EP0678659B1 - Valve drive system for internal combustion engine - Google Patents
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- EP0678659B1 EP0678659B1 EP19950103157 EP95103157A EP0678659B1 EP 0678659 B1 EP0678659 B1 EP 0678659B1 EP 19950103157 EP19950103157 EP 19950103157 EP 95103157 A EP95103157 A EP 95103157A EP 0678659 B1 EP0678659 B1 EP 0678659B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
- F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
Definitions
- the invention relates to a valve actuation device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- the object of the invention is to provide a generic valve actuation device in which alignment of the bores in the first and second rocker arms is ensured in a simple manner when the valve is closed and the friction is reduced to a minimum.
- the position of the first rocker arm relative to the second rocker arm can be easily adjusted by the first, adjustable stop such that the bores in these rocker arms when the valve is closed, exactly aligned with each other.
- the second fixed stop on which the first rocker arm is supported when the valve is closed and the second rocker arm is also supported via the first stop, serves to prevent contact between the second rocker arm and the base area of the cam actuating this rocker arm. Thus, contact and friction between the second rocker arm and its cam only occur during the lifting phase. If the first rocker arm is also actuated by a cam, the second stop also prevents the first rocker arm from contacting the associated cam during the base circle phase.
- a hydraulic valve lash compensation element is preferably arranged between the first rocker arm and the valve, which prevents in a simple manner with certainty that the valve is accidentally opened slightly by setting the second stop. If this first rocker arm does not interact with its own cam, which is the case when the valve is switched off in the second operating mode, the second stop also prevents the hydraulic valve lash compensation element from being inflated.
- the first rocker arm can be U-shaped and with its legs mounted on a common axis, while the second rocker arm is arranged between the legs on this axis.
- the first rocker arm can be used to actuate two valves of the same type, one leg interacting with one valve.
- a hydraulic valve lash compensation element is then preferably provided between each leg and the relevant valve.
- valve actuation device can be designed so that the valve in the second operating mode is switched off, that is to say it is kept closed by its valve spring (in which case no separate cam cooperating with the first rocker arm is provided), and in the first operating mode it is actuated in accordance with the contour of the cam acting on the second rocker arm.
- a separate cam can be provided for the lower speed range for the second operating mode for the first rocker arm on the camshaft, while the cam interacting with the second rocker arm is designed for the upper speed range and comes into effect for the first operating mode.
- the device according to the invention can be used to actuate both one or more inlet valves and one or more outlet valves.
- an actuating device for two intake or exhaust valves 1 of a cylinder of an internal combustion engine has a first U-shaped rocker arm 2 with two legs 3, which are pivotably mounted on an axis 5 defined in the cylinder head 4 and each act on a valve 1 via a hydraulic valve lash compensation element 6.
- Each valve 1 is in the usual way under the action of a valve spring 7 which tends to hold the valve in its closed position.
- a second rocker arm 8 is mounted on the axis 5, which cooperates with a cam 9 of a camshaft 10 and is pressed in the direction of the cam 9 by a spring 11.
- the second rocker arm 8 there is a bore 12 which is radial to the pivot axis 5 and which, when the valves 1 are closed, is aligned with a bore 13 in the web 14 of the first rocker arm.
- the bore 12 receives a coupling pin 15, which can be displaced outward by oil pressure against the action of a spring 16 in order to engage in the bore 13 in the web 14 of the first rocker arm 2.
- the spring 16 is supported on the one hand on a collar 17 of a tube 18 connected to the coupling pin 15 and on the other hand on an insert 19 which is fixed in the bore 12 and is penetrated by the tube 18.
- the insert 19 simultaneously forms a stop for the coupling pin 15 in its uncoupling position, shown in FIG. 3. Hydraulic fluid is supplied to the bore 12 through a longitudinal channel 20 in the axis 5 and a cutout 21 in the wall thereof when the coupling pin 15 is to be moved into its coupling position.
- two operating modes are provided for the valves 1, namely a first operating mode, in which the rocker arm 2 is connected to the second rocker arm 8 by the outwardly displaced coupling bolt 15 and thereby the valves 1 corresponding to the contour of the cam 9 via the second rocker arm 8 are actuated, and a second operating mode, in which the coupling pin 15 is in the uncoupling position shown in Figure 3 and the valves 1 are held by their springs 7 in their closed position, that is, are switched off.
