DE1751741A1 - Ventilsteuerung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 7908/4

Stuttgart-Untertürkheim 18.JuIi 1968

Patentanmeldung

"Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle, bei der das offnen und Schliessen der Ventile über Hebel von nebeneinanderliegenden Nocken, einem A

Normal- und einem Reziproknocken, einer Nockenwelle erfolgt.

Derartige Ventilsteuerungen, sogenannte Zwangssteuerungen, ermöglichen schon bei niedrigen Drehzahlen höchste Füllungen und es kann somit im Fahrzeugbetrieb während des Beschleunigens ein optimales Drehmoment erreicht werden. Bei den bekannten Ventilsteuerungen wird das Ventil durch den Normalnocken über einen Stößel direkt oder unter Zwischenfügen eines Schlepphebels geöffnet. Für das Schließen ist meist ein weiterer, vorzugsweise zweiarmiger Hebel vorgesehen, der einmal an dem Reziproknocken anläuft und zum anderen an dem Schaftende des Ventils von unten her anliegt und dieses anhebt. Außer der aufwendigen Lagerung bei mehreren Hebeln haben die bekannten Ausführungsformen vor allen Dingen den Nachteil, daß die Übersetzung der Rotationsbewegung der ™

Nockenwelle in eine Translationsbewegung des Ventiles aus kinematischen Gründen mit erheblichen Belastungen schräg oder quer zur Achse des Ventilschaites verbunden ist und häufig Anlaß zur Zerstörung des Ventilschaf te.s ist.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Ventilsteuerung der eingangs genannten Art mit kinematisch günstigen Verhältnissen zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß das Krido des Ventilschaftes nur in Richtung der Ventilachse in einem

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Hebel formschlüssig gehalten ist, welcher als Doppelhebel aiisgebildet ist, der mit einem Λπιι an dem Normalnocken und mit dem anderen Arm an dem Reziproknocken zur Anlage kommt. Da das in üblicher "Veise in dem Zylinderkopf geführte Ventil nur in seiner Achsrichtung formschlüssig gehalten ist, werden auch nur in dieser Richtung Kräfte auf das Ventil übertragen.

Zweckmäßigerweise kann die Anlaufkuppe des Doppelhebels für den Normalnocken etwa in der Verlängerung, der Achse des Ventilschr.:.tes angeordnet sein, die radial zur Nockenwelle liegt. Dabei kann in baulieh äußerst vorteilhafter V/eise der r„m Normalnocken anlaufende Arm des Hebels mit einer maulartigen Ausnehmung versehen sein, in die das als Kugelkopf ausgebildete Ende des Ventilschaftes unter Zv/ischenfü^eri von mit Gleitflächen versehenen Kugelpfannen eingesetzt sein kann. Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß einmal das Ventil in dem Doppelhebel pendelnd aufgehängt ist, während zum anderen die mit Gleifcflachen versehenen Kugelpfannen in der maulartigen Ausnehmung des Doppelhebels eine gleitende Hin- und Herbewegung ausführen können. Zweckmäßigerweise kann dabei die parallel zur Nockenwelle liegende Drehachse des Doppelhebels derart angeordnet sein, daß bei halbem Ventilhub eine von dem Mittelpunkt des Kugelkopfes zu der Drehachse des Doppelhebels gelegte Gerade rechtwinklig zur Ventilachse verläuft. Dadurch wird erreicht, daß die Abweichungen der Drehbewegungen des Dopnelhebels von der geradlinigen Bewegung des Ventilschaftes ein Minimum betrafen. Diese Wirkung wird noch dann -vesteigert, wenn der Normalnocken und der Reziproknocken gleiche maximale und minimale Durchmesser besitzen und die beiden Symmetrieachsen der Anlaufkuppen des DoppeLheuois mit der Nockenwelle einen V/inkel von etwa 70 bis 90 einschließen. Eine günstige Ventilbewegung ergibt sich dadurch, daß das durch die Auslegung der Nockenflanken des Normalnockens und des Reziproknockens sowie der Anlaufkuppen sich ergebende Ventilspiel jeweils im Bereich des Wechselns vom Beschleunigen zum Verzögern des Ventils ein Minimum beträgt.

