DE2930337A1 - Ventilsteuermechanismus fuer ein- bzw. auslassventile von brennkraftmaschinen - Google Patents
Ventilsteuermechanismus fuer ein- bzw. auslassventile von brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ventilsteuermechanismus für Ein- bzw. Auslaßventile von Brennkraftmaschinen mit
Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Ventilsteuermechanismus ist durch die US-PS 3 021 826 bekannt. Bei dieser bekannten Lösung
wird den Lagerstellen am Steuerhebel zwar auch nur in einer bestimmten Stellung desselben Schmieröl zugeführt.
Das zugeführte Schmieröl kann während der Schmierphase an den Lagerstellen jedoch mehr oder minder stark gedrosselt
aus den Lagerspalten austreten, so daß größere Ölverluste am Ort der Schmierung und außerdem eine
relativ große Verschmutzung im Zylinderkopfdeckel auftritt.
Darüber hinaus sind Wartungs- und Einstellmaßnahmen
bei laufendem Motor infolge des austretenden und unkontrolliert umherspritzenden Schmieröles praktisch
nicht bzw. nur unter Inkaufnahme dieses Umstandes durchführbar. Darüber hinaus ist bei dieser bekannten
Lösung auch keine befriedigende Schmierung am Ort der Betätigung der Ventilstößel erzielbar, da für die
Schmierung dieser Betätigungsflächen praktisch nur das am Lager des Ventilbetätigungselementes austretende
und außen am Betätigungskörper in unkontrollierter Weise ablaufende Lecköl verwendet wird. Es ist zu bezweifeln,
ob diese Zufallsschmierung den Anforderungen hinsichtlich Langlebigkeit eines derartigen Ventilsteuermechanismus
gerecht wird.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Ventilsteuermechanismus
zu schaffen, bei dem die sich an den miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und
Bewegung zum und vom Steuerhebel übertragenden Lager-
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elemente befindlichen Schmierstellen taktweise in Abhängigkeit
von der Steuerhebelbewegung mit exakt dosierten Schmierölmengen versorgbar sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß
durch einen Ventilsteuermechanismus entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen desselben sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des ringförmigen
Ölverteilerkanales in eine obere ölverteilerkammer und
eine untere ölverteilerkammer sowie Ankoppelung der zu den einzelnen Schmierstellen führenden ölverteilerbohrungen
an die obere Ölverteilerkammer ist gewährleistet, daß letztere nur in einer Stellung des Steuerhebels
bei geöffneten Ventilen an die Schmierölversorgung angeschlossen und mit Schmieröl auffüllbar sind.
In dieser Stellung des Steuerhebels kann das in die ölverteilerbohrungen eingespeiste Schmieröl jedoch nicht
an den Schmierstellen austreten, da die miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und Bewegung
zum und vom Steuerhebel übertragenden Lagerelemente unter Verschließung der Schmierölaustrittsöffnungen infolge
des Gegendruckes der geöffneten Ventile sowie der nockenbetätigten Schubstange und unter einer wesentlich
über dem Schmieröldruck liegenden Pressung satt aneinander anliegen. Die in den ölverteilerbohrungen
befindliche Schmierölmenge kann erst in der Stellung des Steuerhebels, nämlich bei geschlossenen Ventilen
und nicht betätigter Schubstange an den Lagerspalten
der in diesem Falle nicht mehr druckbelasteten Lagerelemente aus den nun offenen ölverteilerbohrungen austreten.
Hierdurch ist gewährleistet, daß jeder Schmierstelle nur eine exakt dosierte Schmierölmenge zuführbar
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und daher gegenüber bekannten Ventilsteuermechanismen eine erhebliche Schmierölverbrauchsreduzierung erzielbar
ist. Außerdem ist durch die geringen, exakt dosierten Schmierölmengen an den einzelnen Schmierstellen ein
unkontrolliertes Austreten von Schmieröl weitgehend verhindert, so daß Wartungs- und Einstellmaßnahmen jederzeit
auch bei laufendem Motor durchführbar sind.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch Teile eines
Ventilsteuermechanismus bei geschlossenen Ventilen,
Fig. 2 die Teile des in Fig. 1 gezeigten Ventilsteuermechanismus in einer
Stellung bei offenen Ventilen.
