden und unter Berücksichtigung des einzustellenden Soll-Ventilspiel ausgewertet werden. Als Ergebnis dieser Auswertung steht dann ein Einbausummenmaß der Gruppe von Baueinheiten fest, deren Nockenfolger bereits nach erstmaliger Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf ein Ist-Ventilspiel innerhalb des Soll-Ventilspiels aufweist.

Falls lediglich nur eine Gruppe von Baueinheiten mit identischem Einbausummenmaß in Verbindung mit dem dazu separat montierbaren Einstellmittel zur Ventilspieleinstellung vorgesehen ist, ist alternativ ein Verfahren zur Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf vorgesehen, welches dann die folgenden Verfahrensschritte umfasst. Zunächst erfolgt wiederum die Ermittlung eines oder mehrerer Merkmale des Zylinderkopfs, der Nockenwelle sowie des Gaswechselventils. Anschließend ist jedem Gaswechselventil des Zylinderkopfs das Einstellmittel anhand dieser Mess- oder Prüfwerte sowie in Abhängigkeit des Soll-Ventilspiels zuzuordnen und jedes Einstellmittel in den Zylinderkopf zu montieren. Daraufhin ist jede Baueinheit gefolgt von der Nockenwelle in den Zylinderkopf zu montieren.

In Übereinstimmung mit dem erstgenannten Verfahren zur Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf basiert auch dieses Verfahren auf der zuvor erläuterten indirekten Ermittlung des Ventilspiels. Nach Auswertung der ermittelten Mess- oder Prüfwerte kann dann jedem Gaswechselventil dasjenige Einstellmittel zugeordnet werden, welches in Verbindung mit der Baueinheit bereits nach erstmaliger Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf ein Ist-Ventilspiel innerhalb des Soll-Ventilspiels erzeugt. Eine direkte Messung oder Prüfung des Ventilspiels im Anschluss an die Montage des Ventiltriebs in den Zylinderkopf kann bei beiden genannten Verfahren dennoch zu Kontrollzwecken vorgesehen sein und steht nicht in Widerspruch zu dem offenbarten Erfindungsgedanken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen der erfindungsgemäße Ventiltrieb beispielhaft anhand eines Schlepphebel-Ventiltriebs dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante des Schlepphebel-Ventiltriebs im montierten Zustand des Zylinderkopfs;
2 ein beispielhaftes Bemaßungsschema von zylinderkopfseitigen Merkmalen;
3 ein beispielhaftes Bemaßungsschema von Merkmalen des Schlepphebels;
4 ein beispielhaftes Bemaßungsschema von Merkmalen des Abstützelements und
5 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante des Schlepphebel-Ventiltriebs im montierten Zustand des Zylinderkopfs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines Ventiltriebs 1a mit mechanischer Ventilspieleinstellung in einem Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine mit für die Erfindung wesentlichen Bauteilen offenbart. Der Ventiltrieb 1a umfasst einen Nocken 3 einer Nockenwelle 4, ein Gaswechselventil 5 und eine Baueinheit 6, die aus einem in einer hohlzylindrischen Ausnehmung 7 des Zylinderkopfs 2 ruhend gelagerten Abstützelement 8, einem als Schlepphebel 9 ausgebildeten Nockenfolger 10 sowie einem Verbindungselement 11 zur verliersicheren Halterung des Schlepphebels 9 am Abstützelement 8 besteht. Der Schlepphebel 9 ist in einem Mittelbereich 12 über eine wälzgelagerte Rolle 13 als reibungsarme Anlauffläche vom Nocken 3 beaufschlagt und betätigt mit einer konvex ausgebildeten Ventilschaftauflage 14 an einem ersten Endbereich 15 das Gaswechselventil 5. Weiterhin ist der Schlepphebel 9 mit einer kalottenförmigen Einformung 16 an einem zweiten Endbereich 17 auf einem sphärischen Ende 18 des Abstützelements 8 schwenkbar gelagert, wobei das Verbindungselement 11 an einem die Einformung 16 umgebenden Boden 19 mittels einer an sich bekannten Schnappverbindung befestigt ist und eine Durchmessereinschnürung 20 des Abstützelements 8 unterhalb des sphärischen Endes 18 formschlüssig umgreift. Ein bei geschlossenem Gaswechselventil 5 auftretendes Ventilspiel 21 ist sowohl zwischen der Rolle 13 und dem Nocken 3 als auch zwischen der Ventilschaftauflage 14 und dem Gaswechselventil 5 mess- oder prüfbar.
