DE19526285A1

DE19526285A1 - Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19526285A1
Application number: DE19526285A
Authority: DE
Inventors: Uwe Melber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-01-23

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung eines Ventil triebs einer Brennkraftmaschine, welcher Ventiltrieb besteht aus wenigstens einer Nockenwelle, deren Nocken mit Nockenfolgern im Hubsinn zusammen wirken und jeder Nockenfolger zumindest einem Gaswechselventil zugeordnet ist, wobei Schmierstoff über Austrittsöffnungen zumindest einer Schmierstoff leitung zwischen eine Kontaktfläche des jeweiligen Nockens und seines ihm zugeordneten Nockenfolgers gespritzt wird.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-A 39 35 923 vorbe kannt. Bei dieser wird ebenfalls bei als Schlepphebeln ausgebildeten Nockenfol gern Schmierstoff über eine separate Schmierstoffleitung mit diskreten Austritts öffnungen den Kontaktflächen zugeführt. Nachteilig bei dieser Ausführung ist es, daß die einem Schmiermitteleintritt am entferntesten liegenden Austrittsöff nungen, aufgrund des abnehmenden Schmierstoffdrucks in dieser Schmierstoff leitung, bei gewissen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine nur noch eine mangelhafte Schmierung ihrer ihnen zugeordneten jeweiligen Kontaktfläche realisieren können. Gleichzeitig kann es auftreten, daß an den dem Schmier stoffeintritt in die Schmierstoffleitung unmittelbar benachbarten Austrittsöff nungen; ein Schmierstoffüberschuß zu verzeichnen ist. Ebenso ist bei dem Schmierstoffversorgungssystem nach dem als gattungsbildend betrachteten Dokument DE-A 39 35 923 keine Maßnahme einer Abschaltung des Öldrucks in der separaten Schmierstoffleitung getroffen. Durch die hiermit permanente Beaufschlagung der Kontaktstellen mit Schmierstoff erfolgt ein unnötig großer Schmierstoffdurchsatz. Diese direkte Spritzölzuführung erweist sich oftmals nach Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine als unnötig, weil sich dann ohnehin mit abnehmender Schmierstoffviskosität ein ausreichender Ölne bel bzw. eine Spritzölbeaufschlagung von weiteren Verbrauchsstellen im Zylin derkopfbereich ausbildet. Andererseits kann diese "starre" Schmierstoffbeauf schlagung der Kontaktflächen, insbesondere bei Kaltstartphasen der Brenn kraftmaschine und somit hochviskosem Schmierstoff, zu einer Mangelschmie rung der jeweiligen Kontaktstellen führen, weil es in diesem Betriebszeitraum nicht gelingt, ausreichend Schmierstoff durch die Austrittsöffnungen der separa ten Schmierstoffleitung zu den Kontaktstellen zu fördern. Dies wird ebenfalls begünstigt durch die geodätisch relativ hochliegende Positionierung dieser Schmierstoffleitung.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln eine den jeweiligen Betriebs verhältnissen der Brennkraftmaschine optimal angepaßte Schmierstoffversorgung der Kontaktstellen im Zylinderkopfbereich geschaffen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Austrittsöffnungen, ausgehend von einem Eintritt für den Schmierstoff in die Schmierstoffleitung in Richtung von dessen gegenüberliegendem Ende, mit zunehmendem Durch messer ausgebildet sind, wobei die Durchmesser eine derartige Größe auf weisen, daß an jeder Austrittsöffnung ein in etwa gleicher Schmierstoffdruck vorliegt bzw. wird diese Aufgabe gemeinsam mit den eben genannten Mitteln dadurch gelöst, daß der Schmierstoffleitung zusätzlich eine Schalteinrichtung vorgeordnet ist, über die mit sinkender Schmierstoffviskosität aufgrund steigen der Schmierstofftemperatur eine Drosselung bzw. Abschaltung der Schmierstoff beaufschlagung der Schmierstoffleitung herstellbar ist.