Gleiche oder einander ähnliche Bauteile oder Teile hiervon sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in den Figuren gezeigte Ventilsteuermechanismus dient zur Betätigung von zwei Auslaßventilen 1 und 2 einer
Brennkraftmaschine. Die beiden nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sind durch einen mit
diesem baugleichen oder ähnlich ausgebildeten Ventilsteuermechanismus
betätigbar. Der dargestellte Ventilsteuermechanismus besteht aus zwei Steuerhebeln 3 und 4,
von denen jeder eine Lagerbohrung 5 mit fest eingesetzter Lagerbuchse 6 aufweist und mittels dieser schwenkbar
arf einer Lagerachse 7 angeordnet ist. Die beiden
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Lagerachsen 7 sind jeweils ortsfest an einem Zylinderkopf
der Brennkraftmaschine und dort an nicht dargestellten Lagerböcken befestigt. Der erste Steuerhebel 3 besitzt
räumlich beabstandet von der Lagerachse 7 einen fest in einer Bohrung eingesetzten Lagerzapfen 8 mit gewölbter
Lagerfläche 9, an deren Außenform eine Lagerschale 10 angepaßt ist, die stirnseitig an einer Schubstange 11
angeordnet ist. Letztere wirkt mit einer nicht dargestellten Nockenwelle zusammen und ist durch einen Nocken
derselben axial zur Verschwenkung des Steuerhebels 3 auslenkbar. Darüber hinaus ist am ersten Steuerhebel 3 ein
weiterer Lagerzapfen 12 angeordnet, der ebenfalls räumlich von der Lagerachse 7, dem Lagerzapfen 8 jedoch
gegenüberliegend beabstandet, in einer Aufnahmebohrung befestigt ist. Dieser Lagerzapfen 12 besitzt eine kugelförmige
Lagerfläche 13, an deren Außenform eine mit dieser zusammenwirkende Lagerschale einer Kalotte 14 angepaßt
ist, die mit einer der Lagerschale gegenüberliegenden Stirnfläche 15 mit einer Stirnfläche am Ventilstößel
16 des Auslaßventiles 1 zur Betätigung desselben zusammenwirkt. Neben dem zweiten Kugelzapfen 12 ist in
größerem Abstand von der Lagerachse 7 am Steuerhebel 3 noch ein dritter Lagerzapfen 17 in einer Bohrung fest
eingesetzt. Dieser dritte Lagerzapfen 17 besitzt ebenfalls eine kugelförmige Lagerfläche 18, an die eine mit
ihr zusammenwirkende Lagerschale einer Kalotte 19 angepaßt ist. Letztere ist mit einer der Lagerschale gegenüberliegenden
Gleitfläche 20 querbeweglich auf einer zugehörigen Gleitfläche am zweiten Steuerhebel 4 gelagert.
Der Lagerzapfen 17 und die Kalotte 19 dienen zur Bewegungsübertragung vom ersten Steuerhebel 3 bei Verschwenkung
desselben durch die Schubstange 11 auf den zweiten Steuerhebel 4, mithin zu dessen synchroner Verschwenkung
um dessen Lagerachse 7. In einer Bohrung des
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zweiten Steuerhebels 4 ist ein Lagerzapfen 21 befestigt, der im wesentlichen gleich ausgebildet ist wie der zweite
Lagerzapfen 12 am ersten Steuerhebel 3 und eine kugelförmige
Lagerfläche 22 besitzt, an deren Außenform eine Lagerschale einer Kalotte 23 angepaßt ist. Letztere ist
um den Kugelzapfen verschwenkbar und wirkt mit einer der Lagerschale gegenüberliegenden Stirnfläche 24 auf
eine Stirnfläche am Ventilstößel 25 des zweiten Auslaßventiles 2 zu dessen Betätigung ein.
