DE4310735C1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brenn­ kraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art (EP 275 715) erfolgt die Schmierung der Gleitflächen der Schwinghebel über Düsen, die mit Schmierölleitungen in Ver­ bindung stehen, welche oberhalb der Nockenwelle und parallel zu dieser angeordnet sind. Dabei ist für jede Schwinghebel- Gleitfläche bzw. für jeden Nocken eine eigene Düse vorge­ sehen. Diese Art der Schmierung ist äußerst aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb der gat­ tungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Schmierung der Schwinghebel-Gleitflächen mit wesentlich geringerem Aufwand erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Während bei dem bekannten Ventiltrieb die Schwinghebel und ihre Gleitflächen in einem Abstand voneinander angeordnet sind, liegen bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag die Schwinghebel aneinander an, und zwar derart, daß ihre Gleit­ flächen zumindest zeitweise miteinander fluchten und eine im wesentlichen geschlossene Fläche bilden. Dies ist immer dann der Fall, wenn zumindest die Grundkreise der Nocken iden­ tisch sind. Die Schmierung dieser aus mehreren Gleitflächen bestehenden Fläche kann über eine oder mehrere Schmierölboh­ rungen erfolgen, wobei jedoch in jedem Fall die Anzahl der Schmierölbohrungen kleiner ist als die Anzahl der Gleitflä­ chen. Es hat sich gezeigt, daß zumindest bei Anordnung von drei mit eigenen Nocken zusammenwirkenden Schwinghebeln eine Schmierölzuführung zu der Gleitfläche des mittleren Schwinghebels, also das Vorsehen nur einer Schmierölbohrung in dem mittleren Nocken, ausreicht, um auch die Gleitflächen der beiden äußeren Schwinghebel zu schmieren, da sich das Schmieröl über die Gleitflächen aller Schwinghebel dann verteilt, wenn diese Gleitflächen miteinander fluchten. Bei einem Ventiltrieb mit vier Schwinghebeln pro Zylinder, die von den Nocken einer gemeinsamen Nockenwelle betätigt wer­ den, ist es zweckmäßig, in den beiden mittleren Nocken Schmierölbohrungen vorzusehen, um eine gleichmäßige Schmie­ rung aller Gleitflächen zu erreichen. Bei einem Ventiltrieb mit fünf mit eigenen Nocken zusammenwirkenden Schwinghebeln kann eine Schmierölbohrung in dem mittleren Nocken für die Schmierung aller Schwinghebel-Gleitflächen ausreichend sein, jedoch kann es sich als zweckmäßig erweisen, in diesem Fall jeweils eine Schmierölbohrung in dem zweiten und in dem vierten Nocken vorzusehen. In jedem Falle ist jedoch die Anzahl der Schmierölbohrungen kleiner als die Anzahl der Schwinghebel-Gleitflächen, so daß diese Bohrungen einen größeren Durchmesser aufweisen können als bei einer Anord­ nung, bei der jeder Nocken mit einer Schmierölbohrung verse­ hen wird, die nur einen kleinen Durchmesser haben darf, um den Durchfluß gering zu halten. Größere Bohrungen lassen sich leichter herstellen und neigen weniger zum Verstopfen. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird somit mit einer geringeren Anzahl von größeren Schmierölbohrungen eine si­ chere Schmierung einer Mehrzahl von Schwinghebel-Gleitflä­ chen erreicht, wobei aufgrund der Schmierölzuführung durch die Nockenwelle hindurch die Schmierung insgesamt gegenüber dem bekannten gattungsgemäßen Ventiltrieb vereinfacht wird.

Zwar ist es beispielsweise durch die DE-OS 27 03 519 bekannt, das Schmieröl zu den Nockengleitflächen durch einen Längska­ nal in der Nockenwelle zuzuführen, jedoch ist dort in jedem Nocken eine Schmierölbohrung vorgesehen.

Um zu erreichen, daß die Schwinghebel jeder einem Zylinder zugeordneten Schwinghebelgruppe aneinander anliegen, ist es zweckmäßig, einen äußeren Schwinghebel axial unverschieb­ lich, beispielsweise in Anlage an einer Lagerstelle der Schwinghebelachse, anzuordnen und die übrigen Schwinghebel axial verschiebbar auf der gemeinsamen Achse zu lagern und Mittel vorzusehen, die auf den anderen äußeren Schwinghebel eine in Richtung auf den ersten äußeren Schwinghebel wirken­ de axiale Kraft ausüben, um alle übrigen Schwinghebel anein­ ander und an den ersten äußeren Schwinghebel anzudrücken. Diese Axialkraft kann durch eine Feder erzeugt werden, die zwischen dem zweiten äußeren Schwinghebel und einer ortsfe­ sten Abstützung vorgesehen ist. Diese Abstützung kann wie­ derum von einer Halterung oder Lagerung der gemeinsamen Schwenkachse gebildet sein.

