DE19801866C2 - Valve control device for an internal combustion engine with at least two inlet and two outlet valves per cylinder head - Google Patents

Valve control device for an internal combustion engine with at least two inlet and two outlet valves per cylinder head

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Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Ein- und zwei Auslaßventilen pro Zylinderkopf, bei welcher mindestens zwei Ventile gemeinsam von je einem Kipphebel betätigbar sind.The invention relates to a valve control device for a reciprocating piston Internal combustion engine with at least two inlet and two outlet valves per Cylinder head, in which at least two valves together by one Rocker arms can be actuated.

Bekanntlich wird der Ein- und Auslaß eines Brennraumes einer derartigen Brennkraftmaschine durch Ventile, die durch Nocken über Stößel, Stößelstangen und Kipphebel oder über Kipp- und Schwinghebel oder unmittelbar vom Nocken betätigt werden, gesteuert. Bei oben gesteuerten Motoren liegen Ventile (hängende Ventile) und Gaswege oberhalb einer Ebene, die auf dem im oberen Totpunkt sich befindlichen Kolben aufliegt. Bei oben liegender Nockenwelle kann das jeweilige Ventil über Schwinghebel oder Tassenstößel direkt von der Nockenwelle geöffnet werden.As is known, the inlet and outlet of such a combustion chamber Internal combustion engine through valves, which are driven by cams via tappets, pushrods and rocker arm or via rocker and rocker arm or directly from the cam operated, controlled. Valves are located in the above-controlled motors (hanging valves) and gas paths above a level on the one above Piston located dead center rests. With the camshaft on top, it can the respective valve via rocker arm or bucket tappet directly from the Camshaft can be opened.

Die Kipphebel sind bereits in einer Vielzahl verschiedener Ausführungsformen angeordnet worden, wobei diese Anordnung um so komplizierter wird, je mehr Ventile zu betätigen sind.The rocker arms are already in a variety of different embodiments has been arranged, the more complicated this arrangement becomes, the more Valves are to be operated.

Bei einer nach der DE 11 79 764 B bekannten Ventilsteuervorrichtung wird ein Ventilpaar mittels eines Querhauptes gemeinsam betätigt. Dabei sind die einem Zylinderkopf zugeordneten Kipphebel auf einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet. Die Betätigung aller Kipphebel erfolgt durch eine längs der Brennkraftmaschine angeordneten Steuerwelle und durch Stoßstangen. Die Kipphebel wirken auf die Querhäupter mittig ein, wobei die gleichsinnig wirkenden Arme der Kipphebel ungleich lang sind. In a valve control device known from DE 11 79 764 B, a Valve pair operated together by means of a crosshead. They are one Rocker arm assigned to cylinder head on a common pivot axis arranged. All rocker arms are actuated by a along the Internal combustion engine arranged control shaft and by bumpers. The rocker arms act on the crossheads in the middle, with the arms acting in the same direction Rocker arms are not the same length.  

Obwohl durch diese bekannten Maßnahmen eine verschleißfeste Ventilsteuervorrichtung erreicht wurde, sind doch mehrere bewegte Teile (Kipphebel, Schwenkachse, Querhaupt) für den Ventiltrieb eines Ventilpaares erforderlich.Although wear-resistant thanks to these known measures Valve control device has been reached, since there are several moving parts (Rocker arm, swivel axis, crosshead) for the valve train of a pair of valves required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilsteuervorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und für den Ventiltrieb mittels Kipphebel keine zusätzlichen Teile in der Kraftübertragungskette vom Kipphebel zu den gemeinsam zu betätigenden Ventilen benötigt.The invention has for its object a valve control device to create the type described above, which is simple and for the valve train by means of rocker arm no additional parts in the Power transmission chain from the rocker arm to the jointly operated Valves needed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.The object is achieved with the characterizing features of Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention result from the Features of the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Querhaupt (Ventiljoch) zur gemeinsamen Betätigung mehrerer Ventile überflüssig ist und so eine Einsparung an bewegten Teilen für einen gattungsbildenden Ventiltrieb erreicht wurde.The advantages achieved by the invention are in particular that a Crosshead (valve yoke) for the joint operation of several valves is unnecessary is and thus a saving in moving parts for a generic Valve train was reached.

Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung sind wesentlich kürzere Montagezeiten als bisher möglich.Due to the simple structure of the valve control device according to the invention significantly shorter assembly times than previously possible.

Durch den Verzicht von Schwenkachsen für die Kipphebel sind für die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung kostensparende Lagerstellen gefunden worden.By omitting pivot axes for the rocker arms are for the Valve control device according to the invention found cost-saving bearings Service.

Vorteilhafterweise sind die Lagen der Lagerabstützpunkte mittels Druckstücken für die Kipphebel so gewählt, daß eine zumindest nahezu gleichmäßige Kraftverteilung auf die Lagerstellen gegeben ist. The positions of the bearing support points are advantageously by means of pressure pieces for the rocker arms selected so that an at least almost uniform Power distribution to the bearings is given.  

Günstige Verhältnisse für eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Lagerstellen ergeben sich, wenn die Verbindungsebene der jeweiligen Lagerabstützpunkte eines jeden Kipphebels den Hauptkraftangriffspunkt des jeweiligen Kipphebels umfasst und die Abstände x bzw. y zwischen dem Hauptkraftangriffspunkt und den Lagerabstützpunkten etwa gleich groß sind.Favorable conditions for an even force distribution on the bearing points arise when the connection level of the respective bearing support points of each rocker arm the main force application point of the respective rocker arm comprises and the distances x and y between the main force application point and the bearing support points are approximately the same size.

Eine geeignete Form sowie die Lage der Lagerabstützpunkte eines erfindungsgemäßen Kipphebels ist vorteilhafterweise mittels der Methode der Finiten Elemente (FEM) bestimmbar.A suitable shape and the location of the bearing support points Rocker arm according to the invention is advantageously by means of the method of Finite elements (FEM) can be determined.

Die FEM, d. h. die Methode der endlich großen Elemente, ist bekanntlich ein leistungsfähiges Verfahren zur numerischen Lösung von Festigkeitsproblemen aller Art im elastischen und plastischen Bereich. Die zu berechnende Struktur wird in passende Elemente aufgeteilt, die über Knotenpunkte miteinander verknüpft sind. Auf diese Weise ergibt sich unter Beachtung der maßgeblichen Materialgesetzte (z. B. Hooksches Gesetz) auf numerischem Wege die Form der zu berechnenden Struktur.The FEM, i. H. the method of finally large elements is known to be a powerful method for the numerical solution of strength problems of all kinds in the elastic and plastic range. The structure to be calculated is divided into suitable elements, which are linked together via nodes are. In this way, taking into account the relevant Material types (e.g. Hook's law) the form of the structure to be calculated.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung ist bei einem Mehrventil-Kurzkanal-Querstrom- Zylinderkopf erreichbar. Wärme und Strömungsverluste durch lange Kanäle sind dort durch die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung vermeidbar. Des Weiteren ist ein hydraulischer Ventilspielausgleich leicht realisierbar.A particularly advantageous use of the invention Valve control device is in a multi-valve short-channel cross-flow Cylinder head accessible. There are heat and flow losses through long channels there avoidable by the valve control device according to the invention. Hydraulic valve lash adjustment is also easy to implement.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Im übrigen ist die Erfindung, wie in den vorstehenden Ausführungen bereits angedeutet, nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, selbstverständlich sind andere Formen von Kipphebeln, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisen, denkbar. An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described in more detail below. Otherwise, the invention is as in the the above statements already indicated, not on the illustrated Embodiment limited, of course, other forms of Rocker arms that have the features of claim 1, conceivable.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung, Fig. 1 is a schematic plan view of an inventive valve control device,

Fig. 2: eine schematische Seitenansicht auf die Anordnung gemäß der Fig. 1 und Fig. 2 shows a schematic side view of the arrangement according to Figure 1 and.