Die Lagerelemente am jeweiligen Steuerhebel 3 bzw. 4 sowie
die Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom jeweiligen Steuerhebel übertragenden Lagerelemente sind
durch die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Schmiereinrichtung mit Schmieröl versorgbar. Jede der
beiden Lagerachsen besitzt eine zentrale, eingangsseitig an eine nicht dargestellte Schmierölversorgung angeschlossene
Zulaufbohrung 26 und einen hiervon abzweigenden, radial zu ihrer Umfangsflache führenden
Zulaufkanal 27. Darüber hinaus ist in jedem der beiden Steuerhebel 3 und 4 ein ringförmiger Ölverteilerkanal
in eine obere Ölverteilerkammer 28 sowie eine räumlich von dieser getrennte untere ölverteilerkammer 29 aufgeteilt.
Die beiden ölverteilerkammern 28, 29 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine an zwei Umfangsstellen
durch Stege 30 und 31 unterbrochene Radialnut in der Lagerbuchse 6 gebildet und außen jeweils
durch die Wand der zugehörigen Lagerbohrung 5 im Steuerhebel 3 bzw. 4 begrenzt. Von jeder oberen
Ölverteilerkammer 28 führt jeweils wenigstens eine Schmierbohrung 32 und von jeder unteren ölverteilerkammer
29 jeweils wenigstens eine Schmierbohrung 33
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durch die Lagerbuchse 6 zur jeweiligen Lagerachse 7; außerdem führt von der jeweiligen oberen Ölverteilerkammer
28 eine Durchlaßbohrung 34 sowie von der jeweiligen unteren Ölverteilerkammer 29 eine Durchlaßbohrung
3 5 durch die Lagerbuchse 6 zur jeweiligen Lagerachse 7. Darüber hinaus führen jeweils nur von der
oberen ölverteilerkammer 28 abzweigende ölverteilerbohrungen 36 durch den Steuerhebel und die daran angeordneten
Lagerzapfen und münden mit ihren Austrittsöffnungen an den verschiedenen Schmierstellen ein, die
sich an den vorstehend beschriebenen, miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum
und vom Steuerhebel 1 bzw. 2 übertragenden Lagerelemente befinden. Um einen Schmieröldurchtritt von den
Lagerschalen der drei Kalotten 14, 19 und 23 zu den Schmierstellen an deren gegenüberliegenden Stirnflächen
15, 20 und 24 sowie an den Stirnflächen der beiden zu betätigenden Ventilstößel 16, 25 und der Gleitfläche
am zweiten Steuerhebel 4 zu ermöglichen, ist in jeder Kalotte 14, 19 und 23 eine Durchlaßbohrung 37
eingeformt.
Die beiden Durchlaßbohrungen 34 und 3 5 zur oberen bzw. unteren Ölverteilerkammer 28 bzw. 29 sind nun derart
in Bezug auf den Zulaufkanal 27 in der Lagerachse 7 angeordnet, daß die untere ölverteilerkammer 29 und
damit deren wegführende Schmierbohrungen 33 in jeder Stellung der Steuerhebel 3 bzw. 4 über die Durchlaßbohrung
3 5 an den Zulaufkanal 27 in der jeweiligen Lagerachse 7 und damit an die Schmierölversorgung angeschlossen
ist, während die obere ölverteilerkammer 28 mit den von ihr wegführenden Schmierbohrungen 3 2 und
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und ölverteilerbohrungen 36 nur in jener Stellung der
Stellhebel 3 bzw. 4 bei offenen Ventilen 1 und 2 - entsprechend Fig. 2 - über die Durchlaßbohrung 34 an den
Zulaufkanal 27 in der jeweiligen Lagerachse 7 und damit
an die Schmierölversorgung angeschlossen sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind in geöffneter Stellung der Ventile
1 und 2 die Austrittsöffnungen der ölverteilerbohrungen
36 an den Schmierstellen durch die dort infolge
der Krafteinwirkung der Schubstange 12 sowie der beiden
Ventilstößel 16 und 25 an den miteinander gepaarten Lagerflächen herrschenden Flächenpressungen verschlossen,
so daß kein Schmieröl an die betreffenden Schmierstellen austreten kann und die ölverteilerbohrungen 36
sowie die Durchlaßbohrungen 37 in den drei Kalotten 14,
19 und 23 in dieser Phase nur mit Drucköl aufgefüllt werden. Außerdem werden in dieser Phase über die von
der oberen ölverteilerkammer 28 wegführenden Schmierbohrungen 32 die miteinander gepaarten Lagerflächen an
der Lagerbuchse 6 und der zugehörigen Lagerachse 7 mit Drucköl versorgt.