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Um das Ventilspiel einstellen oder auch nachstellen zu können, können in den Doppelhebel Ausgleichselemente eingesetzt sein, die als Anlaufkuj-pen ausgebildet sind. Das Einstellen bzw. das Nachstellen des Ventilspieles erfolgt durch Auswechseln der Ausgleichselemente, die in unterschiedlichen Großen ausgeführt werden. Um das Auswechseln der Ausgleichselemente leicht durchführen zu können, ohne daß die Nockenwellenlagerung gelöst werden muß, ist es zweckmäßig, wenn für je zwei Doppelhebel ein angeschraubter Lagerbock vorgesehen ist. Nach Lösen dieses Lagerbockes lassen sich die Doppelhebel leicht von den Enden der VeutiIschäxte lesen, so daß dann die Ausgleichselemente ohne weiteres ausgewechselt werden können.

Eine vorteilhafte Versorgung der Ventilsteuerung mit Schmieröl ergibt sich dadurch, daß die Ausgleichselemente oder deren Lagerstellen mit Schmiernuten versehen sind, die durch Kanäle mit einer Schmiermittelqy.elle verbunden sind, und von deren einer Lagerstelle ein weiterer Kanal zu der den Kugelkopf des Ventilschaftes aufnehmenden Kugelpfanne führt. .--.■

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausfühfungsform einer erfindungsgemäßen Zwangssteuerung,

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung einer Einzelheit -ähnlich Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ventilsteuerung nach Fig. 1 ohne Nockenwelle.

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Um durch ein sehr rasches Öffnen und Schließen der Ventile kleine Überschneidungen der Ventilöffnungszeiten zu erreichen und damit höchste Füllungen und ein optimales Drehmoment schon bei niedrigen Motordrehzahlen, werden besonders bei Schnellaufenden Sportmotoren die Ein- und Auslaßventile zwangsgesteuert. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Nockenwelle 1 mit zwei nebeneinanderliegenden Nocken 2 und 3 ausgerüstet, von denen der Normalnocken 2 das Öffnen des Ventiles 4 bewirkt, während der Reziproknocken 3, dessen maximale und minimale Durchmesser dem Normalnocken 2 entsprechen, das Schließen des Ventile·? 4 besorgt. Jeder dieser beiden Nocken 2 und 3 wirkt auf einen Arm 5 und 6 eines Doppelhebels 7, in welchem das Ende des Ventilschaftes 3 ^ gehalten ist.

Zur Aufnahme des Endes des Ventilschaftes 8 ist der von dem Normalnocken 2 gesteuerte Arm 5 des Doppelhebels 7 mit einer maulartigen Ausnehmung versehen. In diese maulartige Ausnehmung 9 ist das als Kugelkopf 10 ausgebildete Ende des Ventilschaftes 8 eingebracht, das dort unter Zwischenfügen von Kugelpfannen 11 und 12 formschlüssig in Richtung der Achse des Ventilschaftes 8 gehalten ist. Der untere Teil der maulartigen Ausnehmung 9 ist zum Einführen des Ventilschaftes 8 mit einer s^ielförniiiien Ausnehmung 13 versehen. Die Kugelpfanne 11 bildet einen Käfig, der den Kugelkopf 10 des Ventilschaftes 8 von oben übergreift und die zweiteilige, von unten an dem Kugelkopf 10 anliegende Kugelpfanne 12 zusammenhält. Außen sind die Kugelpfannen 11 und 12 mit Gleitflächen versehen, m mit denen sie an den oberen und unteren Flächen der maulartigen Ausnehmung 9 anliegen. .

Als Anlaufkuppen für den Normalnocken 2 und den Reziproknocken 3 dienen Ausgleichselemente 14, die eine ballige Oberseite und eine rollenartig ausgebildete Unterseite besitzen, mit der sie in entsprechend ausgebildete Ausnehmungen 15 des Doppelhebels 7 eingreifen, wie in Fig.3 näher dargestellt ist. Die Ausnehmungen 15 ermöglichen, daß die Ausgleichselemente 14 beabsichtigte oder unbeabsichtigte ΐ/inkeldifferenzen zwischen der Drehachse 16 des Doppelhebels 7 und der Nockenwelle 1 ausgleichen können,

