DE4204997A1 - VALVE DRIVE FOR A LIFT VALVE - Google Patents

VALVE DRIVE FOR A LIFT VALVE

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Description

Die wartungsfreien Ventiltriebe moderner Serien-Brennkraftmaschinen sind mit hydraulischen Spielausgleichselementen bestückt, die auftretende Längen­ änderungen zwischen dem im Brennraum befindlichen Ventilsitz und dem Nocken­ grundkreis selbsttätig ausgleichen. Hierzu werden sie durch Federn und den eingeleiteten Öldruck in Längsrichtung gespreizt und können über definierte Leckageverluste bei Bedarf auch Verkürzungen realisieren.The maintenance-free valve trains of modern series internal combustion engines are equipped with hydraulic lash adjusters, the lengths that occur Changes between the valve seat in the combustion chamber and the cam Compensate the basic circle automatically. For this they are by springs and the initiated oil pressure spread in the longitudinal direction and can over defined Leakage losses can also be shortened if necessary.

Die Orientierung für die jeweils erforderliche Längenkorrektur erfolgt durch Kontakt des zu betätigenden Ventiltriebsgliedes (Stößel, Kipphebel, Schlepp­ hebel) mit dem Grundkreisbereich des Nockens, wobei eine gewisse Mindestan­ preßkraft für eine einwandfreie Funktion im gesamten Betriebsbereich der Maschine nötig ist.The orientation for the required length correction is done by Contact of the valve actuator to be actuated (tappet, rocker arm, drag lever) with the base circle area of the cam, with a certain minimum an pressing force for a perfect function in the entire operating range of the Machine is necessary.

Aufgrund der theoretischen Linienberührung zwischen dem Nockengrundkreisbereich und dem zu betätigenden Ventiltriebsglied treten dabei relativ hohe Flächen­ pressungen auf, die insbesondere am Ventiltriebsglied Maßnahmen gegen Ver­ schleiß erfordern. Auch darf der rotierende Nockengrundkreisbereich als Orientierungskontur für das Spielausgleichselement keinen Schlag aufweisen.Due to the theoretical line contact between the cam base circle area and the valve drive member to be actuated has relatively large areas pressures, which in particular on the valve drive element measures against Ver require wear. The rotating cam base circle area may also be as Orientation contour for the game compensation element have no stroke.

Der bei den hydraulischen Spielausgleichselementen vorhandene Nockengrund­ kreiskontakt erhöht gegenüber herkömmlichen, spielbehafteten Ventiltrieben die Reibung im Ventiltrieb, so daß insbesondere bei vielventiligen Brennkraft­ maschinen ein negativer Einfluß auf den Kraftstoffverbrauch gegeben ist.The cam base existing in the hydraulic lash adjusters Circular contact increases compared to conventional valve drives with play the friction in the valve train, so that especially with multi-valve internal combustion machines have a negative impact on fuel consumption.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ventiltrieb zu schaffen, der verschleiß- und verlustarm arbeitet.The invention has for its object a generic valve train to create that works with little wear and loss.

Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausführungen beschreiben die Unteransprüche.The problem solution according to the invention consists in the characteristic features of the main claim, advantageous embodiments describe the subclaims.

Der erfindungsgemäße Ventiltrieb vermeidet die vorgenannten Nachteile, indem die Längsorientierung des Spielausgleichselementes nicht mehr am rotierenden Grundkreisbereich des Nockens, sondern an einem ruhenden Anschlag für das Ventiltriebsglied erfolgt. Der bisherige Nockengrundkreisbereich wird praktisch bedeutungslos und kann somit entfallen, wodurch sich neue Gestaltungen für Nockenwellen ergeben.The valve train according to the invention avoids the aforementioned disadvantages by the longitudinal orientation of the play compensation element is no longer rotating Base circle area of the cam, but at a stationary stop for that Valve drive element takes place. The previous cam base circle area becomes practical meaningless and can therefore be omitted, resulting in new designs for Camshafts result.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Several embodiments of the invention are described below with reference to the Drawing explained. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den hier interessierenden Bereich des Zylinderkopfs einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, Fig. 1 shows a cross section through the area of interest here, the cylinder head of an automotive internal combustion engine,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch den interessierenden Bereich eines Zylinderkopfes, Fig. 2 shows a partial longitudinal section through the region of interest of a cylinder head,

Fig. 3 die Draufsicht zu Fig. 2, Fig. 3 shows the top view of FIG. 2,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längs­ schnitt, Fig. 4 shows another embodiment of the invention cut in the longitudinal,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine im Rahmen der Erfindung zu verwendende Nockenwellenkonstruktion, Fig. 5 shows a cross section through a in the invention to be used in camshaft design,