Nach dem Schließen der Ventile, mithin nach einem übergang
der Teile des Ventilsteuermechanismus von einer Stellung gemäß Fig. 2 nach einer Stellung gemäß Fig. 1,
sind die besagten Flächenpressungen an den miteinander zusammenwirkenden Lagerteilen wegen des in Fig. 1 mit S
bezeichneten Ventilspieles nicht mehr vorhanden, so daß sich das in den ölverteilerbohrungen 36 sowie den Durchlaßbohrungen
37 der Kalotten 14, 19, 23 gespeicherte Schmieröl infolge der in dieser Phase wieder von der
Schmierölversorgung abgetrennten Durchlaßbohrung 34 entspannt. Diese Entspannung ist mit einer kleiner Volumenausdehnung
des aufgespeicherten Schmieröles verbunden,
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die bewirkt, daß geringe ölmengen, die einerseits zur
Schmierung ausreichen, andererseits aber kein Spritzen verursachen, an den einzelnen Schmierstellen austreten
und sich in die Spiel-Spalte S zwischen den Flächen der miteinander gepaarten Lagerelemente verteilen. In der
in Fig. 1 gezeigten Stellung der Teile des Ventilsteuermechanismus ist nur die untere ölverteilerkammer 29 über
die Durchlaßbohrung 3 5 an die Ölversorgung angeschlossen, so daß in dieser Phase Schmieröl über die abzweigenden
Schmierbohrungen 33 an die miteinander gepaarten Flächen der Lagerbuchse 6 und der Lagerachse 7 gelangt. Die
resultierende Abtriebskraft des eindringenden Schmieröles überlagert sich dabei der Gewichtskraft des jeweiligen
Steuerhebels 3 bzw. 4; wenn, wie im vorliegenden Falle, die Abtriebskraft des eintretenden Schmieröles
etwa zehnmal so groß ist wie die Gewichtskraft, so ist diese Kraft in der Lage, eine Pumpbewegung des Steuerhebels
anzuregen. Die untere ölverteilerkammer 29 stellt in dieser Phase demnach eine Ölquelle zur Ölversorgung
des Lagers zwischen Lagerwelle und Lagerbuchse dar. Bei Umschlagen der Lagerbelastung - im vorliegenden Falle
bei Öffnen der Ventile 1 und 2 - wird aus der Ölquelle eine Ölsenke, da das zwischen Lagerwelle und Lagerbuchse
befindliche öl nur durch die Schmierbohrungen 33 in die
untere ölverteilerkammer 29 abgedrängt werden kann. Der Druck beim Zurückdrängen des Schmieröles in die ölverteilerkammer
steigt logarithmisch an und erreicht rasch sehr hohe Werte, wodurch eine Rückstromsperre gegeben
ist. Hierdurch ist eine gesicherte Tragfähigkeit des
Lagers für den jeweiligen Steuerhebel gewährleistet.
Der vorstehend beschriebene Schmierzyklus wiederholt sich bei jedem öffnen bzw. Schließen der Ventile.
