DE3725458A1 - Steuervorrichtung fuer gaswechsel-ventile einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Gaswechsel-Ventile einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Bauart.

Eine derartige Steuervorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 46 15 309 bekannt. Diese Druckschrift zeigt und beschreibt eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf hängend angeordneten Ein- und Auslaßventi­ len. Je Zylinder dieser Brennkraftmaschine sind drei Einlaßventile und zwei Auslaßventile vorgesehen, wobei jede Gruppe der gleichartigen Ventile von einer oben­ liegenden Nockenwelle betätigt wird. Die gleichartigen Ventile der Ein- und Auslaß-Seite wirken jeweils über einen Tassenstößel mit dem jeweiligen Nocken der Nocken­ welle zusammen. Zur Unterbringung der drei Tassenstößel für die drei Einlaßventile in dem vorhandenen Bauraum zwischen benachbarten Lagern der Einlaß-Nockenwelle weisen diese Tassenstößel gegenüber den Tassenstößeln der beiden Auslaßventile jeweils einen geringeren Durchmesser auf. Mit dem geringeren Durchmesser des Tassenstößels verbunden ist eine geringere Auswanderung der Kontaktlinie zwischen dem jeweiligen Nocken und dem jeweiligen Tassenstößel. Bei relativ kleinem Steuerwin­ kel und relativ großem Ventilhub ergibt dies einen ungünstigen Bewegungsablauf am betätigten Ventil.

Aus der US-PS 46 37 356 ist ferner eine Hubkolben- Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen je Zylinder bekannt, wobei jede Gruppe der gleichartigen Ventile von einer separaten Nocken­ welle gesteuert wird. Auf zwei der drei Einlaßventile wirkt die zugehörige Nockenwelle über zwischengeschal­ tete Tassenstößel ein, während das dritte, zwischen den beiden vorgenannten Ventilen angeordnete Einlaßventil unter Zwischenschaltung eines Schlepphebels von der Nockenwelle gesteuert wird. Da der Schlepphebel relativ schmal baut, verbleibt für jeden Tassenstößel der anderen Einlaß-Ventile ausreichend Bauraum für einen zweckmäßig großen Durchmesser. Diese bekannte Anordnung ist in Herstellung und Montage aufwendig.

Aus der US-PS 45 49 510 ist eine weitere Hubkolben- Brennkraftmaschine mit drei Einlaßventilen bekannt, die jeweils an den Ecken eines Dreieckes angeordnet sind. Alle drei Einlaßventile werden über einen gemeinsamen Tassenstößel von einer Nockenwelle betätigt. Diese Steuervorrichtung ergibt einen zerklüfteten Brennraum und erfordert je Brennraum zwei Zündkerzen.

Aus der DE-OS 35 24 622 ist eine Hubkolben-Brennkraft­ maschine mit drei Einlaßventilen bekannt, bei der die Tassenstößel zur Erzielung zweckmäßiger Durchmesser und ausreichender Wandstärken zwischen den benachbarten Durchbrechungen zur Führung der Tassenstößel wechsel­ weise außermittig zur Längsachse der Nockenwelle ange­ ordnet werden. Da die vorgenannten Ziele nur über erhebliche außermittige Anordnungen erreicht werden, unterliegen die Tassenstößel bei dieser bekannten Anordnung erheblichen Kippmomenten.

