DE19644916A1

DE19644916A1 - Ventiltrieb

Info

Publication number: DE19644916A1
Application number: DE19644916A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Kecker
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-04-30

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ventiltrieb mit wenigstens einer obenliegenden Nockenwelle nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Ventiltriebe sind der Fachwelt hinreichend bekannt und müssen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Ist es nun erforderlich, in Nockenwel lenlängsrichtung gesehen, zwischen zwei Gaswechselventilen je Zylinder bei spielsweise ein zusätzliches Bauteil wie eine Pumpe-Düse-Anordnung für eine Direkteinspritzung von Kraftstoff anzuordnen, so ist bei vielen der herkömm lichen Ventiltriebe mit Bauraumproblemen zu rechnen. Auch eine alleinige Neigung der Ventile je Zylinder in Nockenwellenlängsrichtung voneinander weg bringt nur bedingt den erhofften Erfolg, da sich dann deren Betätigung als aufwendig erweist. Zum einen kann man hierfür gekröpfte oder kegelige Nocken vorsehen, so wie sie beispielsweise aus der DE-OS 44 10 034 (Fig. 2) hervorgehen. Zum anderen kann man diese schrägstehenden Ventile durch an sich gerade Ventilbetätigungsmittel wie Traversen (siehe DE-OS 43 38 845) betätigen. Jedoch kommt es dann zu einem Eintrag von Querkräften in die betreffenden Gaswechselventile.

Zugleich kann der Fachmann sich aus der US-PS 53 47 964 eine Anordnung zur Betätigung von schrägstehenden Ventilen entnehmen, jedoch sind diese Ventile nicht in Nockenwellenlängsrichtung, sondern in -querrichtung geneigt. Zum einen ist hier nachteilig keine Direktbetätigung der eben genannten Gas wechselventile vorgeschlagen und zum anderen sind zwei Nockenwellen zur Betätigung der Gaswechselventile einer Zylinderreihe notwendig. Diese Noc kenwellen sind relativ weit von der Zylinderkopfmitte desaxiert, so daß sich diese Maßnahme wieder ungünstig hinsichtlich des Bauraums erweist.

Auch sind Lösungen bekannt, bei denen durch Mehrventiltechnik ohnehin am Zylinderkopf mit sehr beengten Bauraumverhältnissen zu rechnen ist und es sich als notwendig erweist, diese dortigen Gaswechselventile schräg zu stellen. Sollen diese nun reibungsarm und direkt betätigt werden, so müßten wiederum die Nocken der betreffenden Nockenwelle gekröpft ausgeführt werden bzw. müßte auf einen aufwendig zu fertigenden Hebeltrieb zurückgegriffen werden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der vor genannten Gattung zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln der Bauraum im Zylinderkopfbe reich zwischen schrägstehenden Gaswechselventilen erhöht ist und ein ein facher Vorschlag zu deren reibungsarmer Betätigung geschaffen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der nachfolgenden Ansprüche sind, welche auch selb ständig schutzfähige Mittel enthalten können.

Dadurch, daß die Nockenfolger bevorzugt als Kegel rollen ausgebildet sind, die beispielsweise in Traversen zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer gleichwir kender Ventile eingebaut werden sollen, gelingt es, die zur Bauraumoptimie rung schrägstehenden Gaswechselventile ohne Querkrafteintrag in diese zu betätigen. Bevorzugt sollen dann auch die Führungsmittel wie Säulen im Winkel der Ventile verlaufen. Somit entfällt auch ein aufwendiges kegeliges Schleifen der betreffenden Nocken, wobei eine kegelige Fertigung deren Gegenläufer (Nockenfolgemittel) sich als wesentlich kostengünstiger und fertigungstechnisch einfacher erweist.

