DE19741077A1

DE19741077A1 - Achse zur schwenkbeweglichen Lagerung von Kipp- oder Schwinghebeln

Info

Publication number: DE19741077A1
Application number: DE1997141077
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Speil; Juergen Dipl Ing Kretschmer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-03-25

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Achse zur schwenkbeweglichen Lagerung von Kipp- oder Schwinghebeln eines in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebauten Ventiltriebs, auf welcher die Hebel mit ihren Bohrungen längen verteilt angeordnet sind und die wenigstens einen sich längs erstreckenden Pfad zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu den Hebeln aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Achse geht beispielsweise aus dem Fachbuch Bosch: "Kraftfahr technisches Taschenbuch"; VDI-Verlag (1987); S. 318 hervor. Dabei können die auf ihr schwenkbeweglich zu lagernden Kipp-oder Schwinghebel innerhalb von Wangen verlaufen, die von einem sich vom Zylinderkopf erstreckenden Lager bock ausgehen. Die Achse ist durch Bohrungen der Hebel gesteckt und vor zugsweise endseitig befestigt. In aller Regel besitzen derartige Achsen Pfade zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu den Hebel n. Im Bereich jedes Hebels ist der Pfad von einer Radialbohrung geschnitten, welcher ein entsprechender Kanal am Hebel gegenüberliegt.

Bestehen nun der Zylinderkopf und die Achse aus Werkstoffen mit unterschied lichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so kann es beim Betrieb der Brenn kraftmaschine, d. h. mit zunehmender Erwärmung des Zylinderkopfes, dazu kommen, daß sich eine Überdeckung der Radialbohrung zum Kanal in un erwünschter Art und Weise verschiebt. Zu berücksichtigen ist an dieser Stelle, daß mit zunehmender Erwärmung das verwendete Hydraulikmittel niedrigvisko ser wird und daß in aller Regel sich die Betriebsspiele zwischen den Bauteilen erhöhen. Dies führt in nachteiliger Art und Weise zu einem unerwünscht hohen Hydraulikmittelverbrauch im Bereich des Zylinderkopfes. In den überwiegenden Fällen erhalten dann die entsprechend zu versorgenden Verbraucher im Hebel einen überschüssigen Betrag an Hydraulikmittel.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Achse zur schwenkbeweglichen Lage rung von Kipp- oder Schwinghebeln zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln eine an die Wärmeausdehnung im Zylinderkopf besser angepaßte Überdeckung der Radial bohrungen der Achse mit den zugeordneten Kanälen der sie umschließenden Hebel geschaffen ist.

Dadurch, daß ein axialer Abstand zumindest eines Teils der jeweiligen Radial bohrungen zu ihren Kanälen im kalten Zustand der Brennkraftmaschine so ausgelegt wird, daß dieser sich mit zunehmender Erwärmung während der Befeuerung der Brennkraftmaschine verkleinert, ist mit einem deutlich geringe ren Hydraulikmittelverbrauch im Zylinderkopf zu rechnen. Beispielsweise kann die Überdeckung von einer oder mehreren Bohrung/Bohrungen mit dem oder den jeweiligen Kanal/Kanälen im kalten Zustand auf maximale Größe ausgelegt sein und für den Heißlauf der Brennkraftmaschine durch eine relative Ver schiebung der Bauteile zueinander, hervorgerufen durch Wärmedehnung, kleinstmöglich vorliegen. Da der relative Verschiebeweg einer Bohrung zum Kanal abhängig vom Abstand zum Bauteil (Befestigung der Achse) sowie der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Achse und Zylinderkopf ist, gelingt es nicht unbedingt für alle Bohrungen mit zugeordneten Kanälen eine Überdeckung zu finden, die im Kaltzustand maximal und im Heißlauf minimal ist. Der erfindungsgemäß angestrebte Erfolg tritt auch ein, wenn nur eine Teil zahl von Bohrungen/Kanälen die gewünschte Überdeckung aufweist. Somit ist mit dieser Erfindung dem Motorenbauer eine Lehre in die Hand gegeben, mittels derer er einen optimalen Hydraulikmittelumsatz im Zylinderkopf erzielen kann. Gegebenenfalls können Hydraulikmittelpumpen kleiner dimensioniert werden bzw. können zusätzliche Bauteile, wie Vorrichtungen zur Nockenwel lenverstellung, ohne Vergrößerung der Hydraulikmittelpumpe appliziert werden.