Schließlich zeigt die GB-PS 2 96 125 eine Hubkolben- Brennkraftmaschine mit mehreren gleichartigen Ventilen je Einlaß- und Auslaß-Seite. Zur Erzielung akzeptabler kinematischer Verhältnisse des Ventiltriebes sind hierbei die Stößel pilzartig gestaltet, wobei der von einer Schließfeder umschlossene Schaft des Pilzstößels zusätzlich mit dem Schaft des jeweiligen Ventiles fest verschraubt ist. Zwar ist der Schaft jedes Pilzstößels zusätzlich geführt, jedoch unterliegt hier jeder Ven­ tilschaft im Betrieb erheblichen Biegebeanspruchungen mit einem erheblichen Verschleiß der Ventilführungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Steuervorrichtung der gattungsgemäßen Bauart eine Ausgestaltung aufzuzeigen, die bei kleinem Bauraum eine Anordnung mehrerer Stößel für eine Gruppe gleichartiger Gaswechsel-Ventile eines Zylinders mit kinematisch einwandfreier Ventilbetätigung ergibt.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptan­ spruches angegebenen Mitteln gelöst. Zwar ist aus der DE-PS 5 27 124 eine Steuervorrichtung bekannt, die einseitig angeflachte Stößel zur Sicherung gegen Drehen für die mit einer gewölbten Gleitfläche ausgerüsteten Stößel zeigt, jedoch gibt diese Druckschrift keinen Hinweis in Richtung der Erfindung. Mit der Erfindung werden quer zur Einwirkungsrichtung eines Ventiltrieb­ elementes relativ schmalbauende Stößel erzielt, die durch ihre in Draufsicht im wesentlichen rechteckige Grundform bei engen Platzverhältnissen in vorteilhafter Weise eng benachbart angeordnet werden können, wobei durch die freie Gestaltungsmöglichkeit jeder Durch­ brechung in Richtung der großen lichten Weite ein Stößel nit einer relativ langen Gleitfläche für eine maximale Auswanderung der Kontaktlinie zwischen dem Stößel und dem jeweiligen Ventiltriebelement erzielt werden kann.

Damit ist ein Ventiltrieb erreicht, der auch bei kleinem Steuerwinkel und großem Ventilhub günstige Bewegungs­ verhältnisse an der Ventilerhebungskurve ermöglicht. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei kleinem Zylin­ derabstand mit in den Trennebenen benachbarter Zylinder angeordneter Nockenwellenlager für obenliegende Nocken­ wellen zum Antrieb von mehr als zwei gleichartigen Ventilen eines Zylinders.

Die in einer Richtung relativ schmalen und in der Querrichtung relativ langen Durchbrechungen sind zur Erzielung günstiger Gleit- und Reibungsverhältnisse über die große lichte Weite mit einander gegenüberliegenden gekrümmten Begrenzungsflächen ausgestattet, die nach einem weiteren Teilmerkmal eines Unteranspruches jeweils einen Radius aufweisen, der das halbe Maß der geringen lichten Weite übersteigt. Damit werden flach gekrümmte Begrenzungsflächen erreicht mit einem vorteilhaft breiten Tragbild und damit günstigen Gleit- und Reib­ verhältnissen für die Stößel. Für diese können nach einem weiteren Teilmerkmal gesonderte Drehsicherungsan­ schläge vorgesehen werden.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Durchbrechungen von etwa rechteckförmiger Gestalt und über Stege getrennt benachbart sein, wobei in weiterer Ausgestaltung in den Durchbrechungen an die zylindri­ schen Begrenzungsflächen anschließende Bereiche der Stege als Drehsicherungsanschläge für die Stößel dienen.

In einer zweiten Ausführungsform sind die Durchbrechun­ gen als eng benachbarte, in Sektoren sich überschnei­ dende zylindrische Bohrungen gestaltet, wobei in weite­ rer Ausgestaltung die Stößel nahe den zylindrischen Begrenzungsflächen unmittelbar benachbarter Durchbre­ chungen miteinander gleitbeweglich in Verbindung ste­ hende Bereiche als Drehsicherungsanschläge aufweisen.

Die erstgenannte Ausführungsform ergibt für ein die Durchbrechungen aufnehmendes Teil des Maschinengehäuses über die Stege bei leichter Bauweise eine steife Aus­ gestaltung. Die zweitgenannte Ausführungsform bildet die kompakteste Anordnung von Stößeln wobei die unmittelbar benachbarten Stößel sich gegenseitig am Drehen hindern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Durchbrechungen zur Führung von Stößeln dienen, die mit gewölbten Gleitflächen für ein einwirkendes Ventil­ triebelement ausgestattet sind. Durch gewölbte Gleit­ flächen an den Stößeln können diese einschließlich der Durchbrechungen in Richtung der großen lichten Weite mit reduzierten Abmessungen ausgeführt werden, ohne daß auf eine maximale Auswanderung der Kontaktlinie zwischen dem Stößel und dem jeweiligen Ventiltriebelement verzichtet werden muß. Damit kann in Abhängigkeit der gewählten Wölbung für die Gleitfläche die der großen lichten Weite entsprechende Länge gegenüber der geringen lichten Weite entsprechenden Breite des kastenförmigen Stößels den Platzverhältnissen entsprechend vorteilhaft angepaßt werden.