- the switchover from the second to the first operating mode must take place when the second rocker arm 8 corresponds to FIG. 3 in its rest position, that is not pivoted by its cam 9.
- an adjustable stop is provided between the first and the second rocker arm which is adjusted by an adjusting screw 22 is formed, which is screwed into a bridge 23 connecting the legs 3 of the first rocker arm 2 and against which an extension 24 of the second rocker arm 8 rests.
- the legs 3 of the first rocker arm 2 are continued beyond the pivot axis 5 and are provided in these extensions 25 with adjusting screws 26 which are supported on a surface 27 on the cylinder head 4. With these adjusting screws 26, the rest position of the second rocker arm 8 can be adjusted so that there is no contact between it and the base circle portion of the cam 9. Since the second rocker arm 8 is pressed against the adjusting screw 22 by the spring 11, any rotation of the adjusting screws 26 which causes the first rocker arm 2 to pivot causes a corresponding pivoting of the second rocker arm 8. Since the second rocker arm 8 is thus only comes into contact with the cam elevation of the cam 9, the friction is reduced accordingly.
- the first rocker arm 2 is in the second mode not stopped, but actuated in the lower speed range by own cams arranged on the camshaft 10, the adjusting screws 26 also prevent the first rocker arm 2 from coming into contact with the base circle sections of its cams.
- a hydraulic valve lash compensation element 6 would be provided for each valve 1 in the first rocker arm 2, which, as in the exemplary embodiment shown, is supplied with pressure fluid through the longitudinal channel 20 in the pivot axis 5 and a bore 28 in the leg 3.
- the rocker arms 2 and 8 can be inserted into the cylinder head as a structural unit preset by the first stop 22, so that only the second stop 26 then has to be set.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a valve actuation device for an internal combustion engine according to the preamble of
Bei derartigen, bespielsweise aus der DE-PS 38 00 347 bekannten Ventilbetätigungsvorrichtungen müssen die Bohrungen in den Schlepphebeln bei geschlossenem Ventil exakt miteinander fluchten, damit der Kupplungsbolzen beim Umschalten in die erste Betriebsart in die andere Bohrung eingeschoben werden kann. Außerdem tritt bei derartigen Vorrichtungen insbesondere dann, wenn mehrere Schlepphebel mit eigenen Nocken zusammenwirken, eine hohe Reibung auf, die eine Leistungsverminderung zur Folge hat. Dieses Problem verstärkt sich, wenn mehrere gleichartige Ventile und mehrere erste und zweite Schlepphebel pro Zylinder vorgesehen werden.In such valve actuators known from DE-PS 38 00 347, for example, the bores in the rocker arms must be exactly aligned with one another when the valve is closed so that the coupling bolt can be pushed into the other bore when switching to the first operating mode. In addition, high friction occurs in such devices, especially when several rocker arms interact with their own cams, which results in a reduction in performance. This problem is exacerbated if several similar valves and several first and second rocker arms are provided per cylinder.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Ventilbetätigungsvorrichtung zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine Fluchtung der Bohrungen in den ersten und zweiten Schlepphebeln bei geschlossenem Ventil sichergestellt und die Reibung auf ein Mindestmaß reduziert wird.The object of the invention is to provide a generic valve actuation device in which alignment of the bores in the first and second rocker arms is ensured in a simple manner when the valve is closed and the friction is reduced to a minimum.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of
Durch den ersten, einstellbaren Anschlag läßt sich die Lage des ersten Schlepphebels relativ zum zweiten Schlepphebel problemlos derart justieren, daß die Bohrungen in diesen Schlepphebeln bei geschlossenem Ventil exakt miteinander fluchten. Der zweite ortsfeste Anschlag, an dem sich bei geschlossenem Ventil der erste Schlepphebel sowie über den ersten Anschlag auch der zweite Schlepphebel abstützt, dient dazu, einen Kontakt zwischen dem zweiten Schlepphebel und dem Grundkreisbereich des diesen Schlepphebel betätigenden Nockens zu verhindern. Somit findet ein Kontakt und eine Reibung zwischen dem zweiten Schlepphebel und seinem Nocken nur in der Hubphase auf. Falls der erste Schlepphebel ebenfalls von einem Nocken betätigt wird, so verhindert der zweite Anschlag ebenfalls einen Kontakt des ersten Schlepphebels mit dem zugehörigen Nocken während der Grundkreisphase.The position of the first rocker arm relative to the second rocker arm can be easily adjusted by the first, adjustable stop such that the bores in these rocker arms when the valve is closed, exactly aligned with each other. The second fixed stop, on which the first rocker arm is supported when the valve is closed and the second rocker arm is also supported via the first stop, serves to prevent contact between the second rocker arm and the base area of the cam actuating this rocker arm. Thus, contact and friction between the second rocker arm and its cam only occur during the lifting phase. If the first rocker arm is also actuated by a cam, the second stop also prevents the first rocker arm from contacting the associated cam during the base circle phase.
Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Schlepphebel und dem Ventil ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement angeordnet, das auf einfache Weise mit Sicherheit verhindert, daß durch Einstellen des zweiten Anschlages das Ventil versehentlich geringfügig geöffnet wird. Wenn dieser erste Schlepphebel nicht mit einem eigenen Nocken zusammenwirkt, was dann der Fall ist, wenn in der zweiten Betriebsart das Ventil abgeschaltet ist, so verhindert der zweite Anschlag auch ein Aufpumpen des hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselements.A hydraulic valve lash compensation element is preferably arranged between the first rocker arm and the valve, which prevents in a simple manner with certainty that the valve is accidentally opened slightly by setting the second stop. If this first rocker arm does not interact with its own cam, which is the case when the valve is switched off in the second operating mode, the second stop also prevents the hydraulic valve lash compensation element from being inflated.
Der erste Schlepphebel kann U-förmig und mit seinen Schenkeln auf einer gemeinsamen Achse gelagert sein, während der zweite Schlepphebel zwischen den Schenkeln auf dieser Achse angeordnet ist. Dabei kann der erste Schlepphebel zu Betätigung von zwei gleichartigen Ventilen verwendet werden, wobei jeweils ein Schenkel mit einem Ventil zusammenwirkt. Vorzugsweise ist dann zwischen jedem Schenkel und dem betreffenden Ventil ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement vorgesehen.The first rocker arm can be U-shaped and with its legs mounted on a common axis, while the second rocker arm is arranged between the legs on this axis. The first rocker arm can be used to actuate two valves of the same type, one leg interacting with one valve. A hydraulic valve lash compensation element is then preferably provided between each leg and the relevant valve.
Die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß das Ventil in der zweiten Betriebsart abgeschaltet, d. h. von seiner Ventilfeder geschlossen gehalten wird (in welchem Fall also kein eigener, mit dem ersten Schlepphebel zusammenwirkender Nocken vorgesehen ist), und in der ersten Betriebsart entsprechend der Kontur des auf den zweiten Schlepphebel wirkenden Nockens betätigt wird. Alternativ kann für die zweite Betriebsart für den ersten Schlepphebel auf der Nockenwelle ein eigener Nocken für den unteren Drehzahlbereich vorgesehen werden, während der mit dem zweiten Schlepphebel zusammenwirkende Nocken für den oberen Drehzahlbereich ausgelegt ist und für die erste Betriebsart zur Wirkung kommt.The valve actuation device according to the invention can be designed so that the valve in the second operating mode is switched off, that is to say it is kept closed by its valve spring (in which case no separate cam cooperating with the first rocker arm is provided), and in the first operating mode it is actuated in accordance with the contour of the cam acting on the second rocker arm. Alternatively, a separate cam can be provided for the lower speed range for the second operating mode for the first rocker arm on the camshaft, while the cam interacting with the second rocker arm is designed for the upper speed range and comes into effect for the first operating mode.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Betätigung sowohl eines oder mehrerer Einlaßventile als auch eines oder mehrerer Auslaßventile verwendet werden.The device according to the invention can be used to actuate both one or more inlet valves and one or more outlet valves.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Draufsicht eines Abschnittes eines Zylinderkopfes entsprechend Linie 1-1 in
Figur 2 mit einer Vorrichtung zur Betätigung von zwei gleichartigen Ventilen eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, - Fig. 2
- einen Schnitt entlang Linie 2-2 in
Figur 1, und - Fig. 3
- einen Schnitt entlang Linie 3-3 in
Figur 1.
- Fig. 1
- 2 shows a plan view of a section of a cylinder head according to line 1-1 in FIG. 2 with a device for actuating two identical valves of a cylinder of an internal combustion engine,
- Fig. 2
- a section along line 2-2 in Figure 1, and
- Fig. 3
- a section along line 3-3 in Figure 1.