Fig. 6 eine Realisierung der Erfindung bei einem Kipphebel und Fig. 6 shows an implementation of the invention in a rocker arm and

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 7 shows a cross section through a further embodiment.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 die im Zylinderkopf 2 vorgesehene Führung für den in diesem Ausführungsbeispiel relativ breiten, zwei übliche hydraulische Ventilspielausgleichselemente enthaltenden Tassen­ stößel 3 bekannten und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus. Über die Bohrung 4 sind die Spielausgleichselemente an den Schmier- bzw. Kühlölkreislauf der im übrigen nicht dargestellten Hubkolbenbrennkraftmaschine angeschlossen. In diesem Fall dienen die Elemente zum selbsttätigen Spielausgleich von zwei Hubventilen, deren Schäfte bei 5 und 6 angedeutet sind. Looking first at FIG. 1, one can see at 1 the guide provided in the cylinder head 2 for the cup tappet 3, which is relatively wide in this exemplary embodiment and contains two conventional hydraulic valve lash adjusters and therefore not to be described. The clearance compensation elements are connected via the bore 4 to the lubricating or cooling oil circuit of the reciprocating piston internal combustion engine, which is otherwise not shown. In this case, the elements are used for automatic play compensation of two lift valves, the shafts of which are indicated at 5 and 6 .

Durch die Ventilschließfedern 7 und 8 sind die Elemente in Richtung nach oben, d. h. in Richtung auf den von der Nockenwelle 9 getragenen Nocken 10, kraftbeaufschlagt. Die Nockenwelle 9 ist in geteilten Lagern gehalten, wobei ein Lagerteil in den Zylinderkopf 2 eingearbeitet ist und der zweite Lagerteil durch die Brücke 11 gebildet wird, die an den ersten Lagerteil angeschraubt ist. Jeder Lagerteil bildet eine halbkreisförmige Lagerschale, so daß die durch die Fläche 12 gebildete Teilungsebene eine Symmetrieebene des Lagers darstellt.The elements are acted upon by the valve closing springs 7 and 8 in the upward direction, ie in the direction of the cam 10 carried by the camshaft 9 . The camshaft 9 is held in split bearings, one bearing part being incorporated into the cylinder head 2 and the second bearing part being formed by the bridge 11 which is screwed onto the first bearing part. Each bearing part forms a semicircular bearing shell, so that the parting plane formed by the surface 12 represents a plane of symmetry of the bearing.

In der dargestellten Lage des Nockens 10 ist angenommen, daß sich die Ventile in Schließstellung befinden; wie erkennbar, steht der Nocken 10 mit seinem Grundkreisbereich 13 der Auflagefläche 14 des Tassenstößels 3 gegenüber. In Abweichung vom Stand der Technik besteht jedoch jetzt kein Kontakt zwischen dem Grundkreisbereich 13 und der Auflage 14, da sich der Tassenstößel 3 an in diesem Ausführungsbeispiel zwei angeschraubten Anschlägen 15 und 16 abstützt, deren wirksame Flächen 17 und 18 in Höhe der Fläche 12 verlaufen. Die Auflagefläche 14 ist in bezug auf die Anschläge 15 und 16 so gelegt, daß zwischen ihr und dem Grundkreisbereich 13 des Nockens 10 ein kleiner Spalt 19 verbleibt, also während der Schließphase der Ventile und damit während des Einstellvorgangs der Spielausgleichselemente kein Verschleiß und Leistungsverlust hervorrufender Kontakt zwischen Nocken und Tassenstößel 3 vorhanden ist. Da dieser Spalt nur klein ist und die Mittelebene der Nocken­ welle 9, d. h. die Fläche 12, zusammenfällt mit den wirksamen Anschlagsflächen 17 und 18, ergibt sich trotz dieser Vermeidung eines Kontakts zwischen der Auflagefläche 14 einerseits und dem Grundkreisbereich 13 des Nockens anderer­ seits für die Orientierung des Spielausgleichselements eine relativ genaue Simultation der Verhältnisse, die beim Stand der Technik durch die Heran­ ziehung des Nockengrundkreisbereichs als Anschlagfläche vorliegen.In the position of the cam 10 shown , it is assumed that the valves are in the closed position; as can be seen, the cam 10 with its base circle region 13 faces the contact surface 14 of the tappet 3 . In deviation from the prior art, however, there is now no contact between the base circle region 13 and the support 14 , since the cup tappet 3 is supported on two screwed-on stops 15 and 16 in this exemplary embodiment, the effective surfaces 17 and 18 of which extend at the surface 12 . The bearing surface 14 is placed with respect to the stops 15 and 16 so that a small gap 19 remains between it and the base circle region 13 of the cam 10, i.e. during the closing phase of the valves and thus during the adjustment process of the play compensation elements, there is no contact causing wear and loss of power between cam and tappet 3 is present. Since this gap is only small and the central plane of the cam shaft 9 , ie the surface 12 , coincides with the effective stop surfaces 17 and 18 , despite this avoidance of contact between the support surface 14 on the one hand and the base circle region 13 of the cam on the other hand for the Orientation of the play compensation element a relatively accurate simulation of the conditions that exist in the prior art by the approach of the cam base circle area as a stop surface.