Wird weiter ein vorbeschriebener Stößel mit einer gewölbten Gleitfläche mit einem automatischen Ventil­ spiel-Ausgleichselement nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kombiniert, wobei der Stößel dadurch mit dem jeweiligen Ventiltriebelement, insbesondere mit dem Grundkreis eines Nockens einer Nockenwelle ständig in Gleitkontakt steht, können die weiter vorne beschrie­ benen gesonderten Drehsicherungsanschläge für die Stößel in vorteilhafter Weise entfallen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die Durchbrechungen in separaten, mit dem Zylinderkopf verbindbaren Bauteilen angeordnet sind. Damit kann sowohl der Konstruktion des Maschinen­ gehäuses einerseits als auch der Fertigung der Durch­ brechungen andererseits bestmöglich Rechnung getragen werden. So ist in einer Ausgestaltungsform das separate Bauteil ein in Guß ausgeführtes Steuergehäuse, das mit dem Zylinderkopf in lösbarer Verbindung steht. Damit können die durch Stege getrennten Durchbrechungen durch Form-Räumen maß- und formgenau hergestellt werden. Weiter können die als eng benachbarte, in Sektoren sich überschneidende zylindrische Bohrungen gestalteten Durchbrechungen sowohl durch Räumen als auch durch Bohr-Drehen hergestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform ist das separate Bauteil ein aus Blech gefertigtes Ziehteil, das zumindest eine Durchbrechung umfaßt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung wird darin gesehen, daß die Gleit- und Führungsflächen einer Durchbrechung beim Ziehen auf genaues Maß gebracht werden können. Weiter kann hierbei ein Ziehteil alle für die gleichartigen Ventile eines Zylinders erforderlichen Durchbrechungen aufweisen und am Zylinderkopf lösbar befestigt sein. Weiter kann aber auch für jede Durch­ brechung ein gesondertes Ziehteil vorgesehen werden. Dies ermöglicht eine einfachere Ausgestaltung des Zylinderkopfes im Guß sowie eine Austauschbarkeit der Ziehteile bei beschädigten Gleit- und Führungsflächen der in einen Ziehteil ausgebildeten Durchbrechung. Schließlich kann ein derartiges Ziehteil in Kombination mit einem Stößel als Massenartikel hergestellt werden.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge­ stellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein separates Steuergehäuse mit durch Stege getrennte Durchbrechungen für kastenförmige Stößel zur Betätigung dreier gleichartiger Ventile eines Zylinders,

Fig. 2 einen Stößel mit gewölbter Gleitfläche in einer gemäß der Linie II-II geschnittenen Durchbrechung des Steuergehäuses nach Fig. 1,