Bevorzugt sollen die Traversen zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer gleich wirkender Gaswechselventile senkrecht zur Nockenwellenachse verlaufen, so daß je Zylinderreihe der Brennkraftmaschine lediglich eine Nockenwelle not wendig ist. Nunmehr ist durch die kegelig zueinander stehenden und ladungs wechseltechnisch unterschiedlich wirkenden Gaswechselventile ein ausreichen der Bauraum zwischen diesen geschaffen, um beispielsweise eine Pumpe-Düse- Einheit zur Direkteinspritzung von Kraftstoff oder ähnliches in diesem Bereich zu positionieren. Gleichzeitig gelingt es, bei an sich beengten Platzverhältnissen im Zylinderkopfbereich, die Zahl gleichwirkender Gaswechselventile je Zylinder weiter zu erhöhen, was zu den verbrennungsmotorisch bekannten Vorteilen führt.

Zur Schaffung von weiterem Bauraum im Zylinderkopfbereich ist es auch vorgesehen, die betreffenden Gaswechselventile nicht nur in Nockenwellenrich tung sondern auch senkrecht zur Nockenwellenachse zu neigen.

Zwar ist es denkbar, den kegeligen Nockenfolger als Gleitabgriff, beispielsweise in der Traverse oder einem Stößel, auszubilden, jedoch ist es insbesondere vorgesehen, diesen als wälzgelagerte Kegelrolle herzustellen. Als Wälzlager bietet sich hier ein bauraumgünstiges Nadellager an, welches auf einem Bolzen fixiert ist.

Wahlweise kann nach der Erfindung die Traverse einenends an sich vom Zylinderkopf erstreckenden Führungssäulen bzw. an Führungsflächen des Zylinderkopfes geführt werden. Insbesondere bei Anwendung der Führungs flächen kann auf eine zusätzliche Verdrehsicherung der Traverse verzichtet werden. Gleichzeitig ist es vorgeschlagen, über die Führungssäulen eine Hy draulikmittelzufuhr aus einem unteren Bereich des Zylinderkopfes zu in den Traversen integrierten Spielausgleichselementen zu schaffen. Selbstverständlich entspricht der Neigungswinkel der Führungsmittel bzw. der Führungsflächen am Zylinderkopf in aller Regel dem der in Längsrichtung des Zylinderkopfes geneig ten Gaswechselventile. Anstatt der hydraulischen Spielausgleichselemente können auch mechanische Spielausgleichsmittel wie Einstellschrauben, -plätt chen etc. verwendet werden.

Da es aufgrund von Toleranzüberlagerungen während der Zylinderkopffertigung und anderem dazu kommen kann, daß am Außenmantel des kegeligen Nocken folgemittels es lediglich zu einem Punkt- bzw. Flächenkontakt zum jeweiligen Nocken kommt, ist es vorgeschlagen, diesen Außenmantel ballig bzw. halbbal lig auszugestalten. Auch ist es denkbar, die Traverse beidendig über Säulen oder ähnliches zu führen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zweckmäßigerweise wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä ßen Ventiltrieb im Bereich der Gaswechselventile mit verein facht dargestellter Traverse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ventiltrieb nach Fig. 1 mit eingebau ter Pumpe-Düse-Einheit;

Fig. 3-5 in drei Ansichten die Traverse;

Fig. 6 eine an einer Führungsfläche des Zylinderkopfes geführte Tra verse mit halbballigem Nockenfolgemittel und

Fig. 7 eine Ansicht nach Fig. 6 mit balligem Nockenfolger.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Aus Fig. 1 geht ein Ventiltrieb 1 hervor, der eine obenliegende Nockenwelle 2 aufweist. Diese Nockenwelle 2 besitzt je Zylinder zwei Nocken 3, 4. Dabei wirkt der erste Nocken 3 auf einen Nockenfolger 5 ein, welcher über eine Wälzlagerung 6 (Nadellager) auf einem Lagermittel 7 (Bolzen) gegenüber einer Traverse 8 (hier schematisch im Querschnitt dargestellt) abgestützt ist. Dabei wirkt die in Fig. 1 links dargestellte Traverse 8 beispielsweise auf zwei Ein laßventile 9 ein, deren Verbindungslinie senkrecht zur Nockenwelle 2 verläuft. Der aus der rechten Bildhälfte der Fig. 1 hervorgehende Nockenfolger 10 mit Wälzlagerung 11 und Lagermittel 12 ist wiederum in eine weitere Traverse 13 eingebaut. Diese Traverse 13 beaufschlagt beispielsweise zwei Auslaßventile 14 im Hubsinn.