Fig. 3: die Ventilsteuervorrichtung von Fig. 2 nach der Linie III-III. Fig. 3: the valve control device of Fig. 2 along the line III-III.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Ventilsteuervorrichtung ist für eine mit Selbstzündung arbeitende große Hubkolben-Brennkraftmaschine in V- oder L- Bauweise bestimmt, die beispielsweise als Hauptantriebsmotor für seegehende Schiffe oder als stationärer Dieselmotor für Kraftwerksanlagen Verwendung findet.The valve control device shown in the embodiment is for a Auto-ignition large reciprocating internal combustion engine in V or L Design determined, for example, as the main drive motor for seagoing Ships or as a stationary diesel engine for power plants.

Die dargestellte Vorrichtung weist einen mit 1 angedeuteten Zylinderkopf mit zwei Einlaß- 2a, 2b und zwei Auslaßventilen 3a, 3b auf, welche paarweise in zur Längsmittelebene des Zylinderkopfes 1 parallelen oder senkrechten Ebenen angeordnet sind. Zur paarweisen Betätigung der Ventile 2 bzw. 3 sind zwei Kipphebel 4 und 5 vorgesehen.The device shown has a cylinder head indicated with 1 with two inlet 2 a, 2 b and two exhaust valves 3 a, 3 b, which are arranged in pairs in parallel to the longitudinal center plane of the cylinder head 1 or perpendicular planes. Two rocker arms 4 and 5 are provided for actuating the valves 2 and 3 in pairs.

Die Kipphebel 4 und 5 sind einstückig und gabelartig ausgebildet und weisen einerseits für jedes im Satz der gemeinsam zu betätigenden Ventile 2a und 2b, bzw. 3a und 3b jeweils einen fingerartigen Arm 6a und 6b, bzw. 7a und 7b, der mit den zu betätigenden Ventilen 2a oder 2b, bzw. 3a oder 3b in Wirkverbindung steht, und andererseits jeweils einen Hebelarm 8 bzw. 9 auf, der indirekt von einer Steuerwelle beaufschlagbar ist. D. h. beide Kipphebel 4, 5 werden ausgehend von einer nicht gezeigten Steuer- bzw. Nockenwelle durch jeweils eine Stoßstange 20 (Fig. 2) bewegt. Selbstverständlich ist auch eine direkte Betätigung der Hebelarme 8 und 9 durch eine Steuer- bzw. Nockenwelle denkbar. The rocker arms 4 and 5 are formed in one piece and fork-like and on the one hand each have a finger-like arm 6 a and 6 b, or 7 a and for each in the set of valves 2 a and 2 b, or 3 a and 3 b to be operated together 7 b, which is in operative connection with the valves 2 a or 2 b or 3a or 3b to be actuated, and on the other hand each have a lever arm 8 or 9 which can be acted upon indirectly by a control shaft. That is, Both rocker arms 4 , 5 are moved starting from a control or camshaft, not shown, each by a bumper 20 ( FIG. 2). Of course, direct actuation of the lever arms 8 and 9 by a control or camshaft is also conceivable.

Beide Kipphebel 5, 4 sind jeweils mittels zweier Lagerabstützpunkte 10a, 10b, bzw. 11a, 11b schwenkbar auf dem Zylinderkopf 1 gelagert.Both rocker arms 5 , 4 are each pivotally mounted on the cylinder head 1 by means of two bearing support points 10 a, 10 b, and 11 a, 11 b.

Die jeweils gleichsinnig wirkenden Arme 6a und 6b, bzw. 7a und 7b der beiden Kipphebel 4 und 5 sind ungleich lang und in der Form unsymmetrisch ausgeführt, so daß sie keine räumliche Überdeckung mit den gleichsinnig wirkenden Armen des jeweils anderen Kipphebels aufweisen.The arms 6 a and 6 b, or 7 a and 7 b, of the two rocker arms 4 and 5 , each acting in the same direction, are of unequal length and are asymmetrical in shape, so that they have no spatial overlap with the arms of the other rocker arm acting in the same direction.