Durch diese Maßnahmen wird eine gleichmäßige Beaufschlagung der Kontakt flächen zwischen Nocken und Nockenfolger geschaffen, da auch die dem Eintritt für Schmierstoff in die Schmierstoffleitung am entferntesten liegenden Austrittsöffnungen über ihren vergrößerten Durchmesser einen in etwa gegen über den dem Eintritt benachbarten Austrittsöffnungen gleichen Schmierstoff druck realisieren. Wird nun dieser Schmierstoffleitung die separate Schaltein richtung vorgeordnet, kann in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Brenn kraftmaschine die Schmierstoffzufuhr in der Schmierstoffleitung gedrosselt bzw. abgeschaltet werden. Diese Abschaltung ist insbesondere bei Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine vorgesehen, weil dann der ver wendete Schmierstoff relativ niedrigviskos vorliegt und somit durch sich aus bildenden Schmierstoffnebel und Spritzschmierung von anderen Verbrauchern im Zylinderkopf eine ausreichende Schmierung der jeweiligen Kontaktfläche zwischen Nocken und Nockenfolger erfolgt. Durch diese Schalteinrichtung gelingt es, den Schmierstoffbedarf der Brennkraftmaschine weiter abzusenken. Dies bedeutet, daß es beispielsweise möglich sein kann, die verwendete Öl pumpe zu verkleinern. Gleichzeitig sinkt das Risiko des unerwünschten Ab sinkens des Schmierstoffdrucks in den weiteren Schmierstoffleitungen der Brennkraftmaschine bei Heißlauf dieser. Werden die erfindungsgemäßen Maß nahmen gemeinsam mit weiteren Maßnahmen, wie beispielsweise der Reduzie rung der Nockenwellenlagerstellen und der Substitution von hydraulischen Ventilspielausgleichselementen gegen mechanische Ventilspielausgleichsele mente durchgeführt, verringert sich nochmals der erforderliche Schmierstoff bedarf der Brennkraftmaschine, wodurch wiederum die Ölpumpe kleiner dimensioniert werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es hierfür ebenfalls vorgesehen, die Kontakt fläche des Nockens am Nockenfolger als bevorzugt wälzgelagerte Rolle herzu stellen. Durch diese Maßnahme ist ebenfalls mit einer Reibungs- und Ver schleißabsenkung im Ventiltrieb zu rechnen. Die eingesparten Reibungsverluste stehen somit als erhöhte Antriebsleistung an der Kurbelwelle zur Verfügung bzw. bewirken diese eine Absenkung des Kraftstoffverbrauchs.

Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Schmierstoffleitung in einem Ventiltrieb mit zwei obenliegenden Nockenwellen eingesetzt werden, wobei sie dann zwischen diesen Nockenwellen verlaufend angeordnet ist. Da somit nicht jeder Nockenwelle eine separate Schmierstoffleitung zugeordnet ist, verringert sich der Bauaufwand im Zylinderkopfbereich.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Schmierstoffleitung mit orthogonalen Trägern zu versehen, deren Enden an Lagerschalen für die Nockenwellen befestigt sind. Denkbar ist es beispielsweise, eine Schmierstoff versorgung der Schmierstoffleitung über zumindest einen dieser Träger, ausge hend vom Nockenwellenlager, herzustellen.

Wird, wie oben schon ausgeführt, die Kontaktfläche im Schlepphebel als wälz gelagerte Rolle ausgeführt, ist durch die separate Schmierung über die Schmier stoffleitung eine hervorragende Kühlung der Wälzanordnung geschaffen.

