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.Valve control for internal combustion engines The invention relates to
on a valve control for internal combustion engines with at least one cylinder bank,
which contains four V-shaped radially hanging valves per cylinder, namely each other
opposite two inlet and two outlet valves, with those of the axes of the
opposing valves defined planes relative to the longitudinal center plane
or the transverse planes running through the cylinder axes at an angle of approx
are rotated to 30 ° around the cylinder axes and where on one side of the longitudinal center plane
arranged valves from its own camshaft via one each on the camshaft
and a rocker arm resting on the valve can be actuated.
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.Such a valve control has no greater length and width
Space requirement as designs with two V-shaped hanging valves per cylinder. she
enables more favorable gas exchange ratios for both full-load and part-load operation
and thus high specific performance thanks to a good degree of filling, even at the highest
Speeds, as well as high torque values from relatively low speeds. the
reciprocating masses of this valve control are very small, in particular
the individual valves are small in relation to the cylinder volume, which is a high one
Speed stability benefits. A well-known version of this type after
Austrian patent specification 174 503 still has the disadvantage of an intricate
Structure, in particular with regard to the number and spatial arrangement of the rocker arm bearing points,
on. In addition, this version has a very considerable overall height due to its long length
Bumpers are given between the two rocker arms that drive a valve.
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.The invention overcomes these deficiencies in valve control such as
initially described by the features identified in the main claim
and enables a clear, space-saving and kinematically correct
Structure of the control elements with their storage locations. Neither in width nor in
the control according to the invention requires more of the length and also not of the height
Space than with conventional two-valve designs with V-shaped hanging valves
is required. Even the bearing points for the rocker arms resting on the valves
are arranged in a simple spatial definition, namely those for the in
Direction of the cylinder axes extending gas channels tangential to the associated
Channel walls and those for the radially extending gas channels perpendicular to one
seen in the longitudinal direction of the cylinder bank parallel to the associated valves
inclined side wall portion of the cylinder head. Special bearing blocks for the rocker arm
are not required.
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.Expedient developments of the subject matter of the invention are contained in the subclaims. When in two parallel rows and parallel to each other arranged valves of internal combustion engines with two inlet and outlet valves per cylinder, it is already known, the camshaft and the common bearing axis for all, the camshaft directly with the valves connecting rocker arms in a central longitudinal plane between the To arrange levels of the valves one above the other so that the bearing axis of the rocker arm is closer to the cylinder than the camshaft and that the rocker arm rest on both sides like scissors on the camshaft (British patent specification 125 360). However, there is no suggestion in the prior art to apply this measure to V-shaped valve assemblies or even to a valve assembly according to the design of the invention in which the valves to a camshaft extending in the direction of the cylinder bank are in four parallel planes and within these planes each parallel to each other, but otherwise completely crooked to the camshafts.
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.In the drawings, an embodiment of the invention is shown.
It shows F i g. 1 a valve control for a multi-cylinder in-line engine in
schematic plan view, F i g. 2 shows a transverse view of the valve control according to FIG
G. 1, Fig. 3 shows a partial section along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 one
further partial section along the line IV-IV in FIG. 2.
