ACTUATING MECHANISM FOR INLET OR EXHAUST VALVES OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Valve control mechanism for inlet- or exhaust valves (1, 2) of internal combustion engines with at least one control lever (3, 4) which has a bearing bore (5) with a fixedly inserted bearing bushing (6) and is disposed pivotably over this on a bearing axis (7), which has an inlet bore (26) connected to a lubricating oil supply and at least one inlet duct (27) branching off from this, which duct is connected via throughflow apertures (34, 35) of the bearing bushing (6) and an annular oil distribution duct consisting of two separate chambers to several oil distribution bores (36) branching from this and leading to different lubricating positions and opening into the latter with outlet apertures, which lubricating positions are located on mutually co-operating surfaces (9, 10, 13, 18, 20, 22) of the bearing elements (8, 11, 12, 14, 17, 19, 21, 23) transmitting the force and the movement to and from the control lever (3, 4), characterised in that the annular oil distribution duct is divided into an upper oil distribution chamber (28), from which branch the oil distribution bores (36) leading to the lubricating positions, and a lower oil distribution chamber (29) spatially separated from this, from which at least one lubricating bore (32, 33), and a throughflow aperture (34, 35), passes respectively through the bearing bushing (6) to the bearing axis (7), in such a way that the upper oil distribution chamber (28) is connected to the lubricating oil supply only in the position of the control lever (3, 4) when the valves (1, 2) are open, and consequently with closed outlet apertures at the lubricating positions, and the lower oil distribution chamber (29) on the other hand is always connected via the supply duct (27) of the bearing axis (7) to the lubricating oil supply.

Description: Ventilsteuermechanismus für Ein- bzw. Auslassventile von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Ventilsteuermechanismus für Ein- bzw. Auslassventile von Brennkraftmaschinen mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Ventilsteuermechanismus ist durch die US-PS 3 021 826 bekannt. Bei dieser bekannten Lösung wird den Lagerstellen am Steuerhebel zwar auch nur in einer bestimmten Stellung desselben Schmieröl zugeführt. Das zugeführte Schmieröl kann während der Schmierphase an den Lagerstellen jedoch mehr oder minder stark gedrosselt aus den Lagerspalten austreten, so dass grössere blverluste am Ort der Schmierung und ausserdem eine relativ grosse Verschmutzung im Zylinderkopfdeckel auftritt. Darüber hinaus sind Wartungs- und Einstellmassnahmen bei laufendem Motor infolge des austretenden und unkontrolliert umherspritzenden Schmieröles praktisch nicht bzw. nur unter Inkaufnahme dieses Umstandes durchführbar. Darüber hinaus ist bei dieser bekannten Lösung auch keine befriedigende Schmierung am Ort der Betätigung der Ventilstössel erzielbar, da für die Schmierung dieser Betätigungsflächen praktisch nur das am Lager des Ventilbetätigungselementes austretende und aussen am Betätigungskörper in unkontrollierter Weise ablaufende Lecköl verwendet wird. Es ist zu bezweifeln, ob diese Zufalischmierung den Anforderungen hinsichtlich Langlebigkeit eines derartigen Ventilsteuermechanismus gerecht wird. Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Ven tilsteuermechanismus zu schaffen, bei dem die sich an den miteinander zusammenwflrkenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel übertragenden Lagerelemente befindlichen Schmierstellen taktweise in Abhängigkeit von der Steuerhebelbewegung mit exakt dosierten Schmierölmengen versorgbar sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch einen Ventilsteuermechanismus entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen desselben sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die erfindungsgemässe Aufteilung des ringförmigen blverteilerkanales in eine obere ölverteilerkammer und eine untere blverteilerkammer sowie Ankoppelung der zu den einzelnen Schmierstellen führenden ölverteiler- bohrungen an die obere blverteilerkammer ist gewährleistet, dass letztere nur in einer Stellung des Steuerhebels bei geöffneten Ventilen an die Schmierölversorgung angeschlossen und mit Schmieröl auffüllbar sind. In dieser Stellung des Steuerhebels kann'das in die ölverteilerbohrungen eingespeiste Schmieröl jedoch nicht an den Schmierstellen austreten, da die miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel übertragenden Lagerelemente unter Verschliessung der Schmierölaustrittsöffnungen infolge des Gegendruckes der geöffneten Ventile sowie der nockenbetätigten Schubstange und unter einer we sentlich über dem Schmieröldruck liegenden Pressung satt aneinander anliegen. Die in den blverteilerboh- rungen befindliche Schmierölmenge kann erst in der Stellung des Steuerhebels, nämlich bei geschlossenen Ventilen und nicht betätigter Schubstange an den Lagerspalten der in diesem Falle nicht mehr druckbelasteten LageiElemente aus den nun offenen blverteilerbohrun- gen austreten. Hierdurch ist gewährleistet, dass jeder Schmierstelle nur eine exakt dosierte Schmierölmenge ufÜhrbar und daher gegenüber bekannten Ventilsteuermechanismen eine erhebliche Schmierölverbrauchsreduzierung erzielbar ist. Ausserdem ist durch die geringen, exakt dosierten Schmierölmengen an den einzelnen Schmierstellen ein unkontrolliertes Austreten von Schmieröl weitgehend verhindert, so dass Wartungs- und Einstellmassnahmen jederzeit auch bei laufendem Motor durchführbar sind. Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch Teile eines Ventilsteuermechanismus bei geschlos senen Ventilen, Fig. 2 die Teile des in Fig. 1 gezeigten Ventilsteuermechanismus in einer Stellung bei offenen Ventilen. Gleiche oder einander ähnliche Bauteile oder Teile hiervon sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der in den Figuren gezeigte Ventilsteuermechanismus dient zu Betätigung von zwei Auslassventilen 1 und 2 einer Brennkraftmaschine. Die beiden nicht dargestellten Einlassventile der Brennkraftmaschine sind durch einen mit diesem baugleichen oder ähnlich ausgebildeten Ventilsteuermechanismus betätigbar. Der dargestellte Ventilsteuermechanismus besteht aus zwei Steuerhebeln 3 und 4, von denen jeder eine Lagerbohrung 5 mit fest eingesetzter Lagerbuchse 6 aufweist und mittels dieser schwenkbar auf einer Lagerachse 7 angeordnet ist. Die beiden Lagerachsen 7 sind jeweils ortsfest an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und dort an nicht dargestellten Lagerböcken befestigt. Der erste Steuerhebel 3 besitzt räumlich beabstandet von der Lagerachse 7 einen fest in einer Bohrung eingesetzten Lagerzapfen 8 mit gewölbter Lagerfläche 9, an deren Aussenform eine Lagerschale 10 angepasst ist, die stirnseitig an einer Schubstange 11 angeordnet ist. Letztere wirkt mit einer nicht dargestellten Nockenwelle zusammen und ist durch einen Nocken der selbe axial zur Verschwenkung des Steuerhebels 3 auslenkbar. Darüber hinaus ist am ersten Steuerhebel-3 ein weiterer Lagerzapfen 12 angeordnet, der ebenfalls räumlich von der Lagerachse 7, dem Lagerzapfen 8 jedoch gegenüberliegend beabstandet, in einer Aufnahmebohrung befestigt ist. Dieser Lagerzapfen 12 besitzt eine kugelförmige Lagerfläche 13, an deren Aussenform eine mit dieser zusammenwirkende Lagerschale einer Kalotte 14 angepasst ist, die mit einer der Lagerschale gegen überliegenden Stirnfläche 15 mit einer Stirnfläche am Ventilstössel 16 des Auslassventiles 