Die Lagen der Abstützpunkte 10 und 11 für die Kipphebel 5 und 4 sind so gewählt, daß eine nahezu gleichmäßige Kraftverteilung auf die Lagerstellen gegeben ist. Dazu sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kipphebel derart ausgeführt, daß die Verbindungsebenen 30, 31 der Lagerabstützpunkte 10, 11 eines jeden Kipphebels 5, 4 den Hauptkraftangriffspunkt 16, 15 des jeweiligen Kipphebels 5, 4 umfassen und die Abstände x bzw. y zwischen den Hauptkraftangriffspunkten 15 bzw. 16 und den Lagerabstützpunkten 11a, 11b bzw. 10a, 10b etwa gleich groß sind.The positions of the support points 10 and 11 for the rocker arms 5 and 4 are chosen so that an almost uniform distribution of force is given to the bearing points. For this purpose, the rocker arms are configured such that the connecting planes 30, 31 of the Lagerabstützpunkte 10, 11 of each rocker arm 5, 4 the main force application point 16, 15 of the respective rocker arm 5, comprise 4, and the distances x and y between the principal points of force application 15 in the present embodiment and 16 and the bearing support points 11 a, 11 b and 10 a, 10 b are approximately the same size.

Gemäß der Fig. 2 werden die Bewegungen der ventilseitigen Kipphebelarme 6, 7 in bekannter Weise durch Druckstücke 12, 13 in Form von Kugelbolzen und Kugelkalotten auf die Schaftenden der Ventile 2, 3 übertragen.According to FIG. 2, the movements of the valve-side rocker arms 6 are transmitted in a known manner by plungers 12, 13 in the form of spherical balls and ball stud on the stem ends of the valves 2, 3 7.

Die Lagerabstützpunkte 10, 11 der Kipphebel 5, 4 auf dem Zylinderkopf 1 sind ebenfalls mittels Druckstücken in Form von Kugelbolzen und Kugelkalotten realisiert.The bearing support points 10 , 11 of the rocker arms 5 , 4 on the cylinder head 1 are also realized by means of thrust pieces in the form of ball pins and spherical caps.

Vorteilhaft kann die Vorrichtung zur Stabilisierung der Kipphebel 4, 5 auf dem Zylinderkopf 1 mit einer Kopfplatte 40 versehen sein, die einerseits fest mit dem Zylinderkopf 1 verschraubt ist und andererseits die Kipphebel 4 und 5 mittels der Kugelbolzen und -kalotten lagert. The device for stabilizing the rocker arms 4 , 5 on the cylinder head 1 can advantageously be provided with a head plate 40 which, on the one hand, is firmly screwed to the cylinder head 1 and, on the other hand, supports the rocker arms 4 and 5 by means of the ball bolts and spherical caps.

Fig. 3 zeigt nochmals die beispielhaft ausgeführte Ventilsteuervorrichtung von Fig. 2 nach der Linie III-III, deren Darstellung durch die Bezugszeichen gemäß der Fig. 1 und 2 selbsterklärend sein dürfte. FIG. 3 again shows the exemplary valve control device from FIG. 2 along the line III-III, the representation of which by the reference numerals according to FIGS. 1 and 2 should be self-explanatory.

Claims (5)

1. Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mehreren Ein- und Auslaßventilen (2a, 2b; 3a, 3b) pro Zylinderkopf (1), welche getrennt nach Einlaß und Auslaß in zur Längsmittelebene der Brennkraftmaschine parallelen oder senkrechten Ebenen angeordnet sind, wobei die Ein- und Auslaßventile jeweils gemeinsam mittels eines Kipphebels (4, 5) betätigbar sind und die Betätigung aller Kipphebel ausgehend von einer längs der Brennkraftmaschine angeordneten Steuer- bzw. Nockenwelle mittels jeweils einer Stossstange (20) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Satz von gemeinsam betätigbaren Ventilen (2a, 2b, bzw. 3a, 3b) jeweils ein einstückiger, gabelartig ausgebildeter Kipphebel (4, bzw. 5) vorgesehen ist, der einerseits mit jeweils einem fingerartigen Arm (6a, 6b bzw. 7a, 7b) mit einem der gemeinsamen betätigbaren Ventile (2a, 2b; 3a, 3b) und andererseits mit einem Hebelarm (8 bzw. 9) über die Stossstange (20) mit der Steuerwelle in Wirkverbindung steht und mittels mindestens zweier Lagerabstützpunkte (11a, 11b bzw. 10a, 10b) schwenkbar auf dem Zylinderkopf (1) gelagert ist, und daß die gleichsinnig wirkenden fingerartigen Arme (6a, 6b bzw. 7a, 7b) ungleich lang und in der Form unsymmetrisch ausgeführt sind, so daß die Anordnung der Kipphebel (4, 5) auf dem Zylinderkopf (1), in der Draufsicht des Zylinderkopfes (1) gesehen, eine räumliche Überdeckung der gleichsinnig wirkenden Arme (6) eines Kipphebels (4) mit den gleichsinnig wirkenden Armen (7) des jeweils anderen Kipphebels (5) ausschließt. 1. Valve control device for a reciprocating internal combustion engine with a plurality of intake and exhaust valves ( 2 a, 2 b; 3 a, 3 b) per cylinder head ( 1 ), which are arranged separately after intake and exhaust in planes parallel or perpendicular to the longitudinal center plane of the internal combustion engine , wherein the inlet and outlet valves can be actuated jointly by means of a rocker arm ( 4 , 5 ) and the actuation of all the rocker arms is carried out starting from a control or camshaft arranged along the internal combustion engine by means of a bumper ( 20 ), characterized in that for each set of valves ( 2 a, 2 b or 3 a, 3 b) which can be actuated together is provided with a one-piece, fork-like rocker arm ( 4 or 5 ), which on the one hand has a finger-like arm ( 6 a, 6 b or 7 a, 7 b) with one of the joint actuatable valves ( 2 a, 2 b; 3 a, 3 b) and on the other hand with a lever arm ( 8 or 9 ) via the bumper ( 20 ) the control shaft is in operative connection and is pivotably mounted on the cylinder head ( 1 ) by means of at least two bearing support points ( 11 a, 11 b or 10 a, 10 b), and that the finger-like arms ( 6 a, 6 b or 7 a, 7 b) are of unequal length and asymmetrical in shape, so that the arrangement of the rocker arms ( 4 , 5 ) on the cylinder head ( 1 ), seen in the top view of the cylinder head ( 1 ), a spatial coverage of the arms acting in the same direction ( 6 ) of a rocker arm ( 4 ) with the arms ( 7 ) of the other rocker arm ( 5 ) acting in the same direction. 2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der Lagerabstützpunkte (11, 10) mittels Druckstücken für die Kipphebel (4, 5) so gewählt sind, daß eine zumindest nahezu gleichmäßige Kraftverteilung auf die Lagerstellen gegeben ist. 2. Valve control device according to claim 1, characterized in that the positions of the bearing support points ( 11 , 10 ) by means of thrust pieces for the rocker arms ( 4 , 5 ) are selected so that an at least almost uniform force distribution is given to the bearing points. 3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsebene (31, 30) der Lagerabstützpunkte (11a, 11b; 10a, 10b) eines jeden Kipphebels (4, 5) den Hauptkraftangriffspunkt (15 bzw. 16) des jeweiligen Kipphebels (4, bzw. 5) umfasst und die Abstände (x bzw. y) zwischen dem Hauptangriffspunkt (15 bzw. 16) und den Lagerabstützpunkten (11a, 11b bzw. 10a, 10b) etwa gleich groß sind.3. Valve control device according to claim 2, characterized in that the connecting plane ( 31 , 30 ) of the bearing support points ( 11 a, 11 b; 10 a, 10 b) of each rocker arm ( 4 , 5 ) the main force application point ( 15 and 16 ) of each rocker arm ( 4 or 5 ) and the distances (x or y) between the main point of attack ( 15 or 16 ) and the bearing support points ( 11 a, 11 b or 10 a, 10 b) are approximately the same size. 4. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Kipphebel (4, 5) mittels der Methode der Finiten Elemente (FEM) bestimmt ist.4. Valve control device according to claim 2 or 3, characterized in that the shape of the rocker arm ( 4 , 5 ) is determined by the method of finite elements (FEM). 5. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung für einen Mehrventil-Kurzkanal- Querstrom-Zylinderkopf.5. Valve control device according to one of the preceding claims, characterized by the use for a multi-valve short-channel Crossflow cylinder head.
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