DE4410381C2 - 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 Bohrungen, die mit Schmierölleitungen in Verbindung stehen, welche oberhalb der Nockenwelle und pa­ rallel zu dieser angeordnet sind. Dabei ist für jede Schwing­ hebel-Gleitfläche bzw. für jeden Nocken eine eigene Bohrung vorgesehen. Diese Art der Schmierung ist äußerst aufwendig.

Zudem ist aus der Druckschrift DE 38 00 347 A1 eine Ventilbetä­ tigungsvorrichtung in einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Vorrichtung weist einen Antriebskipphebel, der einem Gaswech­ selventil zugeordnet ist, und einen freien Kipphebel, der von dem Gaswechselventil entkoppelt ist, auf. Diese beiden Hebel sind einander benachbart auf einer Hebelwelle angeordnet und können mittels einer Kupplungseinrichtung wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Dazu ist ein Kupp­ lungsbolzen vorgesehen, der senkrecht zur Achse der Hebelwelle bewegbar ist.

Ferner ist in der Druckschrift DE 31 07 512 A1 eine Kipphebel­ anordnung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Diese Anordnung weist eine an der Kipphebelachse befestigte Blattfeder auf, die unter Vorspannung an der Seitenfläche eines der auf der Kipphe­ belachse gelagerten Kipphebel anliegt. Dadurch werden Ferti­ gungstoleranzen ausgeglichen und wird ein ungleichmäßiger Ver­ schleiß der Kipphebel sowie der Kipphebelachse vermieden.

Und aus der Druckschrift DE 33 30 141 C2 ist schließlich eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen bekannt. Bei dieser Ventilsteuerung münden die Schmiermittelbohrungen im Bereich der Anlauframpe der Steuernasen der Nocken und sind in den für die Nocken bestimmten Gleitflächen der Schlepphebel gekreuzte Schmiernuten eingearbeitet, um die Gleitflächen von Nocken und Schlepphebeln zu schmieren.

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 sowie die seitlichen Flanken der Gleitflä­ chen aneinander an, wobei die Gleitflächen zumindest zeitweise miteinander fluchten und eine im wesentlichen geschlossene Fläche bilden. Dies ist immer dann der Fall, wenn zumindest die Grundkreise der Nocken identisch sind. Die Schmierung dieser aus mehreren Gleitflächen bestehen­ den Fläche kann über eine oder mehrere Schmierölbohrungen 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 Schwing­ hebels ausreicht, um auch die Gleitflächen der beiden äuße­ ren Schwinghebel zu schmieren, da sich das Schmieröl über die Gleitflächen aller Schwinghebel dann verteilt, wenn diese Gleitflächen miteinander fluchten. Hei einem Ventil­ trieb mit vier Schwinghebeln pro Zylinder, die von den Nocken einer gemeinsamen Nockenwelle betätigt werden, ist es zweckmäßig, für die beiden mittleren Schwinghebel Schmieröl­ bohrungen vorzusehen, um eine gleichmäßige Schmierung aller Gleitflächen zu erreichen. Bei einem Ventiltrieb mit fünf mit eigenen Nocken zusammenwirkenden Schlepphebeln kann eine Schmierölbohrung für den mittleren Schwinghebel für die Schmierung aller Schwinghebel-Gleitflächen ausreichend sein, jedoch kann es sich als zweckmäßig erweisen, in diesem Fall jeweils eine Schmierölbohrung für den zweiten und den vier­ ten Schwinghebel 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 für jeden Schwinghebel mit eine Schmierölbohrung vorgesehen wird, die nur einen kleinen Durchmesser haben darf, um den Durchfluß gering zu halten. Größere Bohrungen lassen sich leichter herstellen und neigen weniger zum Ver­ stopfen. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird somit mit einer geringeren Anzahl von größeren Schmierölbohrungen eine sichere Schmierung einer Mehrzahl von Schwinghebel-Gleitflä­ chen erreicht.

Die Schmierölzuführung kann entsprechend der genannten EP 275 715 erfolgen oder, wie beipielsweise durch die DE-OS 27 03 519 bekannt, dadurch, daß das Schmieröl zu den Nocken­ gleitflächen durch einen Längskanal in der Nockenwelle zuge­ führt wird.