1 zur Betätigung desselben zusammenwirkt. Neben dem zweiten Kugelzapfen 12 ist in grösserem Abstand von der Lagerachse 7 am Steuerhebel 3 noch ein dritter Lagerzapfen 17 in einer Bohrung fest eingesetzt. Dieser dritte Lagerzapfen 17 besitzt ebenfalls eine kugelförmige Lagerfläche 18, an die eine mit ihr zusammenwirkende Lagerschale einer Kalotte 19 angepasst ist. Letztere ist mit einer der Lagerschale gegenüberliegenden Gleitfläche 20 querbeweglich auf einer zugehörigen Gleitfläche am zweiten Steuerhebel 4 gelagert. Der Lagerzapfen 17 und die Kalotte 19 dienen zur Bewegungsübertragung vom ersten Steuerhebel 3 bei Verschwenkung desselben durch die Schubstange 11'auf den zweiten Steuerhebel 4, mithin zu dessen synchroner Verschwenkung um dessen Lagerachse 7. In einer Bohrung des zweiten Steuerhebels 4 ist ein Lagerzapfen 21 befestigt, der im wesentlichen gleich ausgebildet ist wie der zweite Lagerzapfen 12 am ersten Steuerhebel 3 und eine kugelförmige Lagerfläche 22 besitzt, an deren Aussenform eine Lagerschale einer Kalotte 23 angepasst ist. Letztere ist um den Kugelzapfen verschwenkbar und-wirkt mit einer der Lagerschale gegenüberliegenden Stirnfläche 24 auf eine Stirnfläche am Ventilstössel 25 des zweiten Auslassventiles 2 zu dessen Betätigung ein. Die Lagerelemente am jeweiligen Steuerhebel 3 bzw. 4 sowie die Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom jeweiligen Steuerhebel übertragenden Lagerelemente sind durch die nachfolgend beschriebene erfindungsgemässe Schmiereinrichtung mit Schmieröl versorgbar. Jede der beiden Lagerachsen besitzt eine zentrale, eingangsseitig an eine nicht dargestellte Schmierölversorgung angeschlos-sene Zulaufbohrung 26 und einen hiervon abzweigenden, radial zu ihrer Umfangsfläche führenden Zulaufkanal 27. Darüber hinaus ist in jedem der beiden Steuerhebel 3 und 4 ein ringförmiger blvertei- lerkanal in eine, obere blverteilerkammer 28 sowie eine räumlich von dieser getrennte untere Ölverteilerkammer 29 aufgeteilt. Die beiden Olverteilerkammern 28, 29 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine an zwei Umfangsstellen durch Stege 30 und 31 unterbrochene Radialnut in der Lagerbuchse 6 gebildet und aussen jeweils durch die Wand der zugehörigen Lagerbohrung 5 im Steuerhebel 3 bzw. 4 begrenzt. Von jeder oberen blverteilerkammer 28 führt jeweils wenigstens eine Schmierbohrung 32 und von jeder unteren blverteiler- kammer 29 jeweils wenigstens eine Schmierbohrung 33 durch die Lagerbuchse 6 zur jeweiligen Lagerachse 7; ausserdem führt von der jeweiligen oberen blverteiler- kammer 28 eine Durchlassbohrung 34 sowie von der jeweiligen unteren blverteilerkammer 29 eine Durchlassbohrung 35 durch die Lagerbuchse 6 zur jeweiligen Lagerachse 7. Darüber hinaus führen jeweils nur von der oberen Ölverteilerkammer 28 abzweigende Ölvertei- lerbohrungen 36 durch den Steuerhebel und die daran angeordneten Lager zapfen und münden mit ihren Austritts öffnungen an den verschiedenen Schmierstellen ein, die sich an den vorstehend beschriebenen, miteinander zusammenwirkenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel 1 bzw. 2 übertragenden Lagerelemente befinden. Um einen Schmieröldurchtritt von den Lagerschalen der drei Kalotten 14, 19 und 23 zu den Schmierstellen an deren gegeüberliegenden Stirnflächen 15, 20 und 24 sowie an den Stirnflächen der beiden zu betätigenden Ventilstössel 16, 25 und der Gleitfläche am zweiten Steuerhebel 4 zu ermöglichen, ist in jeder Kalotte 14, 19 und 23 eine Durchlassbohrung 37 eingeformt. Die beiden Durchlassbohrungen 34 und 35 zur oberen bzw. unteren Ölverteilerkammer 28 bzw. 29-sind nun derart in Bezug auf den Zulaufkanal 27 in der Lagerachse 7 angeordnet, dass die untere Ölverteilerkammer 29 und damit deren wegführende Schmierbohrungen 