Die der Schmierstoffleitung vorgeordnete Schalteinrichtung kann wahlweise als temperatur- bzw. druckgesteuertes Schaltventil vorgesehen sein. Auf die Ausge staltung eines derartigen Ventils wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen, weil dies der Fachwelt allgemein bekannt ist. Denkbar ist es beispielsweise, daß das- temperaturgesteuerte Schaltventil bei Erreichen einer bestimmten Betriebs temperatur der Brennkraftmaschine den Schmierstoffdruck in der separaten Schmierstoffleitung abschaltet. Das druckgesteuerte Schaltventil muß einen derartigen Schaltvorgang realisieren, daß durch dieses nach Erstbefeuerung der Brennkraftmaschine, bei welchem Betriebszustand ein relativ hochviskoser Schmierstoff vorliegt und somit ein hoher Rückstaudruck in der Hauptleitung über der entsprechenden Schmierstoffpumpe zu verzeichnen ist, eine Beauf schlagung der separaten Schmierstoffleitung im Zylinderkopf erfolgt. Erst nach dem die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat und über das der Schmierstoffpumpe in aller Regel nachgeschaltete Druckregulierventil ein relativ konstanter Schmierstoffdruck eingestellt wird, kann ebenfalls durch das druckgesteuerte Schaltventil der Schmierstoffdruck in der separaten Leitung abgeschaltet werden.

Die Erfindung ist nicht nur denkbar bei Ventiltrieben, bei denen der Nockenhub auf das jeweilige Gaswechselventil über einen Schlepphebel übertragen wird, ebenso ist eine Anwendung bei allen weiteren Ventiltriebsarten, beispielsweise Kipphebelanordnungen bzw. bei direktbetätigten Ventiltrieben denkbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb und

Fig. 2 in einer Draufsicht eine Teilansicht auf einen Ventiltrieb nach Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht ein an sich bekannter Ventiltrieb 1 hervor. Dieser ist hier als Schlepphebeltrieb ausgelegt und besteht aus zwei parallel zueinander verlaufen den Nockenwellen 2, 3. Jede Nockenwelle 2, 3 weist Nocken 4, 5 auf. Die Nocken 4, 5 kommunizieren im Hubsinn mit ihnen zugeordneten Nockenfol gern 6. Eine Kontaktfläche der Nockenfolger 6 zu den Nocken 4, 5 ist hier als wälzgelagerte Rolle 7 ausgebildet. Einenends sind die als Schlepphebel ausge bildeten Nockenfolger 6 über je ein hydraulisches Abstützelement 8 abgestützt, wobei sie anderenends im Hubsinn auf je ein Gaswechselventil 9 einwirken. Jede Nockenwelle 2, 3 ist über Nockenwellenlager mit Lagerschalen 10 gegen über einem Zylinderkopf 11 fixiert.

Zwischen diesen Nockenwellen 2, 3 verläuft parallel zu diesen eine Schmier stoffleitung 12. Diese Schmierstoffleitung 12 weist nach Fig. 2 einenends einen Eintritt 13 für Schmierstoff auf. Dieser Eintritt 13 kommuniziert mit einer nicht näher dargestellten Steigleitung 14 für Schmierstoff, welche einer nicht darge stellten Schmierstoffpumpe in Fließrichtung des Schmierstoffs nachgeordnet ist.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist die Schmierstoffleitung 12 Austrittsöff nungen 15 für Schmierstoff auf. Diese Austrittsöffnungen 15 sind derart angeord net, daß eine Spritzbeaufschlagung einer Kontaktfläche zwischen den Nocken 4, 5 und der ihnen zugeordneten Rolle 7 des jeweiligen Nockenfolgers 6 erfolgt. Wie der Fachmann sich aus Fig. 2 entnehmen kann, sind dabei die Durchmesser der Austrittsöffnungen 15 derart ausgebildet, daß sie, ausgehend von dem Eintritt 13 der Schmierstoffleitung 12, sich vergrößern. Somit ist eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung auch der dem Eintritt 13 entferntesten Austrittsöffnungen 15 mit Schmierstoff geschaffen.