Zur Schaffung eines zwischen den Gaswechselventilen 9, 14 liegenden Baurau mes (siehe auch Fig. 2) sind diese Gaswechselventile 9, 14 derartig in Nocken wellenrichtung voneinander weg geneigt, daß deren Axiallinien sich in nocken ferner Richtung schneiden. Somit ist der Bauraum im Bereich eines Zylinderkop fes 15 deutlich erweitert, so daß zwischen den Gaswechselventilen 9, 14 ein weiteres Bauteil, wie beispielsweise eine Vorrichtung 16 zur Direkteinspritzung von Kraftstoff oder ähnliches, installiert werden kann. Auf diese Vorrichtung 16 soll jedoch an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. Auch ist eine Applikation weiterer Bauteile wie Zündkerze bzw. doppelte Zündkerze oder ähnliches in diesem Bereich vorgesehen. Da bisherige Traversen zur gleichzeiti gen Betätigung mehrerer Gaswechselventile sich lediglich bei gerader Ventil anordnung anbieten bzw. ansonsten mit großen auf die Gaswechselventile einwirkenden Kippmomenten zu rechnen ist, werden die Nockenfolger 5, 10 kegelig, wie in Fig. l dargestellt, ausgebildet. Eine gedachte Kegelspitze dieser Nockenfolger 5, 10 verläuft dabei auf der Seite des im Zylinder gegenüber liegenden (in Nockenwellenrichtung betrachtet) Gaswechselventils 14 oder 9. Gleichzeitig sollen die Führungsmittel 17 wie Säulen 17a bzw. sich vom Zylin derkopf 15 erstreckende Führungsflächen 17b in ihrem Winkel β' (s. Fig. 6) gleich zu einem Winkel β zwischen einer Orthogonalen zur Nockenwelle 2 und der Neigung des betreffenden Gaswechselventils 9, 14 verlaufen.

Zur Verringerung der Hertzschen Pressung im Kontaktbereich zwischen den Nocken 3, 4 zu ihren Nockenfolgern 5, 10 ist es weiterhin vorgeschlagen, eine Nockenkontaktfläche 18 der Nockenfolger 5, 10 entweder halbballig (siehe Fig. 6) bzw. vollballig (siehe Fig. 7) herzustellen. In Fig. 6 geht dabei die halbballige Nockenkontaktfläche 18 von einer Stirnseite 19 des Nockenfolgers 5 fallend aus. Denkbar ist es auch, daß die in den Fig. 6, 7 dargestellten Traversen 8, 13 die Form eines Stößels aufweisen.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Traverse 8 in drei Ansichten (Draufsicht, Seiten ansicht und Querschnitt im Bereich des Nockenfolgers 5). Dabei ist aus Fig. 3 entnehmbar, daß die Traverse 8 einenends eine Bohrung 20 aufweist, über die sie an dem Führungsmittel 17 wie der Säule 17a, welche sich in Nockenrich tung vom Zylinderkopf 15 wegerstreckt, geführt ist. Ausgehend von der Säule 17a werden dabei mit den Gaswechselventilen 9 zusammenwirkende hydrauli sche Spielausgleichsmittel 21 über eine in Längsrichtung der Traverse 8 ver laufende Bohrung 22 mit hydraulischem Mittel versorgt. Gleichfalls geht es aus Fig. 3 hervor, daß der Nockenfolger 5 in Draufsicht auf die Traverse 8 gesehen zwischen den Gaswechselventilen 9 positioniert ist.

