DE1923782A1

DE1923782A1 - Schwinghebel- und Federanordnung fuer ein nockengesteuertes Ventil einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1923782A1
Application number: DE19691923782
Authority: DE
Inventors: Sherbinsky Mark Fort Wayne
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1968-06-24
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1970-01-29
Also published as: US3508528A

Description

8 München 5, den 9. Hai 1969 s* μ /Λ /V / Erhardtstraße 11 n^. L-atl U. sZacpke _{Telefon 240675} i/S 1 Q ? Q 7 Q

Patentanwälte I C* Z. O / O

International Harvester Company
401, Forth Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (Y.St.A.)

Schwinghebel- und Federanordnung für ein nockengesteuertes. Ventil einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Schwinghebel- und Federanordnung für ein nockengesteuertes Ventil einer Brennkraftmaschine. Solche Schwinghebel und Federn dienen bekanntlich dazu, die Yentile einer Brennkraftmaschine auf- und abzubewegen, um sie in die Schließstellung bzw. in die Offenstellung zu bringen. Bei den bekannten Bauarten liegen die Schwinghebel gegen das obere Ende der Yentilspindel an. Diese Anordnung benötigt vor allem in der Höhe erheblichen Raum, der eingespart werden könnte, wenn es gelänge, die Schwinghebel in anderer Weise an der Yentilspindel angreifen zu lassen. Die die Yentile in die Schließstellung drückenden Federn sind im allgemeinen als Schraubenfedern ausgebildet, die gleichfalls nahe am oberen Ende der Yentilspindel angreifen und die gleichfalls zusätzlichen Raum beanspruchen. Auch als Torsionsfedern oder Haarnadelfedern kommen diese Federn zur Verwendung, die dann beiderseits einer Yentilspindel angeordnet sind, wobei jede Feder aus zwei in axialer Verlängerung liegenden, in zueinander entgegengesetzter ,Steigung verlaufenden Federteilen besteht, deren Außenwindungen durch einen etwa U-förmig verlaufenden Bügel verbunden sind, der auf der von den Windungen abgelegenen Seite mit einem auf der Ventil-

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spindel angeordneten Teller verbunden sind. Die hierdurch erreichbare Bauhöhenminderung ist aber nur unbeträchtlich.

Um zu einer merklichen Minderung der Bauhöhe zu gelangen, bedarf es vor allem einer andersartigen Anordnung der Schwinghebel und, möglichst in Ergänzung hierzu, auch einer andersartigen Anordnung der Federn, was auch eine neuartige Führung der 'Ventilspindeln zur Toraussetzung hat.

Eine zu einer merklichen Minderung vor allem der Bauhöhe führende lösung besteht gemäß der .Erfindung darin, daß für die Ventilspindel zwei auf axialem Abstand voneinander angeordnete Führungen vorgesehen sind, zwischen denen etwa an einem mittleren Teil der Spindel der unterhalb der, Nockenwelle und quer zu die-ser angeordnete, das Ventil in die Offenstellung drückende Schwinghebel angreift, dessen anderes Ende schwingbar gelagert wird.

Bevorzugt greift hierbei die das Ventil in Schließstellung drückende Feder zwischen den Führungen etwa an einem mittleren Teil der Yentilspindel an und zwar zweckmäßig mittels eines Armteils.

Vorzugsweise ist die Feder als Torsionsfeder ausgebildet und weist wenigstens zwei auf axialem Abstand voneinander angeordnete Schraubenwindungen auf, die durch eine den an der Ventilspindel angreifenden Armteil darstellende Querverbindung miteinander verbunden sind. Die Schraubenwindungen liegen hierbei zweckmäßig etwa rechtwinklig" zur Nockenwelle. Eine gute Angriffsfläche dieser Querverbindung an der Ventilspindel ergibt.sich dadurch, daß diese Querverbindung als etwa U-förmiger, sich quer zur nockenwelle erstreckender Bügel ausgebildet ist, zwischen dessen U-Schenkel der Schwinghebel angeordnet ist.

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In bevorzugter Ausführung weist die Torsionsfeder eine Mehrzahl von auf axialem Abstand voneinander angeordnete Schraubenwindungen auf, die je durch eine Querverbindung miteinander verbunden sind, und zwischen diesen Schraubenwindungen sind die Gelenkanordnungen der Schwinghebel angeordnet, wobei sich die Querverbindungen und die Schwinghebel im wesentlichen quer zur Mittelachse der Nockenwelle erstrecken. An der Ventilspindel können Tellerscheiben befestigt sein, gegen welche oberseitig das freie Ende des oder der Schwinghebel und unterseitig die Querverbindung der Feder bzw. der Pedern anliegen.