Das Abstützelement 8 und der Schlepphebel 9 werden außerhalb des Zylinderkopfs 2 zu der Baueinheit 6 so gepaart, dass diese einer von mehreren Gruppen von Baueinheiten 6 mit jeweils gegebenem Einbausummenmaß zusortiert werden kann. Wie bereits eingangs erläutert wurde, ist der Begriff des Einbausummenmaßes zusammengefasst so zu verstehen, dass Schlepphebel 9 von Baueinheiten 6 mit demselben Einbausummenmaß in derselben Bauteileumgebung dasselbe Ventilspiel 21 aufweisen. Die auf die Gesamtheit der Gruppen bezogene Bandbreite des Einbausummenmaßes ist dabei so gewählt, dass eine Ventilspieleinstellung auf ein Soll-Ventilspiel innerhalb der gesamten Schwankungsbreite von Merkmalen des Zylinderkopfs 2, der Nockenwelle 4 und des Gaswechselventils 5 möglich ist.
Diese Merkmale sind anhand eines beispielhaften Bemaßungsschemas in 2 dargestellt und zunächst zu messen oder zu prüfen. Als Referenzpunkt dient der Schnittpunkt der Längsachse der Ausnehmung 7 mit einem Boden 22 der Ausnehmung 7. Ausgehend hiervon ist mit den Koordinaten XV und YV ein Mittelpunkt 23 auf einer dem Schlepphebel 9 zugewandten Stirnfläche 24 des im Zylinderkopf 2 montierten Gaswechselventils 5 bezeichnet. Die Koordinaten XL und YL geben den Mittelpunkt 25 einer Zylinderkopflagerstelle 26 für die Nockenwelle 4 als Maß für deren Drehachse an, während mit DL der Durchmesser der Zylinderkopflagerstelle 26 einschließlich eines gegebenenfalls verwendeten, jedoch nicht dargestellten Lagerdeckels bezeichnet ist. Die Merkmale der Nockenwelle 4 sind der Durchmesser DN eines Nockenwellenlagers 27 sowie der Radius RN des Nockengrundkreises. Obwohl die Nockenwelle 4 in 2 in montiertem Zustand des Zylinderkopfs 2 dargestellt ist, erfolgt die Vermessung oder Prüfung von deren genannten Merkmalen zweckmäßigerweise außerhalb des Zylinderkopfs 2.
In Abhängigkeit der Sensitivität des Ventilspiels 21 gegenüber Schwankungen der zuvor genannten Merkmale XV, YV, XL, YL, DL, DN, RN muss es jedoch nicht zwingend erforderlich sein, alle Merkmale des Zylinderkopfs 2, des Gaswechselventils 5 oder der Nockenwelle 4 zu ermitteln. So könnte beispielsweise auf eine Vermessung oder Prüfung der Koordinate XL verzichtet werden, da deren Schwankung aufgrund der kinematischen Verhältnisse zwischen dem Nocken 3 und der Rolle 13 eine nur vergleichsweise geringe und gegebenenfalls vernachlässigbare Veränderung des Ventilspiels 21 bewirkt. Demgegenüber beeinflusst eine Schwankung der Koordinate YL das Ventilspiel 21 signifikant, und ist bei der Vermessung oder Prüfung der zylinderkopfseitigen Merkmale XV, YV, XL, YL, DL bevorzugt zu berücksichtigen. In Kenntnis einer oder mehrerer dieser Mess- oder Prüfwerte sowie der Höhe des einzustellenden Soll-Ventilspiels wird in einem nächsten Verfahrensschritt zur Montage des Ventiltriebs 1a in den Zylinderkopf 2 für jedes Gaswechselventil 5 des Zylinderkopfs 2 das erforderliche Einbausummenmaß der Baueinheit 6 ermittelt.