Obgleich bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag die Schmieröl­ bohrungen in dem oder den Nocken einen größeren Durchmesser haben können als bei einer Anordnung einer Schmierölbohrung in jedem Nocken, ist die Erzeugung derartiger verhältnismä­ ßig langer Bohrungen problematisch. Um hier Abhilfe zu schaffen wird nach dem Merkmal des Anspruchs 7 in die Schmierölbohrung eine Düse mit einem kleineren Durchtritts­ querschnitt eingesetzt. Die Schmierölbohrung selbst kann somit einen größeren Durchmesser aufweisen und problemlos hergestellt werden. Vorzugsweise besteht die Düse aus einem Werkstoff, der weicher ist als der Werkstoff des Nockens, so daß sie sich beim Einpressen in die Bohrung verformen und die Genauigkeit der Bohrung gering gehalten gehalten werden kann. Alternativ kann entsprechend dem Anspruch 9 die Schmierölbohrung einen ersten, an den Längskanal anschließ­ enden Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser und einen sich daran anschließenden, bis zur Nockenlauffläche reichenden zweiten Abschnitt größeren oder größer werdenden Durchmessers aufweisen. Auch dadurch wird die Herstellung der Schmieröl­ bohrung vereinfacht und erleichtert, da nur ein kurzer Ab­ schnitt der Schmierölbohrung einen kleinen Durchmesser auf­ weist. Dieser kurze Abschnitt kann durch Bohren oder auch durch Laserstrahl erzeugt werden.

Die Schmierölversorgung des Längskanals erfolgt vorzugsweise über ein Nockenwellenlager. Ein derartiges Nockenwellenlager weist üblicherweise einen aufgeschraubten Lagerdeckel mit Durchgangslöchern für Schrauben auf. Um auf einer Seite der Nockenwelle ein derartiges Durchgangsloch in möglichst ge­ ringem Abstand von der Nockenwelle vorsehen zu können, er­ folgt nach Anspruch 11 die Schmierölversorgung des Längska­ nals über eine exzentrische Umfangsnut in der Lagerfläche des Nockenwellenlagers, wobei die radiale Breite dieser Umfangsnut auf der einen Seite der Nockenwelle sehr gering oder sogar Null ist, so daß die Durchgangsbohrung auf dieser Seite sehr nahe an die Nockenwelle herangerückt werden kann. Die Zuführung des Schmiermittels erfolgt in dem breiteren Bereich der Umfangsnut. Die Überführung des Schmieröls aus der Umfangsnut in den Längskanal in der Nockenwelle erfolgt durch eine in der Nockenwelle diametral durchsetzende Quer­ bohrung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen bei­ spielshalber beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt entlang Linie 1-1 in Fig. 2 eines Ven­ tiltriebs einer Brennkraftmaschine mit drei Einlaß­ ventilen,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt eines Nockens mit einer Schmieröl­ bohrung, in die eine Düse eingesetzt ist, und

Fig. 5 einen Querschnitt eines Nockens mit einer abgesetzten Schmierölbohrung.

Der Ventiltrieb gemäß Fig. 1 und 2 ist zur Betätigung von drei Einlaßventilen 1 eines Zylinders einer Brennkraftma­ schine bestimmt. Die Ventile 1 werden von Nocken 2 einer Nockenwelle 3 über Schlepphebel 4 betätigt, die auf einer gemeinsamen Achse 5 schwenkbar gelagert sind. Zwischen be­ nachbarten ersten Schlepphebeln 4 sind auf der Schwenkachse 5 zweite Schlepphebel 6 angeordnet, die mit zweiten Nocken 7 der Nockenwelle 3 zusammenwirken. Die Nockenkonturen der ersten Nocken 2 sind entsprechend der gewünschten Öffnungs­ dauer und dem gewünschten Ventilhub im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ausgelegt, während die Nockenkonturen der zweiten Nocken 7 für die Verhältnisse im oberen Drehzahlbereich ausgebildet sind. Die ersten Schlepphebel 4 können mit den zweiten Schlepphebeln 6 durch nicht dargestellte, aber beispielsweise aus der EP 275 715 bekannte Einrichtungen im Hochdrehzahlbereich miteinander gekoppelt werden, so daß dann die Ventile 1 entsprechend der Kontur der zweiten Nocken 7 betätigt werden. Die Nocken 2 und 7 haben identische Grundkreise.

