DE1243459B - Ventilsteuerung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer Zylinderreihe, die je Zylinder vier V-förmig radial hängende Ventile enthält, nämlich jeweils einander gegenüberliegend zwei Ein- und zwei Auslaßventile, wobei die von den Achsen der sich gegenüberliegenden Ventile bestimmten Ebenen gegenüber der Längsmittelebene bzw. den durch die Zylinderachsen laufenden Querebenen um einen Winkel von ca. 15 bis 30° um die Zylinderachsen gedreht sind und wobei die auf einer Seite der Längsmittelebene angeordneten Ventile von einer eigenen Nockenwelle über je einen an der Nockenwelle und einen am Ventil anliegenden Schwinghebel betätigt werden.
• Eine solche Ventilsteuerung weist in Länge und Breite keinen größeren Platzbedarf auf als Bauarten mit zwei V-förmig hängenden Ventilen je Zylinder. Sie ermöglicht sowohl für Vollast- als auch für Teillastbetrieb günstigere Gaswechselverhältnisse und damit hohe spezifische Leistung durch guten Füllungsgrad, auch bei höchsten Drehzahlen, sowie hohe Drehmomentwerte schon ab relativ niedrigen Drehzahlen. Die hin- und hergehenden Massen dieser Ventilsteuerung sind sehr gering, da insbesondere die einzelnen Ventile im Verhältnis zum Zylindervolumen klein sind, was einer hohen Drehzahlfestigkeit zugute kommt. Eine bekannte Ausführung dieser Bauart nach der österreichischen Patentschrift 174 503 weist noch den Nachteil eines verwickelten Aufbaues, insbesondere bezüglich Zahl und räumlicher Anordnung der Schwinghebellagerstellen, auf. Außerdem ist bei dieser Ausführung eine sehr erhebliche Bauhöhe durch lange Stoßstangen zwischen den beiden ein Ventil antreibenden Schlepphebeln gegeben.
• Die Erfindung beseitigt diese Mängel an einer Ventilsteuerung wie eingangs geschildert durch die im Hauptanspruchskennzeichen bezeichneten Merkmale und ermöglicht einen übersichtlichen, raumsparenden und dabei kinematisch richtigen Aufbau der Steuerungselemente mit ihren Lagerstellen. Weder in der Breite noch in der Länge und auch nicht in der Höhe benötigt die erfindungsgemäße Steuerung mehr Raum als bei üblichen zweiventiligen Ausführungen mit V-förmig hängenden Ventilen erforderlich ist. Sogar die Lagerstellen für die an den Ventilen anliegenden Schwinghebel sind in einfacher räumlicher Bestimmung angeordnet, nämlich diejenigen für die in Richtung der Zylinderachsen verlaufenden Gaskanäle tangential zu den zugehörigen Kanalwänden und diejenigen für die radial verlaufenden Gaskanäle lotrecht zu einem in Längsrichtung der Zylinderreihe gesehen parallel zu den zugehörigen Ventilen geneigten Seitenwandabschnitt des Zylinderkopfes. Besondere Lagerböcke für die Schwinghebel sind nicht erforderlich.
• In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes enthalten. Bei in zwei parallelen Reihen und parallel zueinander angeordneten Ventilen von Brennkraftmaschinen mit je zwei Ein- und Auslaßventilen je Zylinder ist es zwar bereits bekannt, die Nockenwelle und die gemeinsame Lagerachse für sämtliche, die Nockenwelle unmittelbar mit den Ventilen verbindende Schwinghebel in einer mittleren Längsebene zwischen den Ebenen der Ventile so übereinander anzuordnen, daß die Lagerachse der Schwinghebel näher am Zylinder liegt als die Nockenwelle und daß die Schwinghebel von beiden Seiten scherenartig an der Nockenwelle anliegen (britische Patentschrift 125 360). Es fehlt jedoch im Stand der Technik jede Anregung, diese Maßnahme auf V-förmige Ventilanordnungen oder gar auf eine Ventilanordnung gemäß der Bauart der Erfindung anzuwenden, bei der die Ventile zu einer in Richtung der Zylinderreihe verlaufenden Nockenwelle zwar in vier parallelen Ebenen und innerhalb dieser Ebenen jeweils parallel zueinander, aber ansonsten völlig windschief zu den Nockenwellen stehen.
• In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ventilsteuerung für einen mehrzylindrigen Reihenmotor in schematischer Draufsicht, F i g. 2 eine Queransicht der Ventilsteuerung nach F i g. 1, F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig.1, F i g. 4 einen weiteren Teilschnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 2. F i g. 5 eine Teildraufsicht auf eine Zylinderkopfkonstruktion mit erfindungsgemäßer Ventilsteuerung trnd F i g. 6 einen Teilquerschnitt durch die Konstruktion nach F i g. 5.