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Claims (5)
- Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft Stadtbachstraße 1, 8900 AugsburgPB 2993/1404 23.07.79Ventilsteuermechanismus fürEin- bzw. Auslaßventile von BrennkraftmaschinenPatentansprüche:M.lVentilsteuermechanismus für Ein- bzw. Auslaßventile von Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Steuerhebel, der eine Lagerbohrung mit fest eingesetzter Lagerbuchse aufweist und über diese schwenkbar auf einer Lagerachse angeordnet ist, die eine an eine Schmierölversorgung angeschlossene Zulaufbohrung und wenigstens einen hiervon abzweigenden Zulaufkanal besitzt, der über Durchlaßbohrungen der Lagerbuchse und einen ringförmigen ölverteilerkanal an mehrere von diesem abzweigende, zu verschiedenen Schmierstellen führende und in letztere mit Austrittsöffnungen einmündende ölverteilerbohrungen angeschlossen ist, welche Schmierstellen sich an miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel übertragenden LagereleiuenteΊ 0 ü '■■ j 9 / Q1 /.befinden, dadurch gekennzeichnet, da3 der ringförmige Ölverteilerkanal in eine obere ölverteilerkammer (28), von der die zu den Schmierstellen führenden Ölverteilerbohrungen (36) abzweigen, und eine räumlich von dieser getrennte untere Ölverteilerkammer (29) aufgeteilt ist, von denen durch die Lagerbuchse (6) jeweils wenigstens eine Schmierbohrung (32, 33) sowie eine Durchlaßbohrung (34, 35) zur Lagerachse (7) wegführt, derart, daß die obere Ölverteilerkammer (28) nur in der Stellung des Steuerhebels (3, 4) bei offenen Ventilen (1, 2), mithin bei verschlossenen Austrittsöffnungen an den Schmierstellen, die untere ölverteilerkammer (29) hingegen ständig über den Zulaufkanal (27) der Lagerachse (7) an die Schmierölversorgung angeschlossen ist.
- 2. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ölverteilerkammern (28, 29) durch eine, an zwei Umfangsstellen durch Stege (30, 31) unterbrochene Radialnut in der Lagerbuchse. (6) gebildet und außen durch die Wand der Lagerbohrung (5) im Steuerhebel (3, 4) begrenzt sind.
- 3. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schmierenden, Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel (3, 4) übertragenden Flächen (9, 13, 22) an wenigstens einem Lagerzapfen (8, 12, 17, 21) und einem mit diesem zusammenwirkenden Kraft- und Bewegungsubertragungselement (11, 14, 16, 19, 23, 25) zur Ventilbetätigung angeordnet sind.
- 4. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier auf je einer Lagerachse (7) angeordneter, getrieblich aneinander1 3 0 0 0 8 / 0 U 6gekoppelter Steuerhebel (3, 4) ein erster Lagerzapfen (8) am ersten Steuerhebel (3) lagerseitig gepaart ist mit einer Lagerschale (10) an einer nockenbetätigten Schubstange (11), je ein Lagerzapfen (12, 21) am ersten und zweiten Steuerhebel (3 bzw. 4) lagerseitig gepaart ist mit einer Lagerschale einer mit einer weiteren zu schmierenden Stirnfläche (15, 24) auf einen Ventilstößel (16, 25) einwirkenden Kalotte (14, 23), ein weiterer Lagerzapfen (17) am ersten Steuerhebel(3) gepaart ist mit einer Lagerschale einer am zweiten Steuerhebel (4) beweglich angeordneten Kalotte (19), und daß die Gleitflächen (9, 13, 18) der drei Lagerzapfen (8, 12, 17) am ersten Steuerhebel (3) sowie deren zugehörige Lagerschalen über ÖIverteilerbohrungen (36) im ersten Steuerhebel (3) sowie die Gleitfläche (22) am Lagerzapfen (21) des zweiten Steuerhebels (4) und dessen zugehörige Lagerschale über ölverteilerbohrungen (36) im zweiten Steuerhebel(4) mit Schmieröl versorgbar sind.
- 5. Ventilsteuermechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale und die dieser gegenüberliegende Stirnfläche (15, 20, 24) der jeweiligen Kalotte (14, 19, 23) durch eine öldurchlaßbohrung (37) miteinander verbunden sind, die nur in der Stellung des Steuerhebels (3, 4) bei offenen Ventilen (1, 2) an die durch den zugehörigen Lagerzapfen (12, 17, 21) führende ölverteilerbohrung (36) angeschlossen mit Schmieröl füllbar ist und diese raummäßig begrenzte Ölmenge in der Stellung des Steuerhebels (3, 4) bei geschlossenen Ventilen (1, 2) in den Ventilspiel-Spalt (5)1 30008/0146zwischen die Stirnfläche (15, 24) an der jeweiligen Kalotte (14, 19, 23) und Stirnfläche am Ventilstößel (16, 25) bzw. Gleitfläche am zweiten Steuerhebel (4) abgibt.130008/0146
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