Die Schlepphebel 4 und 6 liegen mit Gleitflächen 8 an den zugehörigen Nocken 2 bzw. 7 an. Die Schlepphebel 4 und 6 sind axial verschiebbar auf der Schwenkachse 5 angeordnet und liegen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aneinander an. Da­ durch bilden die Gleitflächen 8 zumindest dann, wenn sie auf den Grundkreisen ihrer Nocken 2 bzw. 7 laufen, eine gemeinsa­ me Fläche, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist. Um sicherzustellen, daß die Schlepphebel 4 und 6 aneinander anliegen, ist zwischen der in Fig. 2 rechten Halterung oder Lagerung 9 der Schwenkachse 5 und dem benachbarten äußeren rechten Schlepphebel 4 eine Tellerfeder 10 angeordnet, welche die Schlepphebel in Fig. 2 nach links in Anlage aneinander und den linken äußeren Schlepphebel 4 in Anlage an einer Fläche 11 an der linken Lagerung oder Halterung 12 der Schwenkachse 5 andrückt.

Zur Schmierung der Gleitflächen 8 ist in der Nockenwelle 3 ein Längskanal 13 vorgesehen, von dem zwei Schmierölbohrun­ gen 14 ausgehen, die am Umfang der zweiten Nocken 7 münden. Dadurch, daß alle Gleitflächen 8 zumindest dann, wenn sie auf den Grundkreisen ihrer Nocken laufen, wie erwähnt, in einer Ebene liegen, genügen für die Schmierung alle Gleit­ flächen zwei Schmierölbohrungen 14, da sich das Öl über alle Gleitflächen verteilen kann. Unter Umständen genügt auch eine einzige Bohrung 14, die dann zweckmäßigerweise im mittleren Nocken 2 vorgesehen würde. Dadurch, daß bei dieser Anordnung die Anzahl der Schmierölbohrungen 14 auf jeden Fall geringer ist als die Anzahl der zu schmierenden Gleit­ flächen 8, können die Bohrungen einen größeren Durchmesser aufweisen, wodurch zusätzlich zu der verringerten Anzahl von Bohrungen die Herstellung vereinfacht wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf einen Ventil­ trieb für drei Einlaßventile pro Zylinder mit variabler Ventilsteuerung beschränkt, sondern allgemein dort anwendbar wo mindestens zwei Ventile durch nebeneinander liegende Schwinghebel (Schlepphebel oder Kipphebel) von Nocken einer gemeinsamen Nockenwelle betätigt werden, wobei die Ventile Einlaß- und/oder Auslaßventile sein können.

Die Zuführung des Schmieröls zu dem Längskanal 13 in der Nockenwelle 3 erfolgt im Ausführungsbeispiel durch eine Ölzuführungsbohrung 15 in dem in Fig. 2 rechten Nockenwellenlager. In der Lagerfläche dieses Lagers ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, eine exzentrische Umfangsnut 16 vorgesehen, deren radiale Breite auf der linken Seite Null und auf der rechten Seite am größten ist. Die exzentrische Umfangsnut gestattet es, ein Durchgangsloch 17 im Lagerdeckel 18 dieses Nockenwellen­ lagers, das zum Durchführen einer Befestigungsschraube 19 dient, sehr nahe an die Nockenwelle 3 heranzurücken, ohne daß die Umfangsnut 16 von dem Durchgangsloch 17 angeschnit­ ten wird. In der Ebene der Umfangsnut 16 ist eine die Nockenwelle 3 diametral durchsetzende Querbohrung 20 vorge­ sehen, durch welche das Schmieröl aus der Umfangsnut 16 in den Längskanal 13 einströmen kann. Die Ölzuführungsbohrung 15 mündet in den breiten Bereich der Umfangsnut 16, die sich, wie ersichtlich über mehr als 180° um die Nockenwelle 3 erstreckt. Dadurch wird sichergestellt, daß genügend Öl aus der Umfangsnut 16 in die Querbohrung 20 übertreten kann.

Obgleich durch die vorgeschlagene Anordnung der Gleitflächen 8 die Schmierung dieser Gleitflächen über Schmierölbohrungen 14 erfolgen kann, deren Anzahl kleiner ist als die Anzahl der Gleitflächen und die demzufolge einen größeren Durch­ messer haben können, ist die Herstellung verhältnismäßig langer und dünner Bohrungen in der Nockenwelle problema­ tisch. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Nocken die Schmierölbohrung 21 mit einem relativ großen Durchmesser ausgeführt und es ist in diese Schmieröl­ bohrung eine Düse 22 mit einem Durchgangsloch 23 eingesetzt, dessen Durchmesser 50 gewählt ist, daß eine ausreichende, jedoch keine übermäßige Schmierölmenge auf die Gleitfläche des mit diesem Nocken 7 zusammenwirkenden Schlepphebels gelangt. Die relativ große Schmierölbohrung 21 läßt sich problemlos herstellen. Die Düse 22 wird in die Schmieröl­ bohrung 21 eingepreßt, wobei die Düse 22 vorzugsweise aus einem weicheren Material besteht als der Nocken 7, so daß die Genauigkeit der Schmierölbohrung 21 gering sein kann, da sich die Düse 22 beim Einpressen verformen kann.