Vorgeschlagen ist es, den Zylinderkopf aus einem Aluminium- und die Achse aus einem Stahlwerkstoff herzustellen. Denkbar ist jedoch auch, Legierungen der genannten Werkstoffe einzusetzen. Gleichzeitig können die Lagerböcke einteilig mit dem Zylinderkopf verbunden sein.

Die Zuführung des Hydraulikmittels in die Achse aus einem stirnseitigen Be reich dieser ist deshalb vorteilhaft, weil in diesem Bereich die Achse mit dem Zylinderkopf verbunden und eine relative Verlagerung beider Bauteile zuein ander mit zunehmender Erwärmung nur äußerst gering ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Achse zur schwenkbe weglichen Lagerung von Kipp- oder Schwinghebeln im unbe feuerten Zustand der Brennkraftmaschine, wobei ober- und unterhalb der Symmetrielinie unterschiedlich zueinander positionierte Radialbohrungen/Kanäle gezeigt sind und

Fig. 2 eine Achse nach Fig. 1, jedoch im erwärmten Zustand.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen

Die Fig. 1 und 2 offenbaren eine Achse 1 zur schwenkbeweglichen Lage rung von Kipp- oder Schwinghebeln 2 eines in einen Zylinderkopf einer Brenn kraftmaschine eingebauten Ventiltriebs, so wie sie der Fachwelt an sich bekannt ist. Die Hebel 2 umschließen mit ihren Bohrungen 3 axial beabstandet die Achse 1. Sie sind innerhalb von Wangen von sich vom Zylinderkopf in Rich tung zur Achse 1 erstreckenden Lagerböcken integriert und axial fixiert. Gleich zeitig ist die Achse 1 im Bereich einer ihrer Stirnseiten 7 fest mit einem sich vom Zylinderkopf in Achsrichtung erstreckenden Bauteil 8 verbunden. Durch die Achse 1 verläuft ein Pfad 4 zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu den Hebeln 2. In den Hebeln 2 können hydraulische Spielausgleichselemente eingebaut sein, die mit dem Hydraulikmittel versorgt werden müssen. Gleichzei tig können die Hebel 2 Spritzbohrungen zur Spritzbeaufschlagung mit Hydrau likmittel eines Kontaktbereiches eines Nockens am Hebel 2 bzw. des Spielaus gleichselements mit einem Ende eines Gaswechselventils aufweisen.

Wie den Fig. 1, 2 ebenfalls entnommen werden kann, ist die Achse 2 im Bereich ihrer Stirnseite 7 zumindest abschnittsweise von einem Lagerbock 9 umschlossen, der ebenfalls am Zylinderkopf befestigt ist. Der Lagerbock 9 besitzt einen Kanal 10 zur Zuführung von Hydraulikmittel zu einer Radialboh rung 11 in der Achse 1. Ausgehend von dieser Achse 1 wird das Hydraulik mittel zu Radialbohrungen 5 geleitet, welche mit Kanälen 6 am gegen über liegenden Hebel 2 kommunizieren.

Ist nun der Zylinderkopf aus einem Aluminiumwerkstoff und die Achse 1 bei spielsweise aus Stahl hergestellt, kommt es mit zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine während ihres Betriebes zu einer Längung des Zylinderkop fes in bezug auf die Achse 1, d. h. die mit dem Zylinderkopf über die Lager böcke gekoppelten Hebel 2 verlagern sich wie in Fig. 2 gezeigt relativ zur Achse 1 (hier nach rechts). Da gleichzeitig mit steigender Betriebstemperatur die Viskosität des verwendeten Hydraulikmittels abnimmt und ebenfalls die Be triebsspiele zwischen den Bauteilen sich erhöhen, kommt es im Stand der Technik zu einem unnötig erhöhten Hydraulikmittelumsatz im Bereich des Zylinderkopfes. Die Erfindung greift den an sich unerwünschten Effekt der Wärmedehnung auf. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird eine Überdeckung zwischen zumindest einer Teilzahl der jeweiligen Radialbohrung 5 und dem gegenüberliegenden Kanal 6 soweit verkleinert, daß mit einem deutlich mini mierten Hydraulikmittelumsatz zu rechnen ist.