Fig. 3 ein aus Blech gefertigtes Ziehteil mit Durchbrechungen, die als eng benachbarte, in Sektoren sich überschneidende zylindrische Bohrungen gestaltet sind,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Ziehteil und eine zylinderkopfseitige Aufnahme hierfür gemäß der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Ein von einem Zylinderkopf 1 einer nicht näher darge­ stellten Brennkraftmaschine separat ausgebildetes Steuergehäuse 2 umfaßt für eine Gruppe gleichartiger Ventile 3 für einen Zylinder 4 einander benachbarte Durchbrechungen 5 zur Führung von Stößeln 6. Die von Nocken 7 einer Nockenwelle 8 unmittelbar beaufschlagten Stößel 6 zur Betätigung der Ventile 3 sind in Durch­ brechungen 5 geführt, die in zueinander senkrechten Richtungen unterschiedlich lichte Weiten x und y auf­ weisen, wobei die Durchbrechungen 5 mit ihren den großen lichten Weiten y zugeordneten Richtungen zueinander parallel angeordnet sind. Die - nach Fig. 1 in Drauf­ sicht gesehen - etwa eine rechteckförmige Gestalt aufweisenden Durchbrechungen 5 sind über Stege 9 ge­ trennt benachbart. Die mit ihrer großen lichten Weite quer zur Längserstreckung der Nockenwelle 8 gerichteten Durchbrechungen 5 weisen jeweils über die große lichte Weite einander gegenüberliegend gekrümmte Begrenzungs­ flächen 10 auf. Die gekrümmten Begrenzungsflächen 10 sind zylindrisch gestaltet mit jeweils einem Radius R, der das halbe Maß der geringen lichten Weite x über­ steigt. Damit sind relativ flach gekrümmte Begrenzungs­ flächen 10 für ein günstiges, breites Tragbild mit guten Gleit- und Reibverhältnissen erreicht. Zur Drehsicherung der Stößel 6 in den Durchbrechungen 5 können in den Durchbrechungen 5 an die zylindrischen Begrenzungsflä­ chen 10 anschließende Bereiche 11 der Stege 9 als Drehsicherungsanschläge für die Stößel 6 dienen. Bei Einsatz von automatischen Ventilspiel-Ausgleichselemen­ ten in den Stößeln 6 mit Anschlagen der Stößel 6 an die Grundkreise der Nocken 7 der Nockenwelle 8 können gesonderte Drehsicherungsanschläge entfallen oder die Anzahl der Drehsicherungsanschläge reduziert werden. Werden schließlich die Stößel 6 jeweils mit einer gewölbten Gleitfläche 12 für den jeweiligen Nocken 7 ausgebildet, kann ohne Verzicht auf eine maximale Auswanderung der Kontaktlinie zwischen dem Nocken 7 und dem Stößel 6 bzw. dessen Gleitfläche 12 die lichte Weite y der Durchbrechung 5 und damit auch die Abmessung des Stößels 6 reduziert werden.

Mit den in Draufsicht etwa rechteckförmigen Durchbre­ chungen 5 werden quer zur Einwirkungsrichtung des jeweiligen Nockens 7 relativ schmalbauende Stößel 6 erzielt, die bei engen Platzverhältnissen im Bereich des Zylinders 4 für beispielsweise drei Einlaßventile 3 zwischen Lagerböcken 13 der Nockenwelle 8 eng benachbart angeordnet werden können. Durch die relativ freie Gestaltungsmöglichkeit der Durchbrechungen 5 in Richtung der großen lichten Weite y können die Stößel mit einer relativ langen ebenen Gleitfläche oder gewölbten Gleit­ fläche 12 für eine maximale Auswanderung der Kontakt­ linie zwischen dem Stößel 6 und dem jeweiligen Nocken 7 gestaltet werden. Mit den etwa rechteckförmig gestal­ teten Durchbrechungen 5 und den in der Kontur angepaß­ ten, etwa kastenförmigen Stößeln 6 ist damit eine Steuervorrichtung für einen Ventiltrieb für Gaswechsel- Ventile 3 erreicht, der bei einem kleinen Steuerwinkel und großem Ventilhub günstige Bewegungsverhältnisse für die gleichartigen Ventile 3 ermöglicht.

Bei dem weiteren, in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in zueinander senkrechten Richtungen mit unterschiedlichen lichten Weiten x und y ausgebildeten Durchbrechungen 14 als eng benachbarte, in Sektoren sich überschneidende zylindrische Bohrungen gestaltet. Die Durchbrechungen 14 sind in einem mit einem Zylinderkopf 15 verbindbaren, separaten Bauteil angeordnet, das ein aus Blech gefertigtes Ziehteil 16 ist. In dem Ziehteil 16 stoßen die Durchbrechungen 14 ohne Zwischenschaltung eines Steges unmittelbar anein­ ander, wobei die über die große lichte Weite "y" einander gegenüberliegenden gekrümmten Begrenzungsflächen 17 beim Ziehen des Ziehteiles 16 auf Maß gefertigt werden. Die gekrümmten Begrenzungsflächen 17 sind zylindrisch gestaltet mit jeweils einem Radius R, der das halbe Maß der geringen lichten Weite x übersteigt. Bei der eine besonders enge Anordnung von Stößeln 18 für gleichartige Ventile 19 eines Zylinders 20 ergebenden Ausbildung des Ziehteiles 16 weisen die Stößel 18 nahe den zylindri­ schen Begrenzungsflächen 17 unmittelbar benachbarter Durchbrechungen 14 miteinander gleitbeweglich in Ver­ bindung stehende Abschnitte 21 als gesonderte Drehsi­ cherungsanschläge auf. Diese gesonderten Drehsiche­ rungsanschläge können entfallen beim Einsatz von auto­ matischen, insbesondere hydraulischen Ventilspiel-Aus­ gleichselementen in den Stößeln 18, wobei diese mit dem Grundkreis 22 des jeweiligen Nockens 23 einer Nocken­ welle 24 in Gleitverbindung stehen. Weiter ist jeder Stößel 18 mit einer gewölbten Gleitfläche 25 ausgerü­ stet, wodurch bei maximaler Auswanderung der Kontakt­ linie zwischen dem Nocken 23 und der Gleitfläche 25 das Maß der lichten Weite y jeder Durchbrechung 14 reduziert werden kann.

