DE9316125U1 - Device for the simultaneous actuation of two gas exchange valves of an internal combustion engine - Google Patents
Device for the simultaneous actuation of two gas exchange valves of an internal combustion engineInfo
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Description
ANR 17 17 332ANR 17 17 332
2520-11-DE2520-11-EN
Einrichtung zur gleichzeitigen Betätigung zweier Gaswechselventile einer BrennkraftmaschineDevice for the simultaneous actuation of two gas exchange valves of an internal combustion engine
Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zur gleichzeitigen Betätigung zweier Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einer von einem Nocken einer Nockenwelle beaufschlagten Brücke, die in ihren Endbereichen mit Ventilschaftenden der Gaswechsel ventile in Kontakt steht, wobei in der Brücke ein drehbar gelagerter Nockengegenläufer angeordnet ist.The innovation relates to a device for the simultaneous actuation of two gas exchange valves of an internal combustion engine, consisting of a bridge acted upon by a cam of a camshaft, which in its end areas is in contact with valve stem ends of the gas exchange valves, wherein a rotatably mounted cam counter-rotator is arranged in the bridge.
Eine derartige Einrichtung ist aus der WO 92/10 650 vorbekannt. Bei dieser Einrichtung verläuft die Brücke in Nockenwellenrichtung, wobei beidendig dieser, zwei in Ventilrichtung offene Bohrungen angeordnet sind. In diesen Bohrungen ist je ein hydraulisches Spielausgleichselement angeordnet, welches mit seiner einen Stirnseite einem Ventilschaf tende eines Gaswechselventil zugeordnet ist. In etwa mittig zu einer gedachten Quermittelebene der Brücke ist in dieser eine Rolle angeordnet, die mit einem Nocken einer Nockenwelle zusammenwirkt. Bei dieser Einrichtung ist durch die mittig angeordnete und ballig ausgeführte Rolle eine Verkippung der Brücke in ihren Führungen bzw. eine Verkippung der Spielausgleichselemente in den Bohrungen nicht auszuschließen. Hervorgerufen wird dies durch toleranzbehaftete Federkräfte der Ventilfedern, welche lediglich im Idealfall bei gleicher Länge eine gleiche Federkraft aufweisen. Des weiteren wirken sich auch negativ die gegebenenfalls asymmetrisch zur gedachten Quermittelebene angeordneten Ventilschaft- und Spielausgleichselementbohrungen aus.Such a device is already known from WO 92/10 650. In this device, the bridge runs in the direction of the camshaft, with two holes open in the direction of the valve being arranged at both ends. A hydraulic clearance compensation element is arranged in each of these holes, one end of which is assigned to a valve stem end of a gas exchange valve. A roller is arranged in the bridge approximately in the middle of an imaginary transverse center plane, which interacts with a cam of a camshaft. In this device, the centrally arranged and crowned roller means that tilting of the bridge in its guides or tilting of the clearance compensation elements in the holes cannot be ruled out. This is caused by the tolerance-related spring forces of the valve springs, which only ideally have the same spring force when they are the same length. In addition, the valve stem and clearance compensation element holes, which may be arranged asymmetrically to the imaginary transverse center plane, also have a negative effect.
Diese unterschiedlichen Federkräfte bewirken ein Moment um einen RollenaufStandspunkt am jeweiligen Nocken. Die Verkippung kann die tribologischen Bedingungen am Ventiltrieb verschlechtern. Dies kann sich wiederum negativ auf dessen dynamisches Verhalten auswirken.These different spring forces cause a moment around a roller contact point on the respective cam. The tilting can worsen the tribological conditions on the valve train. This in turn can have a negative effect on its dynamic behavior.
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Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die konstruktiv bedingten Nachteile der Verkippung der Brücke auf ein Minimum reduziert sind, wobei gleichzeitig auf vorhandenen Bauraum und bisher ausgeführte Ventiltriebsteile zurückgegriffen werden soll.The innovation is therefore based on the task of creating a device of the type mentioned above in which the structural disadvantages of the tilting of the bridge are reduced to a minimum, while at the same time making use of existing installation space and previously designed valve train parts.