Bei einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei nockengesteuerten Ventilen ist dann eine die vorgenannten Merkmale aufweisende Schwinghebel- und Federanordnung vorgesehen^ wobei die Schwinghebel beidseitig zu der durch die Nockenwelle und zwischen den Ventilen zu legenden vertikalen Ebene gelenkig gelagert sind und sich quer zur Nockenwelle zwischen den auf Abstand voneinander in zur Nockenwelle rechtwinkligen Ebene verlaufenden Schraubenwindungen der Federn erstrecken.

Ein Ausfülirungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht; in dieser ist

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen zwei Ventile umfassenden Abschnitt eines Motorzylinderkopfes,

Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1

Fig. 4 und. 5 Ansichten von Einzelteilen,teilweise im Schnitt«

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Yon den an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine üblicherweise in Mehrzahl vorhandenen Einlaß- und Auslaßventilen sind auf der Zeichnung ein Einlaßventil 12 und ein Auslaßventil 14 dargestellt, die, gesteuert von einer Nockenwelle 19 im Zusammenwirken mit Schwinghebelarmen 24 und 26 und Federn 28 und 30 in "bekannter Weise eine 'hin- und hergehende Bewegung ausführen und sich dabei aus einer Schließstellung in eine Offenstellung und zurück bewegen. Ein Deckel 16 von etwa ü-förmigem Querschnitt überdeckt den Zylinderkopf und ist an diesem durch Schraubenbolzen 17 befestigt. Innenseitig weist dieser Deckel eine Anzahl lagerflächen 18 auf, gegen welche sich die Nockenwelle 19 * anlegt, deren Nocken, von denen in H¹Ig. 1 zwei dargestellt und mit 20 und 22 bezeichnet sind, über die Schwinghebel 24, 26 die Ventile 14 und 12 betätigen, nämlich sie in die Offenstellung drücken, während diese durch die Federn 28, 30 in die Schließstellung verlagert werden können.

Für jede Ventilspindel ist eine doppelte Führung vorgesehen, so für die Spindel 15 des Ventils 14 die Führungen 32 und und für die Spindel 13 des Ventils 12 die Führungen 36 und Die oberen Führungen 32 und 36 sind etwa L-förmig mit nach innen und oben gerichteten kurzen Schenkeln 33» 37 ausgebildet. Sie sind mit einem Lagerfutter versehen, wie in Fig.2 bei 38A vermerkt ist. Die unteren Führungen 34, 38 befinden sich auf Abstand von den oberen Führungen. Die Zahl dieser Führungen entspricht der Anzahl der im Zylinderkopf enthaltenen Ventile. Die Führungen stellen mit dem Zylinderkopf eine Einheit dar. Die Mittelachse der Nockenwelle 19 liegt unter den oberen Enden der Ventilspindeln 13 und 15. Der die Nockenwelle mit den Flächen 18 nach oben hin abstützende Deckel überdeckt mit seiner Innenfläche 40 auf Abstand die oberen Enden der Ventilspindeln 13 und 15·

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Mit den Ventilspindeln sind zwischen ihren Führungen Teller oder Flansche 42 und 44 verbunden, gegen welche die gegabelten Enden der Schwinghebel 26, 24 anliegen. Unmittelbar unterhalb dieser Flansche tragen die Ventilspindeln außerdem Federscheiben oder Teller 46 und 48, gegen welche die Federn 28 und 30 anliegen. Die Befestigung der Federteller 46, 48 an den Ventilspindeln erfolgt auf die in Fig. 4 "veranschaulichte Weise, nämlich mittels einer vertikal geteilten Hülse 47.

Die Schwinghebel 24 und 26 sind quer zur Mittelachse der Nockenwelle 19 und unterhalb dieser angeordnet. Ihr eines Ende liegt zur Ermöglichung einer gelenkigen Bewegung auf kugelförmigen Flächen 50 und 52 auf, die sich im-gezeichneten Beispiel im wesentlichen in linie mit den Ventilen befinden. Von dieser Gelenkverbindung aus erstrecken sich die Schwinghebel quer zur Hockenwelle und unter dieser hindurch. Ihre entgegengesetzten Enden laufen in eine Säbel bzw. 56 aus, mit der sie auf die Oberseiten der Teller oder Flansche 44» 42 aufliegen und diese niederdrücken, wenn der betreffende Hebel durch die Nockenwelle nach unten gedrückt wird. Dadurch, daß die Schwinghebel etwa in halber Höhe an den Ventilspindeln angreifen, verringern sich die Raumverhältnisse gegenüber einer Bauart, bei der die Schwinghebel gegen deren obere Enden anliegen.