Die Konstruktion nach Fig. 2 vermeidet derartige hochliegende Anschläge ("Obenführung"), die bei üblichen in Draufsicht runden Spielausgleichselementen mit relativ geringem Durchmesser schwer unterzubringen sind. In der Konstruktion nach Fig. 2 ist jedem der beiden Ventilschäfte 20 und 21 ein individueller, mit einem hydraulisches Spielausgleichselement bestückter Tassenstößel 22 bzw. 23 zugeordnet; diese wiederum stehen unter der Wirkung individueller, unterschiedlich ausgebildeter Nocken 24 und 25 der Nockenwelle 26. The construction according to FIG. 2 avoids such high-lying stops (“top guide”), which are difficult to accommodate with conventional clearance compensation elements with a relatively small diameter which are round in plan view. In the construction according to FIG. 2, each of the two valve stems 20 and 21 is assigned an individual bucket tappet 22 or 23 equipped with a hydraulic play compensation element; these in turn are under the effect of individual, differently designed cams 24 and 25 of the camshaft 26 .

Beiden Tassenstößeln 22 und 23 gemeinsam ist der zwischen den Nocken 24 und 25 vorgesehene montierte Anschlag 27, wobei dessen wirksame Fläche 28 so gewählt ist, daß sie etwas unter der Höhe der Grundkreisbereiche 29 und 30 der Nocken 24 und 25 im geschlossenen Zustand der Hubventile verläuft.Both bucket tappets 22 and 23 have in common the mounted stop 27 provided between the cams 24 and 25 , the effective surface 28 of which is selected so that it extends somewhat below the height of the base circle regions 29 and 30 of the cams 24 and 25 when the lift valves are closed .

Eine ähnliche Konstruktion zeigt Fig. 4, jedoch mit dem Unterschied, daß das zweigeteilte Lager 40 für die Nockenwelle 41 mit den Nocken 42 und 43 mit seiner in Fig. 4 unteren Fläche 44, die mit der nach oben weisenden Fläche 45 der Führung 46 für die beiden mit Spielausgleichselementen versehenen Tassenstößel 47 und 48 zusammenfällt, den Anschlag für diese bildet. Auch hier ist demgemäß der Berührungskontakt zwischen den Tassenstößeln 47 und 48 einerseits und den Grundkreisbereichen ihrer Nocken 42 und 43 andererseits bei geschlossenen Ventilen aufgehoben.A similar construction is shown in FIG. 4, but with the difference that the two-part bearing 40 for the camshaft 41 with the cams 42 and 43 with its lower surface 44 in FIG. 4, that with the upward-facing surface 45 of the guide 46 for the two tappets 47 and 48 provided with play compensation elements coincide, forming the stop for them. Here, too, the contact between the tappets 47 and 48 on the one hand and the base circle regions of their cams 42 and 43 on the other hand is eliminated when the valves are closed.

Im Hinblick auf diesen Tatbestand ist auch eine Nockenwellenkonstruktion gemäß Fig. 5 möglich, deren Nocken 50 einen gegenüber dem theoretischen Grundkreis 51 eingezogenen Bereich besitzt, der zur Unterbringung eines Befestigungselements für den Nocken 50, hier eines Sechskantkopfes 52 der Schraube 53, ausgenutzt wird. Verständlicherweise sind auch andere Befestigungs­ möglichkeiten, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, für den Nocken 50 an der eigentlichen Nockenwelle 54 möglich.In view of this fact, a camshaft construction according to FIG. 5 is also possible, the cam 50 of which has an area drawn in relative to the theoretical base circle 51 , which area is used to accommodate a fastening element for the cam 50 , here a hexagon head 52 of the screw 53 . Understandably, other fastening options are also possible, for example by welding, soldering or gluing, for the cam 50 on the actual camshaft 54 .