Das blechgefertigte Ziehteil 16 ist im Zylinderkopf 15 zwischen Lagerböcken 26 der Nockenwelle 24 mittels Schraubbolzen 27 lösbar befestigt. Das Ziehteil 16 ist in Kombination mit insbesondere aus Blech gefertigten Stößeln 18 für die Herstellung als Massenartikel beson­ ders geeignet. Mit dem Ziehteil 16 ist ferner eine einfachere Gestaltung des Zylinderkopfes 15 erreicht, da für die das Tiefziehteil 16 aufnehmende Ausnehmung 28 im Zylinderkopf 15 die beim Gießen erreichbare Formge­ nauigkeit genügt.

Claims (12)

1. Steuervorrichtung für Gaswechsel-Ventile einer Brennkraftmaschine,

• - wobei mehrere gleichartige Ventile (3, 19) eines Zylinders (4, 20) der Brennkraftmaschine gemeinsam betätigt sind über jeweils einen gesonderten Stößel (6, 18), und
• - die Stößel in benachbarten Durchbrechungen (5, 14) in einem Teil (2, 16) des Maschinengehäuses geführt sind, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Durchbrechungen (5, 14) in zueinander senk­ rechten Richtungen mit unterschiedlich lichten Weiten (x, y) ausgebildet sind, wobei
• - die Durchbrechungen mit ihren den großen lichten Weiten (y) zugeordneten Richtungen zueinander parallel angeordnet sind.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in jeder Durchbrechung (5, 14) über die große lichte Weite (y) gekrümmte Begrenzungs­ flächen (10, 17) einander gegenüberliegen.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die gekrümmten Begrenzungsflächen (10, 17) zylindrisch gestaltet sind mit jeweils einem Radius (R), der das halbe Maß der geringen lichten Weite (x) übersteigt, und
• - daß gesonderte Drehsicherungsanschläge für die Stößel (6, 18) vorgesehen sind.

4. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5) von etwa rechteckförmiger Gestalt und über Stege (9) getrennt benachbart sind.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Durchbrechungen (5) an die zylindrischen Begrenzungsflächen (10) anschließende Bereiche (11) der Stege (9) als Drehsicherungs­ anschläge für die Stößel (6) dienen.

6. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechun­ gen (14) als eng benachbarte, in Sektoren sich überschneidende zylindrische Bohrungen gestaltet sind.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stößel (18) nahe den zylindri­ schen Begrenzungsflächen (17) unmittelbar benach­ barter Durchbrechungen (14) miteinander gleitbe­ weglich in Verbindung stehende Abschnitte (21) als Drehsicherungsanschläge aufweisen.

8. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchbrechungen (5, 14) zur Führung von Stößeln (6, 18) mit gewölbten Gleitflächen (12, 25) für ein einwirkendes Ventiltriebelement (Nocken 7, 23) dienen.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stößel (6, 18) mit automatischen Ventilspiel-Ausgleichselementen ausgerüstet sind.

10. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5, 14) in separaten, mit dem Zylinderkopf (1, 15) verbindbaren Bauteilen ange­ ordnet sind.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das separate Bauteil ein vom Zylin­ derkopf (1) gesondertes Steuergehäuse (2) in Gußausführung ist.

12. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das separate Bauteil ein aus Blech gefertigtes Ziehteil (16) ist, das zumindest eine Durchbrechung (14) umfaßt.