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während dennoch eine Linienberührung zwischen den Nocken 2 und 3 und den Anlaufkuppen sichergestellt ist. Die Ausgleichselemente 14 sind auf ihrer Unterseite und an ihren Stirnseiten mit Nuten oder Rillen 30 versehen, denen durch Kanäle 17 Drucköl zugeführt wird. Neben den Gleitflächen zwischen den Ausnehmungen 15 und den Ausgleichselementen 14 werden auch deren ballige Oberseite und die Flanken der Nocken 2 und 3 durch austretende Ölstrahlen geschmiert. Ein von einer der beiden Ausnehmungen 15 des Doppelhebels 7 abzweigender Kanal 31 führt Schmieröl zur Kugelpfanne 11.

Die Nockenflanken der Normalnocken 2 und der Reziproknocken 3 sind so ausgelegt, daß das Ventilspiel jeweils im Bereich des Wechsels vom Beschleunigen zum Verzögern des Ventils ein Minimum beträgt. Das Ventilspiel kann in einfacher Weise dadurch eingestellt werden, daß unterschiedliche Ausgleichselemente 14 Verwendung finden, die zwar alle eine gleich ausgebildete ballige Oberseite besitzen, jedoch eine unterschiedliche Höhe aufweisen, so daß sie mehr oder weniger aus den Armen 5 und 6 des Doppelhebels 7 hervorstehen. Hierbei macht sich vorteilhaft bemerkbar, daß sich bei dem Doppelhebel 7 die Ventilspiele zwischen dem Anlaufnocken 2 und seiner Anlaufkuppe sowie zwischen dem Reziproknocken 3 und dessen Anlaufkuppe addieren.

In Fig.1 ist die Ventilsteuerung bei halbem Ventilhub dargestellt. Der Doppelhebel 7 ist so angeordnet, daß in dieser Stellung eine von seiner Drehachse 16 zu der Mitte des Kugelkopfes 10 gelegte Gerade einen rechten Winkel zu der Achse des Ventilschaftes 8 einschließt. Hierdurch wird erreicht, daß die seitlichen Bewegungen, die infolge der Kreisbewegung des Doppelhebels 7 auftreten., gegenüber der geradlinigen Bewegung des Ventilschaftes 8 auf ein Minimum beschränkt werden. Diese seitlichen Bewegungen werden von den Gleitflächen der Kugelpfannen 11 und 12 bzw. der maular-

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tigen Ausnehmung 9 des Doppelhebels 7 zugelassen, ohne 'daß dabei nennenswerte Kräfte auf das Ventil 4 in diesen Richtungen einwirken. Das radial zur Nockenwelle 1 angeordnete Ventil 4 wird deshalb im wesentlichen nur ,in Richtung seiner Achse belastet. Hierbei ist es außerdem vorteilhaft, daß die Mittelpunkte 18 der ballig ausgebildeten Anlaufkuppen in gleichem Abstand zu der Drehachse 16 des Doppelhebels ? angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel fällt der Mittelpunkt 18 der Anlaufkuppe für den Normalnocken 2 mit dem Mittelpunkt des Kugelkopfes 10 zusammen.

In Fig.2 ist näher dargestellt, in welcher Weise das Ende des Ventilschaftes 8 mit einem lösbaren Kugelkopf 19 versehen werden kann. Hierzu weist das Snde des Ventilschaftes 8 ein Gewinde 20 auf, auf das eine mit einer kugeligen Außenfläche versehene Mutter 19 aufgeschraubt ist, welche wiederum mit einer Kontermutter 21 gesichert ist. Vor dem Aufbringen der kugeligen Mutter 19 ist eine als Ring ausgebildete Kugelpfanne 22 auf das Ende des Ventilschaftes 8 aufgesetzt, «lie aui ihrer Unterseite eine Gleitfläche besitzt, mit der sie. an dem unteren Teil der maulartigen Ausnehmung 9 des uoppelhebels 7 anliegt. Zwischen do.u oberen Teil der maulartigen Ausnehmung 9 und dem Kugelkopf 19 ist ebenfalls eine Kugelpfanne 22 untergebracht, die mit ihrer Gleitfläche dort anliegt. Bei einer derartigen Ausführung ist es möglich, daß das Ventil 4 gegenüber dem Doppelhebel 7 eine begrenzte Pendelbewegung ausführt und außerdem noch seitliche Verschiebungen zuläßt, otine daß nennenswerte Kräfte in einem Winkel zu der Achse des Ventilschaftes S auf · diesen wirken.