In Fig. 6 dient zur Kraftübertragung zwischen Nocken 60 und Ventilschaft 61 der Kipphebel 62, der mit einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement 63 versehen ist. Während Grundkreisphasen des Nockens 60 stützt sich der Hebel 62 an dem nockennahen Anschlag 64 ab, so daß ein schmaler Spalt 65 bei geschlossenem Ventil gewahrt ist. In FIG. 6, the rocker arm 62 , which is provided with a hydraulic valve play compensation element 63 , is used for power transmission between the cam 60 and the valve stem 61 . During base circle phases of the cam 60 , the lever 62 is supported on the stop 64 near the cam, so that a narrow gap 65 is maintained when the valve is closed.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 schließlich dienen zur Befestigung der Nockenwelle 70 an der Planfläche 71 des Zylinder­ kopfes 72 die Nockenwelle 70 einteilig umgreifende Lager 73, die mittels Schrauben 74 am Zylinderkopf 72 festgeschraubt sind. Die Nockenwelle besitzt hier zumindest in ihrem von den Lagern 73 und den Nocken 75, die gesondert gefertigte Bauteile bilden, umschlos­ senen Bereich einen konstanten Durchmesser, so daß die Nockenwelle 70 mit den Lagern 73 und den Nocken 75 gleichsam durch Auffädeln bestückt werden kann.In the embodiment of Fig. 7, finally, of the camshaft 70, the cam shaft serving for attachment to the end face 71 of the cylinder head 72 70 as one piece encompassing bearing 73, which are bolted to the cylinder head 72 by means of bolts 74.. The camshaft here has at least in its of the bearings 73 and the cams 75 , which form separately manufactured components, enclosed area a constant diameter, so that the camshaft 70 with the bearings 73 and the cams 75 can be fitted as it were by threading.

In diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Längsachse 76 des Ventiltriebsglieds 77 schräg zur Planfläche 71 verläuft. Zur Bildung des Anschlags 78 für ein Ventiltriebsglied, daß in Fig. 7 vor der Zeichenebene liegt, und entsprechend auch für das hinter der Zeichenebene liegende Ventiltriebsglied 77 ist an der Untersei­ te des einteiligen Lagers 73, d. h. unterhalb des Verlaufs der Nockenwelle 70, eine Vertiefung 79 eingearbeitet, deren Ausrichtung der Ausrichtung der Längsachse 76 bzw. der Bewegungsrichtung des Ventiltriebsglieds 77 entspricht. Dadurch wird eine flächige Aufla­ ge der oberen Stirnfläche des jeweiligen Ventiltriebsglieds auf der Anschlagfläche 78 sichergestellt.In this exemplary embodiment, it is assumed that the longitudinal axis 76 of the valve drive member 77 extends obliquely to the plane surface 71 . To form the stop 78 for a valve drive member that lies in front of the drawing plane in FIG. 7, and accordingly also for the valve drive member 77 lying behind the drawing plane, there is a depression on the underside of the one-piece bearing 73 , ie below the course of the camshaft 70 79 incorporated, the alignment of which corresponds to the alignment of the longitudinal axis 76 or the direction of movement of the valve drive member 77 . This ensures a flat support of the upper end face of the respective valve drive member on the stop surface 78 .

Verständlicherweise ist es auch möglich, eine senkrecht zur Ebene der Fig. 4 weisende durchgehende Ausnehmung 79 zur Bildung von An­ schlägen für zwei in dieser Richtung aufeinanderfolgende Ventil­ triebsglieder vorzusehen.Understandably, it is also possible to provide a continuous recess 79 pointing perpendicularly to the plane of FIG. 4 to form strikes for two valve elements in succession in this direction.

Diese Ausführungsformen der Erfindung bietet eine Reihe von Vortei­ len: So sind Herstellung und Bearbeitung des einteiligen Lagers vereinfacht, Zentrierschrauben für die Lagerbefestigung am Zylin­ derkopf können entfallen, und schließlich können die Nockenwelle, die Lager, die Nocken und die Anschläge für die Ventiltriebsglieder zu einer Vormontageeinheit zusammengefaßt werden. Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß infolge Fehlens einer Lagertrennfuge auch die Lagerfunktionssicherheit verbessert ist.These embodiments of the invention offer a number of advantages len: This is how the one-piece bearing is manufactured and machined simplified, centering screws for mounting the bearings on the cylinder the head can be omitted, and finally the camshaft, the bearings, the cams and the stops for the valve drive elements can be combined into a pre-assembly unit. Supplementary noted that also due to the lack of a joint separator  the warehouse functional reliability is improved.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Ventiltrieb ge­ schaffen, der ohne Beeinträchtigung der günstigen Eigenschaften desselben hinsichtlich Verschleiß und Wirkungsgrad optimiert ist.With the invention is accordingly a generic valve train ge create that without affecting the favorable properties the same is optimized with regard to wear and efficiency.