Im kalten Zustand der Brennkraftmaschine wird die Überdeckung von Radial bohrung 5 und Kanal 6 relativ groß gewählt, so daß das hochviskose Hydraulik mittel schnell und in großer Menge an die entsprechenden Verbrauchsstellen gelangt (schnelle Durchölung).

Selbstverständlich kann das Hydraulikmittel auch durch andere Zuleitungen als den genannten Lagerbock 9 mit seiner Bohrung 12 zur Achse 1 geführt werden. Beispielsweise ist es auch denkbar, dieses Hydraulikmittel stirnseitig in die Achse 1 zu führen bzw. in einem Mittenbereich der Achse 1 in diese zu leiten.

Die im Bereich der Radialbohrungen 5 und Kanäle 6 zeichnerisch gezeigten Kugeln dienen lediglich einer Verdeutlichung des Versatzes.

Bezugszeichenliste

1

Achse

2

Hebel

3

Bohrung

4

Pfad

5

Radialbohrung

6

Kanal

7

Stirnseite

8

Bauteil

9

Lagerbock

10

Kanal

11

Radialbohrung

12

Bohrung

Claims

1. Achse (1) zur schwenkbeweglichen Lagerung von Kipp- oder Schwinghebeln (2) eines in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebauten Ventil triebs, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- auf der Achse (1) sind die Hebel (2) mit ihren Bohrungen (3) längenverteilt an geordnet, wobei sie wenigstens einen sich längs erstreckenden Pfad (4) zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu den Hebeln (2) besitzt;
- der Pfad (4) ist im Bereich jedes Hebels (2) von zumindest einer Radialbohrung (5) geschnitten, die in wenigstens einer Schwenkstellung des Hebels (2) mit einem sich vom Hebel (2) in dessen Bohrung (3) erstreckenden Kanal (6) ver bunden ist;
- durch den Kanal (6) ist das Hydraulikmittel zu einem Spielausgleichselement und/oder einem anzuspritzenden Kontaktbereich eines Nockens am Hebel (2) bzw. des Spielausgleichselements mit einem Ende eines Gaswechselventils leitbar;
- die Achse (1) ist bevorzugt im Bereich einer ihrer Stirnseiten (7) am Zylin derkopf oder einem mit dem Zylinderkopf fest verbundenen Bauteil (8) in zumindest eine Längsrichtung festgelegt;
- vom Zylinderkopf erstreckt sich in Richtung zur Achse (1) je Hebel (2) ein Lagerbock, innerhalb dessen beidseitiger Wangen der Hebel (2) wenigstens ab schnittsweise aufgenommen sowie axial fixiert ist;
- die Achse (1) und der Zylinderkopf sind aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt und
- zumindest ein Teil der Radialbohrungen (5) ist im unbefeuerten Zustand der Brennkraftmaschine derartig vom zugeordneten Kanal (6) axial entfernt, daß mit steigender Betriebstemperatur deren Überdeckung durch Wärmedehnung abnimmt und/oder daß bei maximaler Betriebstemperatur diese eine kleinste Überdeckung aufweisen.

2. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Achse (1) gefertigt ist.

3. Achse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf aus einem Aluminium- und die Achse (1) aus einem Stahlwerkstoff bestehen.

4. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) vorzugs weise im Bereich einer ihrer Stirnseiten (7) von einem weiteren mit dem Zylin derkopf verbundenen Lagerbock (9) wenigstens abschnittsweise und mittelbar umschlossen ist, der einen senkrecht zur Achse (1) verlaufenden Kanal (10) zur Zuleitung des Hydraulikmittels zum Pfad (4) aufweist, wobei die Achse (1) im Abschnitt des weiteren Lagerbockes (9) zumindest eine weitere Radialbohrung (11) in Richtung zur Bohrung (12) des Lagerbockes (9) besitzt, welche mit dessen Kanal (10) in hydraulischer Verbindung steht.