F i g. 5
a partial plan view of a cylinder head construction with valve control according to the invention
trnd F i g. 6 shows a partial cross-section through the construction according to FIG. 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.A hemispherical combustion chamber 2 with four valves 3, 4 each is provided for each cylinder of a cylinder bank of an internal combustion engine 1. Opposite each other, two valves for controlling the suction channels 5 running parallel to the cylinder axis are designed as inlet valves 3. The outlet valves 4, which are also opposite one another, control the outlet channels 6, which open approximately radially to the cylinder axis. The valve stems 3 ', 4' and valve guides 3 ", 4" of all valves 3, 4 are arranged obliquely apart and form a right-angled cross when viewed from above. Compared to the longitudinal center plane of the cylinder row, the valves 3, 4 or the cross formed by their shafts 3 ', 4' are rotated by an angle of about 20 to 25 degrees so that the cylinders are so close to one another, unhindered by the valves and their springs 7 are pressed, as this is justifiable for other design reasons. The valve stems 3 'or 4' and the associated valve springs 7 of a cylinder engage between the valve stems and valve springs of the respective adjacent cylinder or cylinders without impairing their freedom of movement. To control the valves are on both sides of the longitudinal center plane of the cylinder row, which is shown in FIG. 1 is determined by the axes of the spark plug thread 8, a camshaft 9 and a bearing axis 10 are arranged on the approximately bisecting longitudinal plane 11 each of an `` angular space 1.2, which is defined by the axes of the exhaust valves 4 on the one hand and the axes of the inlet valves 3 on the other hand, certain inclined longitudinal planes 14 and 13 are included and determined. On the bearing axles 10 scissor-like roller rocker arms 15, 16 are mounted on both sides of the camshaft 9, which act via further rocker arms 17, 18 on the one hand on the valve stems of the inlet valves 3 and on the other hand on those of the exhaust valves 4. Between the cooperating rocking levers 15 and 17 or 16 and 18 an adjusting screw 19 with locking nut 20, and flat support surface 19 'and a flat-faced ball 21 is turned on, respectively. The ball 21 rests flat in a spherical cap 17 ', 18' of the rocker arm 17, 18 with its spherical surface and on the surface 19 'of the adjusting screw 19 with its flat portion 21'. This ball 21 compensates for the different angular positions of the ends of the respectively interacting rocking levers 15, 17 and 16, 18 through their pivoting movements in the spherical cap 17 ', 18'. At about half the stroke of the valve drive, the surface 19 ', 21' falls into a longitudinal plane which intersects both the central axis of the bearing axis 10 for the rocker arm 15, 16 and the central axis of the bearing points for the rocker arm 17 and 18, respectively. In this way, the frictional movements and thus the frictional loads between the surfaces 19 'and 21' are kept as low as possible, since the support surfaces 19 ', 21', starting from their position at right angles to the direction of movement, carry out only slight transverse displacements due to their circular path. Instead of the ball 21, relatively short bumpers could therefore also be used without a significant increase in the overall height. For the rocker arm 17 5 bearing points 22 are formed on the walls of the suction channels, the central axes of which are approximately tangential to the axis of the suction channels 5 in a horizontal longitudinal plane. The rocker arms 18 are guided with bearing bolts 23 which are attached to the outer wall 1 'of the cylinder head. The rocker arms 15, 16 of the suction valves 3 and exhaust valves 4 of two adjacent cylinders, which are immediately adjacent to one another, are arranged next to one another in the longitudinal direction in the reverse order than the cylinders on their bearing axes due to the overlapping of the valve stems 3 ', 4'. The oscillating lever 1.7, 18 their bearing point saw longitudinally = direction in each case on the side facing the associated cylinder axis side of the valve 3 and 4. This results in the two rocker arm pairs of the respectively directly adjacent suction valves 3 and outlet valves 4 is a space-saving in the longitudinal direction arrangement, what according to Fig. 5 also enables good accessibility to the cylinder head screws 24 and leaves sufficient space for the arrangement of wide bearing blocks 25 for the camshafts 9 and the bearing axles 10 between these rocker arms 15, 16, 18. All of the bearing blocks 25 for both camshafts 9 and both bearing axles 10 are connected to one another by the outer walls 1 ' and together with them form a frame-shaped cast part 26 which is separated from the lower part of the cylinder head by the separating surface 26'. In the separating surface 26, the walls 5 'of the suction channels 5 are also divided off from the lower part of the cylinder head. All suction channels 5 together with the bearings 22 for the rocker arm 17 and with the walls 27 'of the passage openings 27 for the spark plugs 8' form a one-piece casting 28, which is also separated in the parting plane 26 'from the lower part of the cylinder head and by means of screws 29 this lower part is attached. For the closure of the interior containing the valve control, a cover 30 is provided, which is sealingly fastened to a common upper parting plane 26 ″ of the cast parts 26 and 28 by means of screws 31 which are inserted on the bearing covers 25 ′ for the camshafts 9. The suction channels 5 continue beyond the cover 30 or directly form the carburetors on it.