33 in jeder Stellung der Steuerhebel 3 bzw. 4 über die Durchlassbohrung 35 an den Zulaufkanal 27 in der jeweiligen Lagerachse 7 und damit an die Schmierölversorgung angeschlossen ist, während die obere Ölverteilerkammer 28 mit den von ihr wegführenden Schmierbohrungen 32 und blver- teilerbohrungen 36 nur in jener Stellung der Stellhebel 3 bzw. 4 bei offenen Ventilen 1 und 2 - entsprechend Fig. 2 - über die Durchlassbohrung 34 an den Zulaufkanal 27 in der jeweiligen Lagerachse 7 und damit an die Schmierölversorgung angeschlossen sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind in geöffneter Stellung der Ventile 1 und 2 die Austrittsöffnungen der Ölverteilerbohrungen 36 an den Schmierstellen durch die dort infolge der Krafteinwirkung der Schubstange 12 sowie der beiden Ventilstössel 16 und 25 an den miteinander gepaarten Lagerflächen herrschenden Flächenpressungen verschlossen, so dass kein Schmieröl an die betreffenden Schmierstellen austreten kann und die Ölverteilerbohrungen 36 sowie die Durchlassbohrungen 37 in den drei Kalotten 14, 19-und 23 in dieser Phase nur mit Drucköl aufgefüllt werden. Ausserdem werden in dieser Phase über die von der oberen Ölverteilerkammer 28 wegführenden Schmierbohrungen 32 die miteinander gepaarten Lagerflächen an der Lagerbuchse 6 und der zugehörigen Lagerachse 7 mit Drucköl versorgt. Nach dem Schliessen der Ventile, mithin nach einem Über- gang der Teile des Ventilsteuermechanismus von einer Stellung gemäss Fig. 2 nach einer Stellung gemäss Fig. 1, sind die besagten Flächenpressungen an den miteinander zusammenwirkenden Lagerteilen wegen des in Fig. 1 mit S bezeichneten Ventilspieles nicht mehr vorhanden, so dass sich das in den Ölverteilerbohrungen 36 sowie den Durchlassbohrungen37 der Kalotten 14, 19, 23 gespeicherte Schmieröl infolge der in dieser Phase wieder von der Schmierölversorgung abgetrennten Durchlassbohrung 34 entspannt. Diese Entspannung ist mit einer kleinen Volumenausdehnung des aufgespeicherten Schmieröles verbunden, die bewirkt, dass geringe ölmengen, die einerseits zur Schmierung ausreichen, andererseits aber kein Spritzen verursachen, an den einzelnen Schmierstellen austreten und sich in die Spiel-Spalte S zwischen den Flächen der miteinander gepaarten Lagerelemente verteilen. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Teile des Ventilsteuermechanismus ist nur die untere Ölverteilerkammer 29 über die Durchlassbohrung 35 an die Ölversorgung angeschlossen, so dass in dieser Phase Schmieröl über die abzweigenden Schmierbohrungen 33 an die miteinander gepaarten Flächen der Lagerbuchse 6 und der Lagerachse 7 gelangt. Die resultierende Abtriebskraft des eindringenden Schmieröles überlagert sich dabei der Gewichtskraft des jeweiligen Steuerhebels 3 bzw. 4, wenn, wie im vorliegenden Falle, die Abtriebskraft des eintretenden Schmieröles etwa zehnmal so gross tat wie die ewleWerk= SO ist diese Kraft in der Lage, eine Pumpbewegung des Steuerhebels anzuregen. Die untere Ölverteilerkammer 29 stellt in dieser Phase demnach eine Ölquelle zur Ölversorgung des Lagers zwischen Lagerwelle und Lagerbuchse dar. Bei Umschlagen der Lagerbelastung - im vorliegenden Falle bei Öffnen der Ventile 1 und 2 - wird aus der Ölquelle eine Öl- senke, da das zwischen Lagerwelle und Lagerbuchse befindliche Öl nur durch die Schmierbohrungen 33 in die untere Ölverteilerkammer 29 abgedrängt werden kann. Der Druck beim Zurückdrängen des Schmieröles in die blver- teilerkammer steigt logarithmisch an und erreicht rasch sehr hohe Werte, wodurch eine Rückstromsperre gegeben ist. Hi-erdurch ist eine gesicherte Tragfähigkeit des Lagers für den jeweiligen Steuerhebel gewährleistet. Der vorstehend beschriebene Schmierzyklus wiederholt sich bei jedem Öffnen bzw. Schliessen der Ventile.