Die Paarung des Abstützelements 8 mit dem Schlepphebel 9 zur Bildung der Baueinheit 6 mit gegebenem Einbausummenmaß kann sowohl bedarfsgerecht und zeitgleich zur Montage als auch im Vorfeld der Montage des Ventiltriebs 1a in den Zylinderkopf 2 erfolgen. Ein bevorzugtes Verfahren zu dieser Paarung wird anhand der 3 und 4 nachfolgend erläutert. Zunächst werden der Schlepphebel 9 in einer nicht näher dargestellten Mess- oder Prüfvorrichtung fixiert und dessen Merkmale ermittelt. Der Schlepphebel 9 wird hierzu mit seiner kalottenförmigen Einformung 16 auf einer Prüfkugel 28 der Vorrichtung gelagert, wobei ein Mittelpunkt 29 der Prüfkugel 28 als Referenz für die anschließende Vermessung oder Prüfung dieser Merkmale gemäß dem hier ebenfalls exemplarisch dargestellten Bemaßungsschema dient. Ausgehend vom Mittelpunkt 29 der Prüfkugel 28 mit bekanntem Durchmesser DK ergibt sich mit horizontalem Abstand XR und vertikalem Abstand YR die räumliche Position der Rolle 13, deren Durchmesser DR beträgt. Analog ist mit XA und YA die Position eines Mittelpunkts 30 der kreisbogenförmigen Ventilschaftauflage 14 mit dem Radius RA bezeichnet. Gemäß den vorgenannten Ausführungen kann es auch hierbei in Abhängigkeit der Sensitivität des Ventilspiels 21 gegenüber Schwankungen der Merkmale XR, YR, DR, XA, YA, RA ausreichend sein, nur einige dieser Merkmale zu ermitteln.
In einem weiteren Verfahrensschritt zur Bildung der Baueinheit 6 wird anhand der zuvor ermittelten Mess- oder Prüfwerte sowie dem der entsprechenden Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaß dem Schlepphebel 9 ein höhengestuftes Abstützelement 8 mit vorbestimmter Bauhöhe YP und/oder mit vorbestimmtem Durchmesser DP des sphärischen Endes 18 als Merkmale des Abstützelements 8 gemäß 4 zugeordnet. Alternativ zu der Paarung des Schlepphebels 9 mit einem höhengestuften Abstützelement 8 ist es selbstverständlich auch möglich, Abstützelemente 8 mit konstanter Bauhöhe YP zu verwenden und diesen jeweils einen Schlepphebel 9 zuzuordnen, dessen Merkmale XR, YR, DR, XA, YA, RA im Hinblick auf das Einbausummenmaß gezielt ausgesucht oder eingestellt sind.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt zur Bildung der Baueinheit 6 wird der mit dem Abstützelement 8 gepaarte Schlepphebel 9 mittels des Verbindungselements 11 verliersicher zu der Baueinheit 6 verbunden. Anschließend kann es noch vorgesehen sein, die in Gruppen sortierten Baueinheiten 6 zur Identifizierung des der jeweiligen Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaßes zu kennzeichnen. Die Art dieser Kennzeichnung kann mit geeigneten, dem Fachmann bekannten Mitteln erfolgen und ist an dieser Stelle nicht näher erläutert.
In einem weiteren Verfahrensschritt zur Montage des Ventiltriebs 1a in den Zylinderkopf 2 ist es im Anschluss an die zuvor beschriebene Ermittlung des erforderlichen Einbausummenmaßes der Baueinheit 6 vorgesehen, dass jedem Gaswechselventil 5 des Zylinderkopfes 2 eine Baueinheit 6 aus derjenigen Gruppe, der das ermittelte Einbausummenmaß zugewiesen ist, zugeordnet und jede Baueinheit 6 in den Zylinderkopf 2 montiert wird. Anschließend ist die Nockenwelle 4 in den Zylinderkopf 2 zu montieren.
Eine zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1b ist in 5 offenbart. Abweichend von der ersten Ausführungsvariante 1a ist hierbei lediglich eine Gruppe der Baueinheiten 6 mit einem im wesentlichen identischen Einbausummenmaß vorgesehen. Die Bildung dieser Baueinheit 6 erfolgt analog zu dem zuvor beschriebenen Verfahren; aufgrund des einheitlichen Einbausummenmaßes jedoch ohne die genannte Gruppensortierung. Zur Einstellung des Ventilspiels 21 dient hierbei ein Einstellmittel 31, das separat von der Baueinheit 6 in den Zylinderkopf 2 montierbar ist. Das Einstellmittel 31 kann als dickengestufte Einstellscheibe 32 oder als dickengestufte Ventileinstellkappe 33 ausgebildet sein und wahlweise oder in Kombination eingesetzt werden. Dabei ist die Einstellscheibe 32 zwischen dem das Abstützelement 8 abstützenden Boden 22 im Zylinderkopf 2 und einer dem Boden 22 zugewandten Stirnseite 34 des Abstützelements 8 angeordnet, während die Ventileinstellkappe 33 zwischen der Stirnfläche 24 des Gaswechselventils 5 und der Ventilschaftauflage 14 des Schlepphebels 9 angeordnet ist.