Claims (9)

1. Ventiltrieb für ein Hubventil, insbesondere ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem das Ventil über ein Ventil­ triebsglied mit einem hydraulischen Spielausgleichselement entgegen der Kraft einer Ventilfeder betätigenden Nocken, dadurch gekennzeichnet, daß ein ruhender Anschlag (15, 16) für das Ventiltriebsglied (3) vorgesehen ist, an dem sich dieses während der Grundkreisphase des Nockens (10) unter Wahrung eines Spalts (19) zum Nockengrundkreisbereich (13) abstützt.1. Valve train for a lift valve, in particular a charge exchange valve of an internal combustion engine, with at least one cam member actuating the valve via a valve with a hydraulic lash adjuster against the force of a valve spring, characterized in that a stationary stop ( 15 , 16 ) for the valve train member ( 3 ) is provided on which this is supported during the base circle phase of the cam ( 10 ) while maintaining a gap ( 19 ) to the cam base circle area ( 13 ). 2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tassen­ stößel (3) als Ventiltriebsglied der Anschlag (44) durch ein Lager (40) für eine den Nocken (42, 43) tragende Nockenwelle (41) gebildet ist.2. Valve drive according to claim 1, characterized in that in a cup tappet ( 3 ) as a valve drive member the stop ( 44 ) is formed by a bearing ( 40 ) for a cam ( 42 , 43 ) supporting camshaft ( 41 ). 3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tassen­ stößel (22, 23) als Ventiltriebsglied der Anschlag durch ein scheiben­ ähnliches Bauteil (27) gebildet ist.3. Valve drive according to claim 1, characterized in that in a cup tappet ( 22 , 23 ) as a valve drive member, the stop is formed by a disk-like component ( 27 ). 4. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (27) zwei einander benachbarten Ventiltriebsgliedern (22, 23) gemeinsam ist.4. Valve train according to claim 2 or 3, characterized in that a stop ( 27 ) two adjacent valve train members ( 22 , 23 ) is common. 5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mehreren Ventilen gemeinsamen, in Draufsicht länglichen Tassenstößel (3) diesem zwei Anschläge (15, 16) in vorzugsweise symmetrischer Anordnung zugeordnet sind.5. Valve train according to one of claims 2 to 4, characterized in that in a plurality of valves common, in plan view elongated bucket tappet ( 3 ) these two stops ( 15 , 16 ) are assigned in a preferably symmetrical arrangement. 6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ventil­ triebsglied nach Art eines Schlepp- oder Kipphebels (62) der Anschlag (64) an einer nockennahen Stelle liegt.6. Valve train according to claim 1, characterized in that in a valve drive member in the manner of a rocker arm or rocker arm ( 62 ) the stop ( 64 ) is located at a location close to the cam. 7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (50) einen eingezogenen Grundkreisbereich besitzt. 7. Valve train according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cam ( 50 ) has a retracted base circle region. 8. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (73) zur Bildung des Anschlags in einem die Nocken­ welle (70) untergreifenden Bereich zur teilweisen Aufnahme des Ventiltriebsglieds (77) während der Grundkreisphasen des Nockens (75) eine Vertiefung (79) besitzt, die in Bewegungsrichtung des Ventiltriebsglieds (77) ausgerichtet ist.8. Valve drive according to claim 2 or 4, characterized in that the bearing ( 73 ) for forming the stop in a cam shaft ( 70 ) engaging area for partially receiving the valve drive member ( 77 ) during the base circle phases of the cam ( 75 ) a recess ( 79 ), which is aligned in the direction of movement of the valve drive member ( 77 ). 9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nachträglich mit Nocken (75) bestückten Nockenwelle (70), deren Durchmesser im Bereich der Nocken (75) und der Lager (73) konstant ist, zumindest einzelne Lager (73) die Nockenwelle (70) einteilig umschließend ausgebildet sind, so daß Nockenwelle (70), Nocken (75), Lager (73) und Anschläge (78) eine Vormon­ tageeinheit bilden.9. Valve train according to claim 8, characterized in that in a retrofitted with cam ( 75 ) camshaft ( 70 ), the diameter of which is constant in the region of the cams ( 75 ) and the bearing ( 73 ), at least individual bearings ( 73 ) Camshaft ( 70 ) are integrally formed so that the camshaft ( 70 ), cam ( 75 ), bearing ( 73 ) and stops ( 78 ) form a Vormon daysun.
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