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 Schwinghebel sowie die seit­ lichen Flanken der Gleitflächen aneinander 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 9 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 werden kann. Alternativ kann entsprechend dem Anspruch 11 die Schmierölbohrung einen ersten, an den Längskanal anschlie­ ßenden 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 13 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 werde von Nocken 2 einer Nockenwelle 3 über als Schlepphebel ausgebildete Schwinghebel 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 DE-38 00 347 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 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 ihre Nocken 2 bzw. 7 laufen, eine gemeinsa­ me Fläche, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist. Um sicherzustellen, daß die Schwenkhebel 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, wel­ che die Schlepphebel in Fig. 2 nach links in Anlage aneinan­ der 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 mitt­ leren Nocken 2 vorgesehen würde. Dadurch, daß bei dieser Anordnung die Anzahl der Schmierölbohrungen 14 auf jeden Fall geringer ist als die Anzahl der zuschmierenden Gleit­ fläche 8, können die Bohrungen einen größeren Durchmesser aufweisen, wodurch zusätzlich zu der verringerten Anzahl von Bohrungen die Herstellung vereinfacht wird.

Das Aneinanderdrücken der Schlepphebel hat einen zusätzli­ chen Vorteil bei einem Ventiltrieb beispielsweise entspre­ chend DE-38 00 347, bei dem in den ersten und zweiten Schlepphebeln radiale Bohrungen angeordnet sind, die in den Grundkreisphasen den Schlepphebel miteinander fluchten müs­ sen, um die Verschiebung von Kupplungsbolzen zwecks Koppe­ lung der Schlepphebel zu ermöglichen. Diese Fluchtung wird bei der Erfindung selbständig durch das Aneinanderdrücken der Schlepphebel mittels der Feder 10 sichergestellt.

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 einen Kanal 15 in dem 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. Der Ölzuführungskanal 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 so 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 8 beim Auflaufen des Erhebungsbereiches 28 des Nockens 7 mit Schmieröl versorgt sind.

Claims (13)

1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Ventilen (1) pro Zylinder, die von Nocken (2, 7) einer Nockenwelle (3) über Schwinghebel (4, 6) betätig­ bar 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 ge­ schmiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinghebel (4, 6) sowie die seitlichen Flan­ ken der Gleitflächen aneinander anliegen, wobei die Gleitflächen (8) zumindest zeitweise miteinander fluch­ ten und dann eine im wesentlichen geschlossene Fläche bilden, über die das Schmiermittel geleitet werden kann.

2. 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 ver­ schiebbar 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 Schwinghebel sowie die seitlichen Flanken der Gleit­ flächen aneinander anzudrücken.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinghebel (4, 6) jeder einem Zylinder zugeordne­ ten Schwinghebelgruppe axial verschiebbar auf der ge­ meinsamen Achse (5) gelagert sind, daß für einen ersten äußeren Schwinghebel (4) ein ortsfester Anschlag (11) vorgesehen ist, und daß Mittel (10) vorgesehen sind, die auf den zweiten äußeren Schwinghebel (4) eine in Rich­ tung auf den ersten äußeren Schwinghebel wirkende axiale Kraft ausüben, um alle Schwinghebel sowie die seitlichen Flanken der Gleitflächen aneinander und den ersten Schwing­ hebel an den Anschlag (11) zu drücken.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gegenzeich­ net, daß zur Ausübung der Axialkraft eine Feder (10) vorgesehen ist, die zwischen dem zweiten äußeren Schwinghebel und einer ortsfesten Abstützung (9) vorge­ sehen ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) von einer Halterung der gemeinsamen Achse (5) gebildet ist.

6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (3) einen mit einer Schmiermittelquelle in Verbindung stehenden Längskanal (13) aufweist, von dem eine Schmierölbohrung (14) zur Schmierung mehrerer Gleitflächen ausgeht, die in der Um­ fangsfläche eines mit einem dieser Gleitflächen zusam­ menwirkenden Nockens (7) mündet.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von drei oder fünf mit eigenen Nocken zu­ sammenwirkenden Schwinghebeln die Schmierölbohrung in dem mittleren Nocken vorgesehen ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von fünf mit eigenen Nocken zusammenwir­ kenden Schwinghebeln jeweils eine Schmierölbohrung (14) in dem zweiten und in dem vierten Nocken (7) vorgesehen ist.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schmierölbohrung (21) eine Düse (22) mit einem kleineren Durchtrittsquerschnitt eingesetzt ist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) aus einem Werkstoff besteht, der weicher ist als der Werkstoff des Nockens.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölbohrung (24) einen ersten, an den Längska­ nal (13) anschließenden Abschnitt (25) mit einem kleinen Durchmesser und einen daran anschließenden, bis zur Nockenlauffläche reichenden zweiten Abschnitt (26) grö­ ßeren und größer werdenden Durchmessers aufweist.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (25) der Schmierölbohrung (24) durch Laserstrahlbohrung erzeugt ist.

13. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schmierölversorgung des Längskanals (13) in der La­ gerfläche eines Nockenwellenlagers eine exzentrische Um­ fangsnut (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 dia­ metral durchsetzenden Querbohrung (20) versehen ist.