Bezugszeichenliste

1

Ventiltrieb

2

Nockenwelle

3

Nocken

4

Nocken

5

Nockenfolger, Kegelrolle

6

Wälzlagerung

7

Lagermittel

8

Traverse

9

Einlaßventil (Gaswechselventil)

10

Nockenfolger, Kegelrolle

11

Wälzlagerung

12

Lagermittel

13

Traverse

14

Auslaßventil (Gaswechselventil)

15

Zylinderkopf

16

Vorrichtung

17

Führungsmittel

17

a Säule

17

b Führungsfläche

18

Nockenkontaktfläche

19

Stirnseite

20

Bohrung

21

Spielausgleichsmittel

22

Bohrung

23

Stirnseite

Claims

1. In einem Zylinderkopf (15) einer Brennkraftmaschine angeordneter Ventiltrieb (1) mit wenigstens einer obenliegenden Nockenwelle (2), deren Nocken (3, 4) Gaswechselventile (9, 14) über Nockenfolger (5, 10) im Hubsinn betätigen, dadurch gekennzeichnet,

- daß die der Nockenwelle (2) je Zylinder zugeordneten Gaswechselventile (9, 14) derartig zumindest in Nockenwellenrichtung voneinander weggeneigt verlaufen, daß deren Axiallinien sich in nockenferner Richtung schneiden und
- daß eine Lotrechte von einer Nockenkontaktfläche (18) des jeweiligen Nockenfolgers (5 oder 10) zur Axiallinie des beaufschlagten Gaswechselventils (9, 14) unter einem spitzen Neigungswinkel β sich erstreckt.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolger (5, 10) als Kegelrolle ausgebildet sind, wobei ein Halbkegelwinkel α ihrer Nockenkontaktfläche (18) in etwa mit dem Neigungswinkel β übereinstimmt.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolger (5, 10) in eine Traverse (8, 13) zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer der gleichwirkenden Gaswechselventile (9, 14) integriert sind, welche Traverse (13) über Führungsmittel (17) gegenüber dem Zylinderkopf (15) relativbeweglich gelagert ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolger (5, 10) in einen Stößel eingebaut sind.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelrolle (5, 10) über eine Wälzlagerung (6, 11) wie ein Nadellager auf einem Lagermittel (7, 12) wie einem Bolzen abgestützt ist.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Traverse (8, 13) die gleichwirkenden Gaswechselventile (9 oder 14) senkrecht zur Axiallinie der Nockenwelle (2) verbindet.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß unmittel bar oberhalb des jeweiligen Zylinders, zwischen den zwei in Nockenwellen richtung liegenden Gaswechselventilen (9, 14), eine Vorrichtung (16) zur Direkteinspritzung von Kraftstoff oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungs mittel (17) der Traverse (8, 13) als Säule (17a) hergestellt ist, welche die Tra verse (8, 13) zumindest einenends gegenüber dem Zylinderkopf (15) längs beweglich führt.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungs winkel β' der Säule (17a) zumindest in etwa mit einem Neigungswinkel β der Axiallinien der jeweiligen gleichwirkenden Gaswechselventile (9 oder 14) übereinstimmt.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungs mittel (17) der Traverse (8, 13) als Führungsfläche (17b) ausgebildet ist, welche die Traverse (8, 13) zumindest einenends gegenüber dem Zylinderkopf (15) längsbeweglich führt.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungs winkel β' der Führungsfläche (17b) zumindest in etwa mit dem Neigungswinkel β der Axiallinien der jeweiligen gleichwirkenden Gaswechselventile (9 oder 14) übereinstimmt.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenkon taktfläche (18) des Nockenfolgers (5 oder 10) ballig bzw. ausgehend von einer dessen Stirnseiten (19 oder 23) halbballig hergestellt ist.

13. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Traverse (8, 13) mit den Gaswechselventilen (9, 14) zusammenwirkende hydraulische Spielausgleichsmittel (21) angeordnet sind, die über eine in Längsrichtung der Traverse (8, 13) verlaufende Bohrung (22) aus der jeweiligen Säule (17a) mit Hydraulikmittel versorgbar sind.

14. Ventiltrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfol ger (5, 10) in Längsrichtung der Traverse (8, 13) gesehen zwischen deren Spielausgleichsmitteln (21) positioniert sind.