Alternativ kann gemäß Fig. 5 im Nocken 7 eine abgestufte Schmierölbohrung 24 vorgesehen werden, die einen ersten, an den Längskanal 13 anschließenden Abschnitt 25 kleinen Durchmessers und einen daran anschließenden, bis zur Nockenlauffläche reichenden zweiten Abschnitt 26 größeren oder größer werdenden Durchmessers aufweist. Der Abschnitt 26 kann bereits beim Gießen des Nockens vorgesehen oder im Falle einer zylindrischen Bohrung mit entsprechend großem Durchmessers vorgebohrt werden, während der Abschnitt 25 mittels eines Bohrers, vorzugsweise jedoch mittels Laser­ strahl gebohrt wird. Dadurch läßt sich eine äußerst präzise Fertigung der Schmierölbohrung mit relativ geringem Aufwand erzeugen.

Bei den Ausführungen gemäß Fig. 4 und 5 münden die Schmierölbohrungen im Bereich des Grundkreises 27 des Nockens 7, und zwar in Bezug auf die Drehrichtung D des Nockens am Beginn des Grundkreises. Dadurch wird sichergestellt, daß die Gleitflächen 3 beim Auflaufen des Erhebungsbereiches 28 des Nockens 7 mit Schmieröl versorgt sind.

Claims (11)

1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Ventilen (1) pro Zylinder, die von Nocken (2, 7) einer Nockenwelle (3) über Schwinghebel (4, 6) betätigbar sind, welche nebeneinander auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse (5) schwenkbar gelagert sind und mit Gleitflächen (8) an den Nocken anliegen, wobei diese Gleitflächen durch Zuführung eines Schmiermittels geschmiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinghebel (4, 6) aneinander anliegen und ihre Gleitflächen (8) zumindest zeitweise miteinander fluchten, und dann eine im wesentlichen geschlossene Fläche bilden, und daß die Nockenwelle (3) einen mit einer Schmiermittelquel­ le in Verbindung stehenden Längskanal (13) aufweist, von dem eine Schmierölbohrung (14, 21, 24) zur Schmierung mehrerer Gleitflächen ausgeht, die in der Umfangsfläche eines mit einem dieser Gleitflächen zusammenwirkenden Nockens (7) mündet.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von drei oder fünf mit eigenen Nocken (2, 7) zusammenwirkenden Schwinghebeln (4, 6) die Schmierölbohrung (14, 21, 24) in dem mittleren Nocken (2) vorgesehen ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von fünf mit eigenen Nocken (2, 7) zusammenwirken­ den Schwinghebeln (4,6) jeweils eine Schmierölbohrung (14, 21, 24) in dem zweiten und in dem vierten Nocken (7) vorgesehen ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster äußerer Schwinghebel (4) jeder einem Zylinder zugeordneten Schwinghebelgruppe axial unverschieblich angeordnet ist und die übrigen Schwinghebel axial verschiebbar auf der gemeinsamen Achse (5) gelagert sind, und daß Mittel (10) vorgesehen sind, die auf den zweiten äußeren Schwinghebel (4) eine in Richtung auf den ersten äußeren Schwinghebel wirkende axiale Kraft ausüben, um alle übrigen Schwinghebel aneinander und an den ersten äußeren Schwinghebel anzudrücken.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausübung der Axialkraft eine Feder (10) vorgesehen ist, die zwischen dem zweiten äußeren Schwinghebel (4) und einer ortsfesten Abstützung (9) vorgesehen ist.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung von einer Halterung (9) der gemeinsamen Achse (5) gebildet ist.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schmierölbohrung (21) eine Düse (22) mit einem kleineren Durchtrittsquerschnitt eingesetzt ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) aus einem Werkstoff besteht, der weicher ist als der Werkstoff des Nockens.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölbohrung (24) einen ersten, an den Längskanal (13) anschließenden Abschnitt (25) mit einem kleinen Durchmesser und einen daran anschließenden, bis zur Nockenlauffläche reichenden zweiten Abschnitt (26) größeren oder größer werdenden Durchmessers aufweist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (25) der Schmierölbohrung (24) durch Laserstrahlbohrung erzeugt ist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schmierölversorgung des Längskanals (13) in der Lagerfläche eines Nockenwellenlagers eine exzentrische Umfangsnut (16) vorgesehen ist, in die eine Ölzuführungs­ bohrung (15) mündet, und daß die Nockenwelle (3) in der Ebene der Umfangsnut (16) mit einer die Nockenwelle diametral durchsetzenden Querbohrung (20) versehen ist.