• Für jeden Zylinder einer Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine 1 ist ein halbkugelförmiger Verbrennungsraum 2 mit je vier Ventilen 3, 4 vorgesehen. Jeweils einander gegenüberliegend sind zwei Ventile für die Steuerung der parallel zur Zylinderachse verlaufenden Saugkanäle 5 als Einlaßventile 3 ausgebildet. Die ebenfalls einander gegenüberliegenden Auslaßventile 4 steuern die etwa radial zur Zylinderachse ausmündenden Auslaßkanäle 6. Die Ventilschäfte 3', 4' und Ventilführungen 3", 4" aller Ventile 3, 4 sind schräg auseinanderstrebend angeordnet und bilden in Draufsicht gesehen ein rechtwinkeliges Kreuz. Gegenüber der Längsmittelebene der Zylinderreihe sind die Ventile 3, 4 bzw. das von deren Schäften 3', 4' gebildete Kreuz um einen Winkel von etwa 20 bis 25 Grad verdreht, so daß die Zylinder unbehindert von den Ventilen und deren Federn 7 so eng aneinander gedrückt sind, wie dies aus anderen konstruktiven Gründen vertretbar ist. Die Ventilschäfte 3' bzw. 4' und die dazugehörigen Ventilfedern 7 eines Zylinders Greifen dabei zwischen die Ventilschäfte und Ventilfedern des bzw. der jeweils benachbarten Zylinder ein, ohne diese in ihrer Bewegungsfreiheit zu beeinträchtigen. Zur Steuerung der Ventile sind zu beiden Seiten der Längsmittelebene der Zylinderreihe, die in F i g. 1 durch die Achsen der Zündkerzengewinde 8 bestimmt ist, je eine Nockenwelle 9 und eine Lagerachse 10 angeordnet, und zwar auf der etwa winkelhalbierenden Längsebene 11 je eines `Winkelraumes 1.2, die von den durch die Achsen der Auslaßventile 4 einerseits und die Achsen der Einlaßventile 3 andererseits bestimmten schrägen Längsebenen 14 bzw. 13 eingeschlossen und bestimmt sind. Auf den Lagerachsen 10 sind von beiden Seiten scherenartig an die Nockenwelle 9 sich anlegende Rollenschwinghebel 15, 16 gelagert, die über weitere Schwinghebel 17, 18 einerseits an den Ventilschäften der Einlaßventile 3 und andererseits an denen der Auslaßventile 4 angreifen. Zwischen den zusammenarbeitenden Schwinghebeln 15 und 17 bzw.16 und 18 ist jeweils eine Nachstellschraube 19 mit Kontermutter 20 und flacher Abstützfläche 19' sowie eine abgeflachte Kugel 21 eingeschaltet. Die Kugel 21 liegt in einer Kalotte 17',18' der Schwinghebel 17,18 mit ihrer Kugelfläche und an der Fläche 19' der Nachstellschraube 19 mit ihrer Abflachung 21' flächig an. Diese Kugel 21 gleicht die unterschiedlichen Winkelstellungen der Enden der jeweils zusammenwirkenden Schwinghebel 15,17 bzw.16,18 durch ihre Schwenkbewegungen in der Kalotte 17',18' aus. Etwa bei halbem Hub des Ventilantriebes fällt die Fläche 19', 21' in eine Längsebene, die sowohl die Mittelachse der Lagerachse 10 für die Schwinghebel 15, 16 als auch die Mittelachse der Lagerstellen für den Schwinghebel 17 bzw.18 schneidet. Auf diese Weise werden die Reibbewegungen und damit die Reibbelastungen zwischen den Flächen 19' und 21' möglichst gering gehalten, da die Abstützflächen 19', 21', ausgehend von ihrer rechtwinkeligen Lage zur Bewegungsrichtung, nur geringe Querverschiebungen zufolge ihrer Kreisbahn ausführen. An Stelle der Kugel 21 könnten daher auch relativ kurze Stoßstangen ohne wesentliche Vergrößerung der Bauhöhe Verwendung finden. Für die Schwinghebel 17 sind an den Wandungen der Saugkanäle 5 Lagerstellen 22 angeformt, deren Mittelachsen etwa tangential zur Achse der Saugkanäle 5 in einer waagerechten Längsebene liegen. Die Schwinghebel 18 sind mit Lagerbolzen 23 geführt, die an der Außenwand 1' des Zylinderkopfes befestigt sind. Die Schwinghebel 15, 16 der jeweils unmittelbar einander benachbarten Saugventile 3 und Auslaßventile 4 zweier nebeneinander liegender Zylinder sind zufolge des Übergreifens der Ventilschäfte 3', 4' in Längsrichtung in umgekehrter Reihenfolge als die Zylinder auf ihren Lagerachsen nebeneinander angeordnet. Die Schwinghebel 1.7, 18 haben ihre Lagerstelle in Längs= richtung gesehen jeweils auf der der zugehörigen Zylinderachse zugewandten Seite des Ventiles 3 bzw. 4. Dadurch ergibt sich für die beiden Schwinghebelpaare der jeweils unmittelbar benachbarten Saugventile 3 und Auslaßventile 4 eine in Längsrichtung raumsparende Anordnung, was nach F i g. 5 auch eine gute Zugänglichkeit zu den Zylinderkopfschrauben 24 ermöglicht und ausreichend Raum für die Anordnung breiter Lagerstühle 25 für die Nockenwellen 9 und die Lagerachsen 10 zwischen diesen Schwinghebeln 15, 16, 18 freiläßt. Sämtliche Lagerstühle 25 für beide Nockenwellen 