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nockengegenläufer aus zwei in Nockenwellenrichtung gesehen zueinander beabstandeten Rollen besteht. Durch diese Lösung ist der durch die unterschiedliehen Ventilfederkräfte hervorgerufene Kippmoment der Brücke in ihren Führungen auf ein Minimum reduziert, da der Drehpunkt der Brücke in Längsrichtung dieser beabstandet zu der oben gedachten Längsmittelebene durch den Nocken verläuft. Somit ist der Hebelarm von der Ventilachse zur betreffenden Rolle in der Brücke verkürzt. Eine Verkippung der Brücke kann nur durch extrem höhere Ventilfederkraftdifferenzen als beim Stand der Technik beschrieben auftreten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Neuerung ist es, daß bisher ausgeführte Nockenwellen mit jeweils einem Nocken für jede Brücke verwendet werden können und auf aufwendige, auch bauraumbeanspruchende Maßnahmen am Zylinderkopf verzichtet werden kann. Zugleich kann die Toleranz der Brückenführung "entfeinert" werden. Die hier vorgeschlagene Lösung setzt voraus, daß die betreffenden Nocken ohne Schrägschliff ausgeführt werden (siehe Anspruch 3) und die jeweilige Rolle in jeder Brücke möglichst durch eine Auswahlpaarung mit kleinstmöglichster Durchmesserdifferenz in der Brücke montiert sind. Auch sollte die Einbaulage der Rollenachse eng toleriert werden. Durch die obengenannte erfindungsgemäße Lösung wird der Verschleiß an den Führungen und die Ventiltriebsreibung beträchtlich reduziert. Denkbar und in den Schutzumfang mit einbezogen ist auch eine Lösung, bei der anstatt der hier vorgeschlagenen Doppelrollen eine gegenüber bisherig ausgeführten Rollen extrem breite Rolle in der Brücke appliziert wird.According to the innovation, this task is solved by the cam counter-rotator consisting of two rollers spaced apart from one another in the direction of the camshaft. This solution reduces the tilting moment of the bridge in its guides caused by the different valve spring forces to a minimum, since the pivot point of the bridge runs through the cam in the longitudinal direction of the cam at a distance from the longitudinal center plane imagined above. The lever arm from the valve axis to the relevant roller in the bridge is thus shortened. Tilting of the bridge can only occur due to extremely higher valve spring force differences than described in the prior art. Another significant advantage of the innovation is that previously designed camshafts with one cam for each bridge can be used and complex, space-consuming measures on the cylinder head can be dispensed with. At the same time, the tolerance of the bridge guide can be "refined". The solution proposed here requires that the cams in question are designed without bevel grinding (see claim 3) and that the respective roller in each bridge is mounted in the bridge using a selection pair with the smallest possible diameter difference. The installation position of the roller axis should also be closely tolerated. The above-mentioned inventive solution considerably reduces wear on the guides and valve train friction. A solution is also conceivable and included in the scope of protection in which an extremely wide roller is applied in the bridge compared to previously designed rollers instead of the double rollers proposed here.
Eine erste Ausführungsform der Neuerung beschreibt, daß die Rollen auf einem gemeinsamen Bolzen über eine Nadel lagerung in etwa mittig in der Brücke eingebaut sind, wobei sie die Brücke nicht oder nur geringfügig überragen. Durch die Nadel lagerung ist eine schmalbauende Ausführung der Brücke garantiert, wobei auf bisher ausgeführte Bolzen zurückge-A first embodiment of the innovation describes that the rollers are installed on a common bolt via a needle bearing approximately in the middle of the bridge, whereby they do not protrude beyond the bridge or only slightly. The needle bearing guarantees a narrow design of the bridge, whereby previously designed bolts are used.
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griffen werden kann. Gegebenenfalls ist es möglich, auch eine Gleitlagerung
der Rolle in der Brücke vorzusehen, wobei entweder die Rolle mit ihrer Mantelfläche in einer Kalotte der Brücke drehbar angeordnet
ist oder auf die Nadeln zur Lagerung auf dem Bolzen verzichtet wird.
5can be gripped. If necessary, it is also possible to provide a sliding bearing for the roller in the bridge, whereby either the roller is arranged with its outer surface in a dome of the bridge so that it can rotate, or the needles for bearing on the bolt are dispensed with.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Mantelfläche des Nockens parallel zur Axial linie der Nockenwelle ausgerichtet, das heißt es wird auf den bisher üblichen Schrägschliff des Nockens verzichtet. Die jeweilig zugeordneten Rollen können jedoch weiterhin ballig ausgeführt werden.According to a further design, the outer surface of the cam is aligned parallel to the axial line of the camshaft, which means that the previously usual bevel grinding of the cam is dispensed with. The respective assigned rollers can, however, still be designed to be crowned.