In den Zeichnungen ist eine Betätigungsvorrichtung für zwei Einlaß- oder Auslaßventile 1 eines Zylinders einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Vorrichtung weist einen ersten U-förmigen Schlepphebel 2 mit zwei Schenkeln 3 auf, die auf einer im Zylinderkopf 4 festgelegten Achse 5 schwenkbar gelagert sind und jeweils über ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement 6 auf ein Ventil 1 wirken. Jedes Ventil 1 steht in üblicher Weise unter der Wirkung einer Ventilfeder 7, die bestrebt ist, das Ventil in seiner Schließstellung zu halten. Zwischen den Schenkeln 3 des ersten Schlepphebels 2 ist auf der Achse 5 ein zweiter Schlepphebel 8 gelagert, der mit einem Nocken 9 einer Nockenwelle 10 zusammenwirkt und durch eine Feder 11 in Richtung auf den Nocken 9 gedrückt wird. In dem zweiten Schlepphebel 8 ist eine zur Schwenkachse 5 radiale Bohrung 12 angeordnet, die bei geschlossenen Ventilen 1 mit einer Bohrung 13 im Steg 14 des ersten Schlepphebels fluchtet. Die Bohrung 12 nimmt einen Kupplungsbolzen 15 auf, der durch Öldruck entgegen der Wirkung einer Feder 16 nach außen verschoben werden kann, um in die Bohrung 13 im Steg 14 des ersten Schlepphebels 2 einzugreifen. Die Feder 16 stützt sich einerseits an einem Bund 17 eines mit dem Kupplungsbolzen 15 verbunden Rohres 18 und andererseits an einem Einsatz 19 ab, der in der Bohrung 12 fixiert ist und von dem Rohr 18 durchdrungen wird. Der Einsatz 19 bildet gleichzeitig einen Anschlag für den Kupplungsbolzen 15 in seiner entkuppelnden, in Figur 3 gezeigten Stellung. Druckflüssigkeit wird der Bohrung 12 durch einen Längskanal 20 in der Achse 5 und einem Ausschnitt 21 in deren Wand zugeführt, wenn der Kupplungsbolzen 15 in seine Kupplungsstellung verschoben werden soll.In the drawings, an actuating device for two intake or
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Betriebsarten für die Ventile 1 vorgesehen, und zwar eine erste Betriebsart, in welcher der Schlepphebel 2 mit dem zweiten Schlepphebel 8 durch den nach außen verschobenen Kupplungsbolzen 15 verbunden ist und dadurch die Ventile 1 entsprechend der Kontur des Nockens 9 über den zweiten Schlepphebel 8 betätigt werden, und eine zweite Betriebsart, in welcher der Kupplungsbolzen 15 in der in Figur 3 gezeigten entkuppelnden Stellung ist und die Ventile 1 durch ihre Federn 7 in ihrer Schließstellung gehalten, also abgeschaltet sind. Das Umschalten von der zweiten in die erste Betriebsart hat dann zu erfolgen, wenn der zweite Schlepphebel 8 entsprechend Figur 3 in seiner Ruhestellung, also von seinem Nocken 9 nicht verschwenkt ist. Um sicherzustellen, daß in dieser Stellung die Bohrungen 12 und 13 exakt miteinander fluchten, was Voraussetzung dafür ist, daß der Kupplungsbolzen 15 in die Bohrung 13 eingeschoben werden kann, ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schlepphebel ein einstellbarer Anschlag vorgesehen, der von einer Einstellschraube 22 gebildet ist, die in einer die Schenkel 3 des ersten Schlepphebels 2 miteinander verbindenden Brücke 23 eingeschraubt ist und an der ein Fortsatz 24 des zweiten Schlepphebels 8 anliegt. Durch Drehen der Einstellschraube 22 läßt sich der zweite Schlepphebel 8 relativ zu dem ersten Schlepphebel 2 derart verschwenken, daß eine exakte Fluchtung der Bohrungen 12 und 13 erreicht wird.In the illustrated embodiment, two operating modes are provided for the
Die Schenkel 3 des ersten Schlepphebels 2 sind über die Schwenkachse 5 hinaus fortgesetzt und in diesen Fortsätzen 25 mit Einstellschrauben 26 versehen, die sich an einer Fläche 27 am Zylinderkopf 4 abstützen. Mit diesen Einstellschrauben 26 kann die Ruhestellung des zweiten Schlepphebels 8 so justiert werden, daß keine Berührung zwischen ihm und dem Grundkreisabschnitt des Nockens 9 stattfindet. Da der zweite Schlepphebel 8 durch die Feder 11 an die Einstellschraube 22 gedrückt wird, bewirkt jede Verdrehung der Einstellschrauben 26, die ein Verschwenken des ersten Schlepphebels 2 zur Folge hat, gleichzeitig eine entsprechnde Verschwenkung des zweiten Schlepphebels 8. Da somit der zweite Schlepphebel 8 nur mit der Nockenerhebung des Nockens 9 in Kontakt kommt, ist die Reibung entsprechend verringert.The