Zur Montage des so ausgebildeten Ventiltriebs 1b in den Zylinderkopf 2 sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen. In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsvariante des Ventiltriebs 1a werden zunächst wiederum die Merkmale XL, YL, DL des Zylinderkopfs 2, die Merkmale DN, RN der Nockenwelle 4 sowie die Merkmale XV, YV des Gaswechselventils 5 ermittelt. Anhand dieser Mess- oder Prüfwerte sowie der Höhe des einzustellenden Soll-Ventilspiels wird anschließend jedem Gaswechselventil 5 des Zylinderkopfs 2 die Einstellscheibe 32 und/oder die Ventileinstellkappe 33 zugeordnet und in den Zylinderkopf 2 montiert. Daraufhin werden die Baueinheiten 6 gefolgt von der Nockenwelle 4 in den Zylinderkopf 2 montiert.
Es sei abschließend noch daraufhin gewiesen, dass zwar ein wesentlicher Erfindungsgedanke in der Bildung der Baueinheit 6 mit gegebenem Einbausummenmaß besteht, welche eine montagefreundliche Einstellung des Ventilspiels 21 insbesondere bei der Erstmontage des Ventiltriebs 1a, 1b in den Zylinderkopf 2 ermöglicht. Dies schließt jedoch die bekannte Methode der Ventilspieleinstellung im Rahmen der Wartung der Brennkraftmaschine nicht aus, bei welcher das Ventilspiel 21 vor dessen Einstellung auf konventionelle Art und Weise direkt zwischen dem Schlepphebel 9 und dem Nocken 3 oder dem Gaswechselventil 5 gemessen oder geprüft wird. Ferner kann dann zur Einstel lung des Ventilspiels 21 auch eine Trennung der Baueinheit 6 vorgesehen sein, bei der beispielsweise das Abstützelement 8 gegen ein Abstützelement 8 mit unterschiedlicher Bauhöhe YP getauscht wird und erneut mit dem Schlepphebel 9 und dem Verbindungselement 21 zu einer Baueinheit 6 mit verändertem Einbausummenmaß verbunden wird.

1a, b: Ventiltrieb
2: Zylinderkopf
3: Nocken
4: Nockenwelle
5: Gaswechselventil
6: Baueinheit
7: Ausnehmung
8: Abstützelement
9: Schlepphebel
10: Nockenfolger
11: Verbindungselement
12: Mittelbereich
13: Rolle
14: Ventilschaftauflage
15: erster Endbereich
16: Einformung
17: zweiter Endbereich
18: sphärisches Ende
19: Boden
20: Durchmessereinschnürung
21: Ventilspiel
22: Boden
23: Mittelpunkt
24: Stirnfläche
25: Mittelpunkt
26: Zylinderkopflagerstelle
27: Nockenwellenlager
28: Prüfkugel
29: Mittelpunkt
30: Mittelpunkt
31: Einstellmittel
32: Einstellscheibe
33: Ventileinstellkappe
34: Stirnseite

Claims

Ventiltrieb (1a, 1b) zur Betätigung eines Gaswechselventils (5) in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine mit mechanischer Ventilspieleinstellung, mit einem zwischen einem Nocken (3) einer Nockenwelle (4) und dem Gaswechselventil (5) angeordneten hebelartigen Nockenfolger (10), der auf einem im Zylinderkopf (2) stationären Abstützelement (8) mit starrer Bauhöhe (Merkmal YP) gelagert und zur Einstellung des Ventilspiels (21) gegenüber dem Nocken (3) und/oder dem Gaswechselventil (5) mit dem Abstützelement (8) maßlich gepaart ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Nockenfolger (10) und das Abstützelement (8) umfassende, in den Zylinderkopf (2) montierbare und außerhalb des Zylinderkopfs (2) gepaarte Baueinheit (6) mit einem gegebenen Einbausummenmaß vorgesehen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Gruppen von Baueinheiten (6) mit derart gepaarten Nockenfolgern (10) und Abstützelementen (8) vorgesehen sind, dass alle Baueinheiten (6) derselben Gruppe ein zumindest nahezu identisches Einbausummenmaß aufweisen und dass alle Baueinheiten (6) einer anderen Gruppe ein demgegenüber verschiedenes Einbausummenmaß aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich eine Gruppe der Baueinheiten (6) in Verbindung mit einem separat von der Baueinheit (6) in den Zylinderkopf (2) montierbaren Einstellmittel (31) zur Einstellung des Ventilspiels (21) vorgesehen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (31) als dickengestufte Einstellscheibe (32) und/oder als dickengestufte Ventileinstellkappe (33) ausgebildet ist, wobei die