Schließlich können die Rollen und/oder die Brücke auch aus einem Leichtbauwerkstoff, beispielsweise Aluminium oder (faserverstärktem) Kunststoff hergestellt werden, wobei auch Maschinenbaukeramik denkbar wäre. Durch diese Lösung ist ein weiterer Beitrag zur Minimierung der Ventiltriebsreibung geleistet.Finally, the rollers and/or the bridge can also be made from a lightweight material, such as aluminum or (fiber-reinforced) plastic, whereby mechanical engineering ceramics would also be conceivable. This solution makes a further contribution to minimizing valve train friction.
Bei der hier vorgeschlagenen Lösung ist es vorgesehen, hydraulische Spielausgleichselemente in der Brücke anzuordnen, jedoch ist auch eine "mechanische" Variante, d. h. ohne diese Elemente, denkbar.The solution proposed here involves arranging hydraulic clearance compensation elements in the bridge, but a "mechanical" variant, i.e. without these elements, is also conceivable.
Die Neuerung bezieht sich nicht nur auf die hier beschriebene Brükkenanordnung. Denkbar ist diese Rolle auch für jegliche Verbindungsglieder zwischen Nockenwelle und Ventil, beispielsweise Gabelschlepp- oder Kipphebel.The innovation does not only refer to the bridge arrangement described here. This role is also conceivable for any connecting links between the camshaft and the valve, for example fork rocker arms or rocker arms.
Die Neuerung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.The innovation is not only limited to the features of its claims. Combinations of individual claim features and combinations of individual claim features with what is disclosed in the information on advantages and the example of design are also conceivable and envisaged.
Die Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:The innovation is shown in the drawing. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung undFigure 1 shows a longitudinal section through a device according to the invention and
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Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Figur 1.Figure 2 shows a section along the line H-II of Figure 1.
In Figur 1 ist eine Einrichtung im Längsschnitt dargestellt, bei der in einem Zylinderkopf 1 zwei nebeneinander angeordnete Gaswechselventile 2, die in herkömmlicher Weise in Ventilführungen 3 gleitend gelagert sind, durch Ventilfedern 4 in geschlossener Position gehalten werden. Diese beiden Gaswechselventile 2 werden dadurch gleichzeitig betätigt, daß gegen ihre Ventilschaftenden beispielsweise hydraulische Spielausgleichselemente 5 anliegen, die in entgegengesetzten Enden einer balkenförmigen Brücke 6 längsverschieblich angeordnet sind.Figure 1 shows a device in longitudinal section in which in a cylinder head 1 two gas exchange valves 2 arranged next to one another, which are slidably mounted in valve guides 3 in the conventional manner, are held in the closed position by valve springs 4. These two gas exchange valves 2 are actuated simultaneously by, for example, hydraulic clearance compensation elements 5 resting against their valve stem ends, which are arranged in opposite ends of a beam-shaped bridge 6 so as to be longitudinally displaceable.
In Figur 1 ist das rechte Spielausgleichselement im Schnitt dargestellt. Da es für die Neuerung nicht auf den inneren Aufbau dieser an sich bekannten Spielausgleichselemente ankommt, erübrigt sich eine Beschreibung im Detail. In der Mitte der Brücke 6 sind auf einem Bolzen 7 zwei Rollen 8 unter Zwischenschaltung von zylindrischen Wälzkörpern 9 drehbar gelagert, gegen die ein Steuernocken 10 einer Nokkenwelle 11 anläuft, die ihrerseits in bekannter Weise im Zylinderkopf 1 gelagert ist. Durch diese in Richtung der Ventilachse verschobenen Rollen 8 ist die eingangs beschriebene Verkippung der Brücke 6 an sie führenden Säulen 11a und 16 (siehe Figur 2) minimiert.Figure 1 shows the right clearance compensation element in section. As the internal structure of these known clearance compensation elements is not important for the innovation, a detailed description is unnecessary. In the middle of the bridge 6, two rollers 8 are rotatably mounted on a bolt 7 with the interposition of cylindrical rolling elements 9, against which a control cam 10 of a camshaft 11 runs, which in turn is mounted in the cylinder head 1 in a known manner. These rollers 8, which are shifted in the direction of the valve axis, minimize the tilting of the bridge 6 on the columns 11a and 16 that guide it (see Figure 2), as described above.
Während der Phase, in welcher die Gaswechselventile 2 geschlossen sind und der Steuernocken 10 mit seinem Grundkreis gegen die Rollen 8 anläuft, werden die hydraulischen Spielausgleichselemente 5 eventuell vorhandenes Spiel ausgleichen. Wenn der Steuernocken 10 auf die Rollen 8 aufläuft, wird die Brücke 6 gleichmäßig nach unten bewegt werden und gleichzeitig die beiden Gaswechsel ventile 2 um jeweils denselben Betrag öffnen.During the phase in which the gas exchange valves 2 are closed and the control cam 10 runs with its base circle against the rollers 8, the hydraulic play compensation elements 5 will compensate for any play that may be present. When the control cam 10 runs onto the rollers 8, the bridge 6 will be moved downwards evenly and simultaneously the two gas exchange valves 2 will each open by the same amount.