Die Einstellschrauben 26, die bei geschlossenem Ventil als Anschlag für den ersten Schlepphebel 2 wirken, verhindern auch ein Aufpumpen der hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselemente 6.The adjusting
Wird der erste Schlepphebel 2 in der zweiten Betriebsart nicht stillgesetzt, sondern im unteren Drehzahlbereich von eigenen, auf der Nockenwelle 10 angeordneten Nocken betätigt, so wird durch die Einstellschrauben 26 ebenfalls verhindert, daß der erste Schlepphebel 2 mit den Grundkreisabschnitten seiner Nocken in Berührung kommt. Auch in diesem Falle würde für jedes Ventil 1 im ersten Schlepphebel 2 ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement 6 vorgesehen werden, das wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Längskanal 20 in der Schwenkachse 5 und eine Bohrung 28 im Schenkel 3 mit Druckflüssigkeit versorgt wird.The
Die Schlepphebel 2 und 8 können als durch den ersten Anschlag 22 voreingestellte Baueinheit in den Zylinderkopf eingesetzt werden, so daß dann nur noch der zweite Anschlag 26 eingestellt zu werden braucht.The
Es ist ersichtlich, daß durch die Anlage des zweiten Schlepphebels 8 am ersten Schlepphebel 2 und die Anlage des ersten Schlepphebels 2 am ortfesten Anschlag 27 bei geschlossenem Ventil ein Kontakt des zweiten Schlepphebels mit dem Grundkreisabschnitt seines Nockens vermieden wird, und daß durch den Anschlag 27 für den ersten Schlepphebel 2 auch ein Kontakt desselben mit dem Grundkreis eines gegebenenfalls vorgesehenen Niederdrehzahl-Nockens vermieden und dadurch die Reibung erheblich reduziert wird. Dies wirkt sich insbesondere dann aus, wenn mehrere erste und zweite Schlepphebel vorgesehen sind, die jeweils mit eigenen Nocken zusammenwirken.It can be seen that the second rocker arm 8 on the
Claims (6)
- Valve drive system for an internal combustion engine, comprising two drag levers (2, 8) mounted to be pivotal relative to each other for the purpose of operating at least one inlet or outlet valve (1) in different operating modes, of which the first drag lever (2) co-acts with the valve (1) and at least the second drag lever (8) with a cam (9) of a camshaft (10), and a coupling mechanism for selective coupling of both drag levers for the purpose of operating the valve in a first operating mode or for separating both drag levers for a second operating mode. and the first and the second drag lever (2 or 8) comprise bores (12, 13) which are aligned when the valve is shut, and in one of the bores is accommodated a coupling pin (15) which is insertible into the other bore for the purpose of changing over into the first operating mode, characterised in that with the valve shut the second drag lever (8) is supported against the first drag lever (2) via a first adjustable stop (22), and the first drag lever (2) is supported against a stationary surface (27) via a second adjustable stop (26).
- Valve drive system according to Claim 1, characterised in that a hydraulic valve-play-compensation element (6) is fitted between the first drag lever (2) and the valve (1).
- Valve drive system according to Claim 1, characterised in that the first drag lever (2) is U-shaped and with its shanks (3) mounted on a pivotal axis (5), and the second drag lever (8) is placed between the shanks (3) on the pivotal axis (5).
- Valve drive system according to Claim 3, characterised in that each shank (3) is associated with a valve (1) and provided with a hydraulic valve-play-compensation element (6).
- Valve drive system according to Claim 1, characterised in that the first drag lever (2) also co-acts with a cam on the camshaft (10).
- Valve drive system according to Claims 3 and 6, characterised in that a cam is provided for each shank (3) of the first drag lever on the camshaft (10).
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