Wie das Ausführuii;jsoeispiel der Fig 3 zeigt, kann vorzugsweise jeweils für zwei Doppelnebel V und Va ein gemeinsamer Lagerbock 23 Verwendung finden. Dieser Lagerbock ;'3 besteht im wesentlichen aus einem mittleren Teil 24, an den sich seitlich zwei Achsstummel iü anschließen, auf

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welchen die Doppelhebel- 7 und 7a fliegend gelagert und mit einem Sicherungsring 26 gehalten sind. Der mittlere Teil 24 ies La^erbockes 23 weist eine Bohrung 27 auf, durch die eine Schraube 28 geführt ist, durch die der Lagerbock 23 an dem Zylinderkopf befestigt ist. Um die Lage des Lagerbockes 23 zu fixieren, ist zusätzlich ein Paßstift 29 vorgesehen. Diese Lagerung der Doppelhebel 7 und ?a ermöglicht es in äußerst einfacher Weise zum Einstellen oder Nachstellen des Ventilspieles durch Austausch der Ausgleichselemente 14, die Doppelhebel 7 und 7a ein- und auszubauen, ohne daß dabei die Nockenwelle 1 entfernt werden muß.

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Claims (4)

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1. Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle, bei der das Öffnen und das Schließen der Ventile über Hebel von nebeneinanderliegenden Nocken, einem Noraal- und einem Reziproknocken, einer gemeinsamen Nockenwelle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Snde des Ventilschaftes (8) nur in Richtung der Ventilachse in einem Hebel formschlüssig gehalten ist, welcher als Doppelhebel (V) ausgebildet ist, der mit einem Arm (5) an dem Normalnocken (2) und

fe mit dem anderen Arm (6) an dem Reziproknocken (3) zur Anlage kommt.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauf kuppe (14) des Doppelhebels (7) für den Normalnocken (2) etwa , in der Verlängerung der Achse des Ventilschaftes (8)angeordnet ist, die radial zur Nockenwelle (1) liegt.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Normalnocken (2) anlaufende Arm (c>) des Doppelhebels (7) mit einer maulartigen Ausnehmung (9) versehen ist,/die das als Kugelkopf (10,19) ausgebildete Ende des Ventilschaftes (8) unter Zwischenfügen von mit Gleitflächen versehenen Kugelpfannen (11,12,22) eingesetzt ist.

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4. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Nockenwelle (1) liegende Drehachse (16) des Doppelhebels (7) derart angeordnet ist, daß bei halbem Ventilhub eine von dem Mittelpunkt des Kugelkopfes (10) zu der Drehachse (16) gelegte Gerade, rechtwinklig zu der Ventilachse verläuft.

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5. Ventilsteuervuig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Normalnocken (2) und der Reziproknocken (3) gleiche maximale und minimale Durchmesser besitzen, und die beiden Symmetrieachsen der Anlaufkuppen (14) des Doppelhebels (7) mit der Nockenwelle (1) einen Winkel von etwa 70 bis 90 einschließen.

6. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Auslegung der Nockenflanken des Normalnockens (2) und des Reziproknockens (3) sowie der Anlaufkuppen (14) sich ergebende Ventilspiel jeweils im Bereich des Wechsels vom Beschleunigen zum Verzogern des Ventils (4) ein Minimum beträgt.

7. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Doppelhobel (7) Ausgleichselemente (14) eingesetzt sind, die als Anlaufkuppen ausgebildet sind.

8. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für je zwei Doppelhebel (7,7a) ein angeschraubter Lagerbock (23) vorgesehen ist.

9. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausglexchselemente (14) oder deren Lagerstellen (15) mit Schmiernuten (30) versehen sind, die durch Kanäle (7) mit einer Schmiermittelquelle verbunden sind, und von deren einer Lagerstelle (15) ein weiterer Kanal (31) zu der den Kugelkopf (10) des Ventilschaftes (8) aufnehmenden Kugelpfanne (11,22) führt.

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