9 und beide Lagerachsen 10 sind durch die Außenwände 1' miteinander verbunden und bilden mit dieser ein rahmenförmiges Gußteil 26, das durch die Trennfläche 26' vom unteren Teil des Zylinderkopfes getrennt ist. In der Trennfläche 26 sind auch die Wandungen 5' der Saugkanäle 5 vom Unterteil des Zylinderkopfes abgeteilt. Sämtliche Saugkanäle 5 bilden zusammen mit den Lagerstellen 22 für die Schwinghebel 17 und mit den Wandungen 27' der Durchtrittsöffnungen 27 für die Zündkerzen 8' ein einteiliges Gußstück 28, das gleichfalls in der Trennebene 26' vom unteren Teil des Zylinderkopfes getrennt und mittels Schrauben 29 an diesem Unterteil befestigt ist. Für den Verschluß des die Ventilsteuerung enthaltenden Innenraumes ist ein Abschlußdeckel 30 vorgesehen, der auf einer gemeinsamen oberen Trennebene 26" der Gußteile 26 und 28 dichtend mittels Schrauben 31 befestigt ist, die an den Lagerdeckeln 25' für die Nockenwellen 9 eingesetzt sind. Die Saugkanäle 5 setzen sich über den Deckel 30 hinaus fort oder bilden an diesen anschließend unmittelbar die Vergaser.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer Zylinderreihe, die je Zylinder vier V-förmig radial hängende Ventile enthält, nämlich jeweils einander gegenüberliegend zwei Ein- und zwei Auslaßventile, wobei die von den Achsen der sich gegenüberliegenden Ventile bestimmten Ebenen gegenüber der bzw. den durch die Zylinderachsen laufenden Querebenen um einen Winkel von etwa 15 bis 30° um die Zylinderachsen gedreht sind und wobei die auf einer Seite der Längsmittelebene angeordneten Ventile von einer eigenen Nockenwelle über je einen an der Nockenwelle und einen am Ventil anliegenden Schwinghebel betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen (9) in den beiden Winkelräumen (12) angeordnet sind, die durch von den Einlaßventilschäften (3') einerseits und von den Auslaßventilschäften (4') andererseits der von der jeweiligen Nockenwelle betätigten Ventile (3 bzw. 4) bestimmten Längsebenen (13 bzw. 14) begrenzt sind, und daß in den gleichen Winkelräumen, jedoch näher zum Scheitel derselben hin, je eine gemeinsame Lagerachse (10) für sämtliche von unterschiedlicher Seite scherenartig an jeweils einer Nockenwelle anliegende Schwinghebel (15, 16) angeordnet ist und daß die beiden Schwinghebel (15, 17 bzw. 16, 18) für ein Ventil (3 bzw. 4) unmittelbar oder über ein kurzes Druckstück (21) aneinander anliegen.
2. 2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den jeweils zusammenwirkenden Schwinghebeln (15, 17 bzw. 16, 18) eine an sich bekannte angeflachte Kugel (21) eingeschaltet ist, die in einer Kugelpfanne (17' bzw. 18') eines Hebels (17 bzw. 18) gelagert ist und deren Anflachung (21') mit einer ebenen Druckübertragungsfläche (19') des anderen Schwinghebels (15 bzw. 16) in Berührung steht.
3. 3. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei Gaskanäle im Zylinderkopf etwa parallel zur Zylinderachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an den diese Gaskanäle (5) steuernden Ventilen (3) anliegenden Schwinghebel (17) an außen an den Wandungen (5') der Gaskanäle angeordneten Lagerstellen (22) mit die Gaskanäle etwa rechtwinklig kreuzenden Achsen angelenkt sind.
4. 4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den seitwärts ausladenden Ventilen (4) anliegenden Schwinghebel (18) in Längsrichtung der Zylinderreihe (1) angeordnet und an der Zylinderkopflängsaußenwand (1') mittels daran befestigter Lagerachsen (23) geführt sind.
5. 5. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf ein getrenntes rahmenförmiges Oberteil (26) aufweist, das gemeinsame Lagerstühle (25) für die Nockenwellen (9) und die Schwinghebellagerachsen (10) enthält, wobei diese Lagerstühle durch den oberen Teil der ringsumlaufenden Zylinderkopfaußenwand (1') verbunden sind.
6. 6. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (5') der parallel zur Zylinderachse angeordneten Gaskanäle (5) sämtlicher Zylinder einer Zylinderreihe (1) in der gleichen Trennebene (26') wie das rahmenförmige Oberteil (26) unterteilt und ein ein- oder mehrteiliges Formteil (28) bilden, das die Lagerstellen (22) der an den Ventilen (5) angreifenden Schwinghebel (17) trägt und in Richtung der Zylinderachsen sich erstreckende Durchtrittsöffnungen (27) für die Zündkerzen (8') enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 729 258; österreichische Patentschrift Nr. 174 503; britische Patentschriften Nr. 125 360, 832 600.