Die beiden Federn 28 und 30 haben die gleiche Raumform; doch sind sie um" 180°.verdreht zueinander und miteinander verschlungen angeordnet. Wenn somit nachfolgend die Feder 28 erläutert wird, so betrifft diese Beschreibung zugleich auch die Feder 30, bei der die gleichen Teile mit dem Zusatz "A" versehen sind. Die Zahl der Federn entspricht der Anzahl der

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im Zylinderkopf enthaltenen Ventile. Wie nachfolgend erläutert, wirkt jede Feder, auf zwei Ventile und jedes Ventil unterliegt der Einwirkung von Armteilen von zwei Federn.

Die nachfolgend erläuterte Feder 28 besteht aus einem federnden Draht, der mit drei auf Abstand voneinander angeordneten und im wesentlichen axial ausgerichteten schraubenförmigen Windungen 58, 60, 62 versehen ist, von denen die Windung 60 mittig gegenüber den beiden Außenwindungen 58, 62 liegt. An die mittlere Windung 60 schließt als Übergang zu den außenliegenden Windungen 58 und 62 je ein im wesentlichen U-förmig gebogener und sich quer erstreckender Verbindungsteil 64 und 66 an, dessen Querschenkel mit 68 bzw. 70 bezeichnet ist. Die außenliegenden Windungen 58 und 62 des Federdrahtes laufen in freie Enden 72 und 74 aus, über welche die Feder 28 im Zylinderkopf verankert wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist das freie Ende 72 der Feder 28 in der Öffnung 76 und das freie Ende 74A der Feder 30 in der Öffnung 78 verankert.. Diese Ankerenden wirken als Widerlager für sich in den Federn auswirkende Verwindungskräfte. Die Federn sind durch geeignete Anordnung der zur Aufnahme der Ankerenden dienenden Öffnungen vorgespannt, um für die Ventile die erforderliche Hubkraft zu geben. Der Zylinderkopf weist eine Mehrzahl von Höhlungen 80 und 82 auf, die zu beiden Seiten der nockenwelle in Anpassung an die Windungen der Federn vorgesehen sind.

Der Querschenkel 70 der Feder 28 und der Querschenkel 68A~ der Feder 30 liegen gegen die Unterseite des Federtellers 46 der Ventilspindel 15 an und drücken das Ventil H in die Schließstellung. Der Querschenkel 7OA der Feder 30 und der

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Querschenkel 63 der Feder 28 liegen gegen die Unterseite des Federtellers 4-8 der Ventilspindel 13 an und drücken das Ventil 12 in die Schließstellung. Somit liegt der Querschenkel 68 gegen den nach innenzu gelegenen Teil des Federtellers 4-8 der Ventilspindel 13 und der Querschenkel 7OA &egen die gegenüberliegende nach außenzu gelegene Seite dieses Federtellers an. In entsprechender Weise wirkt der Querschenkel 68A auf den nach innenzu gelegenen Teil der Tellerscheibe 46 der Ventilspindel 15 und der Querschenkel 70 aufden gegenüberliegenden, nach" außenzu gelegenen Teil dieser Tellerscheibe. Es wirken also sowohl die Schwinghebel als auch die Arme der Federn auf die Ventilspindeln, und zwar auf den mittleren Teil der Spindel. Die Schwinghebel üben über die Teller oder Flansche 42, 44 einen Druck nach unten aus und. führen dadurch die Ventile in die Offenstellung, während die Federn einen nach oben gerichteten \ Druck gegen die Federteller 46 und 48 ausüben und dadurch die Ventile in die Schließstellung drücken. Durch eine solche Einwirkung der Schwinghebel und der Federn auf die Ventilspindeln wird die Höhe des Zylinderkopfes wesentlich verringert und durch die Anordnung der Hebel und der Federn unter der Nockenwelle und zwischen den Ventilen wird der für die lage der Ventile und deren Betätigungsmittel erforderliche Raum verkleinert.