Einstellscheibe (32) zwischen einem das Abstützelement (8) abstützenden Boden (22) im Zylinderkopf (2) und einer dem Boden (22) zugewandten Stirnseite (34) des Abstützelements (8) angeordnet ist und wobei die Ventileinstellkappe (33) zwischen einer dem Nockenfolger (10) zugewandten Stirnfläche (24) des Gaswechselventils (5) und einer der Stirnfläche (24) zugewandten Ventilschaftauflage (14) des Nockenfolgers (10) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (6) ein zur verliersicheren Halterung des Nockenfolgers (10) am Abstützelement (8) dienendes Verbindungselement (11) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (10) als Schlepphebel (9) ausgebildet ist, der mit einer konvex ausgebildeten Ventilschaftauflage (14) an einem ersten Endbereich (15) das Gaswechselventil (5) betätigt, mit einer kalottenförmigen Einformung (16) an einem zweiten Endbereich (17) auf einem sphärischen Ende (18) des Abstützelements (8) schwenkbar gelagert und über eine drehbar und wahlweise wälzgelagerte Rolle (13) in einem Mittelbereich (12) vom Nocken (3) beaufschlagt ist, wobei das als spanlos hergestelltes Umformteil aus federhartem Blechwerkstoff bestehende Verbindungselement (11) eine Durchmessereinschnürung (20) unterhalb des sphärischen Endes (18) formschlüssig umgreift.
Verfahren zur Montage des Ventiltriebs nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung jeder Baueinheit (6) aus einer der Gruppen der Nockenfolger (10) in einer Mess- oder Prüfvorrichtung fixiert wird und eine oder mehrere räumliche Positionen (Merkmale XR, YR, XA, YA) und/oder maßliche Dimensionen (Merkmale DR, RA) von das Ventilspiel (21) beeinflussenden Elementen des Nockenfolgers (10) ermittelt werden, woraufhin dem Nockenfolger (10) anhand dieser Mess- oder Prüfwerte und dem der Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaß ein Abstützelement (8) mit vorbestimmter Bauhöhe (Merkmal YP) und/oder mit vorbestimmtem Durchmesser (Merkmal DP) des sphärischen Endes (18) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer Gruppen jede Baueinheit (6) einer Gruppe zur Identifizierung des der Gruppe zugewiesenen Einbausummenmaßes gekennzeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, soweit dieser auf Anspruch 2 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage des Ventiltriebs (1a) in den Zylinderkopf (2) mit wenigstens den folgenden Verfahrensschritten erfolgt: – eine oder mehrere räumliche Positionen (Merkmale XL, YL, XV, YV) und/oder maßliche Dimensionen (Merkmale DL, DN, RN) von das Ventilspiel (21) beeinflussenden Elementen des Zylinderkopfs (2) und/oder der Nockenwelle (4) und/oder des Gaswechselventils (5) ermitteln; – für jedes Gaswechselventil (5) des Zylinderkopfs (2) das erforderliche Einbausummenmaß der Baueinheit (6) anhand dieser Mess- oder Prüfwerte sowie in Abhängigkeit des Soll-Ventilspiels ermitteln; – jedem Gaswechselventil (5) eine Baueinheit (6) aus derjenigen Gruppe, der das so ermittelte Einbausummenmaß zugewiesen ist, zuordnen und jede Baueinheit (6) in den Zylinderkopf (2) montieren; – die Nockenwelle (4) in den Zylinderkopf (2) montieren.
Verfahren nach Anspruch 7, soweit dieser auf Anspruch 3 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage des Ventiltriebs (1b) in den Zylinderkopf (2) mit wenigstens den folgenden Verfahrensschritten erfolgt: – eine oder mehrere räumliche Positionen (Merkmale XL, YL, XV, YV) und/oder maßliche Dimensionen (Merkmale DL, DN, RN) von das Ventilspiel (21) beeinflussenden Elementen des Zylinderkopfs (2) und/oder der Nockenwelle (4) und/oder des Gaswechselventils (5) ermitteln; – jedem Gaswechselventil (5) des Zylinderkopfs (2) das Einstellmittel (31) anhand dieser Mess- oder Prüfwerte sowie in Abhängigkeit des Soll-Ventilspiels zuordnen und jedes Einstellmittel (31) in den Zylinderkopf (2) montieren; – jede Baueinheit (6) in den Zylinderkopf (2) montieren; – die Nockenwelle (4) in den Zylinderkopf (2) montieren.