Claims: Patentansprüche: 1. Ventilsteuermechanismus für Ein- bzw. Auslassven- tile von Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Steuerhebel, der eine Lagerbohrung mit fest ein gesetzter Lagerbuchse aufweist und über diese schwenkbar auf einer Lagerachse angeordnet ist, die eine an eine Schmierölversorgung angeschlosse ne Zulaufbohrung und wenigstens einen hiervon ab zweigenden Zulaufkanal besitzt, der über Durchlass bohrungen der Lagerbuchse und einen ringförmigen Ölverteilerkanal an mehrere von diesem abzweigende, zu verschiedenen Schmierstellen führende und in letztere mit Austrittsöffnungen einmündende Öl- verteilerbohrungen angeschlossen ist, welche Schmierstellen sich an miteinander zusammenwir kenden Flächen der die Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel übertragenden Lagerelemente be finden, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Ölverteilerkanal in eine obere Ölverteilerkammer (28), von der die zu den Schmierstellen führenden Ölverteilerbohrungen (36) abzweigen, und eine räum lich von dieser getrennte untere Ölverteilerkammer (29). aufgeteilt ist, von denen durch die Lagerbuch se (6) jeweils wenigstens eine Schmierbohrung (32, 33) sowie eine Durchlassbhrung (34, 35) zur Lager achse (7) wegführt, derart; dass die obere blvertei- lerkammer (28) nur in der Stellung des Steuerhebels (3', 4) bei offenen Ventilen (1, 2), mithin bei verschlossenen Austrittsöffnungen an den Schmier stellen, die untere Ölverteilerkammer (29) hinge gen ständig über den Zulaufkanal (27) der Lager achse (7) an die Schmierölversorgung angeschlossen ist. 2. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ölverteilerkammern (28, 29) durch eine, an zwei Umfangsstellen durch Stege (30,31) unterbrochene Radialnut in der Lager buchse (6) gebildet und aussen durch die Wand der Lagerbohrung (5) im Steuerhebel (3, 4) begrenzt sind. 3. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu schmierenden, Kraft und Bewegung zum und vom Steuerhebel (3, 4) übertragen den Flächen (9, 13, 22) an wenigstens einem Lager zapfen (8, 12, 17, 21) und einem mit diesem zusam menwirkenden Kraft- und Bewegungsübertragungsele ment (11, 14, 16,19, 23, 25) zur Ventilbetätigung angeordnet sind. 4. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung zweier auf je einer Lagerachse (7) angeordneter, getrieblich aneinander gekoppelter Steuerhebel (3, 4) ein erster Lagerzapfen (8) am ersten Steuerhebel (3) lagerseitig gepaart ist mit einer Lagerschale (10) an einer nockenbetätigten Schubstange (11), je ein Lagerzapfen (12, 21) am ersten und zweiten Steuerliebel {3,bzw. 4) lagerseitig gepaart ist mit einer Lagerschale einer mit einer weiteren zu schmierenden Stirnfläche (15, 24) auf einen Ven tilstössel (16, 25) einwirkenden Kalotte (14, 23), ein weiterer Lagerzapfen (17) am ersten Steuerhe bel (3) gepaart ist mit einer Lagerschale einer am zweiten Steuerhebel (4) beweglich angeordneten Kalotte (19),und dass die Gleitflächen (9, 13, 18) der drei Lagerzapfen (8, 12, 17) am ersten Steuer hebel (3) sowie deren zugehörige Lagerschalen über Ölverteilerbohrungen (36) im ersten Steuer hebel (3) sowie die Gleitfläche (22) am Lager zapfen (21) des zweiten Steuerhebels (4) und des sen zugehörige Lagerschale über blverteilerbohrun- gen (36) im zweiten Steuerhebel (4) mit SchmierÖl versorgbar sind. 5. Ventilsteuermechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Lagerschale und die dieser gegenüber liegende Stirnfläche (15, 20, 24) der jeweiligen Kalotte (14', 19, 23) durch eine Öldurchlassbohrung .(37)'miteinander verbunden sind, die nur in der Stellung des Steuerhebels (3, 4) bei offenen Ven tilen (1, 2) an die durch den zugehörigen Lager zapfen (12, 17, 21) führende Ölverteilerbohrung (36) angeschlossen mit Schmieröl füllbar ist und diese raummässig begrenzte Ölmenge in der Stellung, des Steuerhebels (3, 4) bei geschlossenen Ventilen (1, 2) in den Ventilspiel-Spalt (S) zwischen die Stirnfläche (15, 24) an der jeweiligen Kalotte (14, 19, 23) und Stirnfläche am Ventilstössel (16, 25) bzw. Gleitfläche am zweiten Steuerhebel (4) abgibt.

Inventors: HITZIGER, HUBERT
Applicants: M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NURNBERG AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: F01L1
IPC codes: F01M1, F01M11, F01L1, F01M9