In Betrieb wird das Ventil 12 durch den vom Nocken 20 gesteuerten Schwinghebel 24 in die Offenstellung gebracht. Der Schwinghebel 24 wälzt sich hierbei auf dem Kugelgelenk 50 ab und drückt auf die an der Spindel 13 angebrachte Scheibe 44. Durch die hierdurch verursachte Spindelverlagerung wird auch der sich quer erstreckende Verbindungsteil der Feder 28 nach unten bewegt, und dadurch entsteht* in den

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Yindungen 60 und 62 dieser Feder eine Biegespannung. Im Hinblick auf die Richtung der Drahtwindung 60 übt der mit dem Yentil 14 in Wirkverbihdung stehende Verbindungsteil eine nach oben gerichtete Hubkraft auf das Yentil 14 aus, wodurch dieses kräftig in eine Schließstellung"gedrückt wird. Die bei Bewegung nach unten erfolgende Überführung des Yentils 12 in die Offenstellung bewegt den Verbindungsteil 66A der Feder 50 nach unten und verstärkt dadurch die Biegespannung in den Windungen 58Aund 6OA, wodurch der Verbindungsteii 64A über den Yerbindungsteil 66 eine zusätzliche Hubkraft auf das Yentil 14 ausübt.

Wenn die -Nockenwelle umläuft, um das Yentil 14 zu öffnen, tritt im wesentlichen die gleiche Folge der Zustände ein. In diesem Fall wird bei der nach unten erfolgenden Öffnungsbewegung für das Yentil 14 eine zusätzliche Biegespannung ■ in den Windungen 62A und 6OA der Feder 30 und in den 'Windungen 58 und 60 der Feder 28 erzeugt. Der mit dem Ventil in Wirkverbindung stehende Yerbindungsteil 66A drückt dann dieses Ventil kräftig in seine Schließstellung. Der beim Öffnen des Ventils 14 mitgenommene Yerbindungsteil 66 der Feder 28 verstärkt die Biegespannung der Windung 60, was zur Folge hat, daß der Yerbindungsteil 64 das Ventil 12 mit umso größerer Kraft in die Schließstellung drückt.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

1923732 Patentansprüche

1.1 Schwinghebel- und Federanordnung für ein nockengesteuertes Tentil einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ventilspindel zwei auf axialem Abstand voneinander angeordnete Führungen Torgesehen sind, zwischen denen etwa an einem mittleren Teil der Spindel der unterhalb der Nockenwelle und quer zu dieser angeordnete, das Yentil in die Offenstellung drückende Schwinghebel angreift,.dessen anderes Ende schwingbar gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Tentil in die Schließstellung drückende Feder zwischen den Führungen etwa an einem mittleren Teil der Yentilspindel angreift.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit einem Armteil an der Yentilspindel ■angreift.

4-, Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Feder als Torsionsfeder ausgebildet ist und wenigstens zwei auf axialem Abstand voneinander angeordnete Schraubenwindungen aufweist, die durch eine den an der Yentilspindel angreifenden Armteil darstellende Querverbindung miteinander verbunden sind.

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BAD ORIGINAL

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwindungen etwa rechtwinklig zur Nockenwelle liegen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindung als etwa U-förmiger, sich quer zur Nockenwelle erstreckender Bügel ausgebildet ist, zwischen dessen U-Schenkel der Schwinghebel angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

k daß die Tellerfeder eine Mehrzahl von auf axialem Abstand voneinander angeordnete Schraubenwindungen aufweist, die je durch eine Querverbindung miteinander verbunden sind, und daß zwischen diesen Schraubenwindungen die Gelenkanordnungen der Schwinghebel angeordnet sind, wobei sich die Querverbindungen und die Schwinghebel im wesentlichen quer zur Mittelachse der Nockenwelle erstrecken.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Yentilspindel Tellerscheiben befestigt sind,, gegen welche oberseitig das freie Ende des oder der Schwinghebel und unterseitig die Querverbindungen der Feder oder Federn anliegen»

9.'Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei nockengesteuerten Yentilen, gekennzeichnet durch eine Schwinghebel- und Federanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schwinghebel beidseitig zu der durch die Nockenwelle und zwischen den Yentilen zu legenden vertikalen Ebene schwingbar gelagert sind und sich quer zur nockenwelle zwischen den auf Abstand voneinander in zur !Tockenwel]enechse rechtwinkligen Ebene verlaufenden Schraubenwindungen der Federn erstrecken.

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Le e rs e i t e