Des weiteren ist es vorgesehen, der Schmierstoffleitung 12 eine Schalteinrich tung 16 vorzuordnen. Über diese Schalteinrichtung 16, die beispielsweise als temperatur- oder druckgesteuertes Schaltventil ausgebildet sein kann, kann der Schmierstoffdruck in dieser separaten Schmierstoffleitung 12 vollständig oder zumindest teilweise abgeschaltet werden (siehe Zusammenfassung der Erfin dung). Diese Abschaltung soll insbesondere nach dem Warmlaufen der Brenn kraftmaschine nach ihrer Erst- bzw. Wiederbefeuerung erfolgen, weil dann ohnehin im Zylinderkopfbereich eine ausreichende Schmierung der Kontakt stellen zwischen den Nocken 2, 3 und ihren gegen laufenden Rollen 7 der Nockenfolger 6 durch Ölnebel bzw. anderweitige Spritzschmierung geschaffen ist. Durch diese Maßnahmen gelingt es zum einen, in der Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine die Rollen 7 der Nockenfolger 6 hervorragend zu schmie ren und zu kühlen, weil sich zu diesem Betriebszeitpunkt noch nicht genügend Ölnebel ausgebildet hat und zum anderen, die Förderleistung der Ölpumpe abzusenken. Letztgenannte Maßnahme rührt daher, weil durch den weggefalle nen Verbraucher nicht mehr eine so starke Schmierstoffdruckabsenkung im Schmierstoffkreislauf oberhalb der Schmierstoffpumpe festzustellen ist.

Aus Fig. 1 geht es schließlich hervor, daß die Schmierstoffleitung 12, welche zwischen beiden Nockenwellen 2, 3 parallel zu diesen verläuft, über sich orthogonal zu dieser erstreckende Träger 18 mit Enden 19 auf den Lagerschalen 10 befestigt ist. Denkbar ist jedoch auch eine Befestigung der Schmierstoff leitung 12 über brückenartige und nicht näher bezeichnete Träger zwischen den Nockenwellen 2, 3.

Bezugszeichenliste

1 Ventiltrieb
2 Nockenwelle
3 Nockenwelle
4 Nocken
5 Nocken
6 Nockenfolger
7 Rolle
8 Abstützelement
9 Gaswechselventil
10 Lagerschale
11 Zylinderkopf
12 Schmierstoffleitung
13 Eintritt
14 Steigleitung
15 Austrittsöffnungen
16 Schalteinrichtung
17 Ende
18 Träger
19 Ende

Claims

1. Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung eines Ventiltriebs (1) einer Brenn kraftmaschine, welcher Ventiltrieb (1) besteht aus wenigstens einer Nockenwelle (2 oder 3), deren Nocken (4 oder 5) mit Nockenfolgern (6) im Hubsinn zu sammenwirken und jeder Nockenfolger (6) zumindest einem Gaswechselventil (9) zugeordnet ist, wobei Schmierstoff über Austrittsöffnungen (15) zumindest einer Schmierstoffleitung (12) zwischen eine Kontaktfläche des jeweiligen Nockens (4 oder 5) und seines ihm zugeordneten Nockenfolgers (5 oder 6) gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (15), ausge hend von einem Eintritt (13) für den Schmierstoff in die Schmierstoffleitung (12) in Richtung von dessen gegenüberliegendem Ende (17), mit zunehmendem Durchmesser ausgebildet sind, wobei die Durchmesser eine derartige Größe aufweisen, daß an jeder Austrittsöffnung (15) ein in etwa gleicher Schmierstoff druck vorliegt.

2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierstoffleitung (12) eine Schalteinrich tung (16) vorgeordnet ist, über die mit sinkender Schmierstoffviskosität aufgrund steigender Schmierstofftemperatur eine Drosselung bzw. Abschaltung der Schmierstoffbeaufschlagung der Schmierstoffleitung (12) herstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoffleitung (12) in einem Ventiltrieb (1) mit zwei obenliegenden Noc kenwellen (2, 3) appliziert und zu diesen in etwa parallel sowie zwischen diesen verlaufend angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmier stoffleitung (12) sich orthogonal zu dieser erstreckende Träger (18) aufweist, welche mit ihren Enden (19) an Lagerschalen (10) für die Nockenwellen (2, 3) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nockenfol ger (6) Schlepphebel vorgesehen sind, deren jeweilige Nockenkontaktfläche als wälzgelagerte Rolle (7) hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtung (16) als temperaturgesteuertes Schaltventil ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltein richtung (16) ein druckgesteuertes Schaltventil vorgesehen ist.