Wie der Figur 1 ebenfalls zu entnehmen ist, ist die Brücke 6 in ihrer die Rollen 8 umgebenden und dem Steuernocken 10 zugewandten Außenfläche 12 wannenförmig ausgebildet. Diese Ausbildung ist als Ölreservoir zur besseren Schmierung der Rollen 8 mit dem Bolzen 7 sowie den Wälzkörpern 9 vorgesehen. Der Bolzen 7 ist dabei mit seinen beiden axialen Endbereichen 13 in einer Aufnahme 14 der Brücke 6 befestigt.As can also be seen from Figure 1, the bridge 6 is trough-shaped in its outer surface 12 surrounding the rollers 8 and facing the control cam 10. This design is intended as an oil reservoir for better lubrication of the rollers 8 with the bolt 7 and the rolling elements 9. The bolt 7 is fastened with its two axial end areas 13 in a receptacle 14 of the bridge 6.
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Diese Aufnahme 14 kann auch aus separat eingestemmten und nicht näher bezeichneten Haltesegmenten bestehen.This holder 14 can also consist of separately mortised and unspecified holding segments.
Die Führung der Brücke 6 ist aus der Figur 2 ersichtlich. Sie erfolgt mittels zweier Säulen. Die Säule Ha1 die als einseitig geschlossene Hohlsäule ausgebildet ist, ist mit ihrem unteren Ende im Zylinderkopf 1 befestigt. Sie greift in eine durchgehende Längsbohrung 14a der Brücke 6 ein. Auf der gegenüberliegenden Seite weist diese einen Längsschlitz 15 auf, in den eine zweite Säule 16 eingreift, die an ihrem unteren Ende ebenfalls mit dem Zylinderkopf 1 verbunden ist. Durch diese beiden Säulen 11a und 16 ist eine einwandfreie parallele Führung der Brücke 6 gewährleistet. Als vorteilhaft zur Befestigung der Säulen 11a und 16 an einem benachbarten Teil erweist es sich, diese durch Einpressen oder mittels eines Einschraubgewindes dort zu befestigen.The guidance of the bridge 6 is shown in Figure 2. It is carried out by means of two columns. The column Ha 1 , which is designed as a hollow column closed on one side, is fastened at its lower end in the cylinder head 1. It engages in a continuous longitudinal bore 14a of the bridge 6. On the opposite side, this has a longitudinal slot 15 into which a second column 16 engages, which is also connected to the cylinder head 1 at its lower end. These two columns 11a and 16 ensure that the bridge 6 is guided perfectly parallel. It is advantageous for fastening the columns 11a and 16 to an adjacent part to fasten them there by pressing them in or by means of a screw thread.
Eine andere Variante sieht vor, die Säulen 11a und 16 in der Brücke 6 zu befestigen und in Bohrungen 17 des Zylinderkopfes 1 zu führen. Denkbar sind auch Kombinationen der in diesem Absatz genannten Befestigungsarten zur Führung der Brücke 6.Another variant provides for the columns 11a and 16 to be fastened in the bridge 6 and guided in holes 17 of the cylinder head 1. Combinations of the fastening types mentioned in this paragraph for guiding the bridge 6 are also conceivable.
Die hohl ausgebildete Säule 11a dient gleichzeitig zur Zuführung von Öl aus dem Motorölkreislauf zu den hydraulischen Spielausgleichselementen 5. Zu diesem Zweck mündet in ihr unteres Ende ein Ölkanal 18, durch den Motoröl zugeführt wird. Das Öl steigt in einer Bohrung 19 der Säule 11a nach oben und gelangt über Querbohrungen 20 und Verteilerbohrungen in der Brücke 6 zu den beiden hydraulischen Spielausgleichselementen 5.The hollow column 11a also serves to supply oil from the engine oil circuit to the hydraulic clearance compensation elements 5. For this purpose, an oil channel 18 opens into its lower end, through which engine oil is supplied. The oil rises in a hole 19 in the column 11a and reaches the two hydraulic clearance compensation elements 5 via cross holes 20 and distributor holes in the bridge 6.
2520-11-DE2520-11-EN
Claims (4)
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