DE3302194A1

DE3302194A1 - Vorrichtung zur betaetigung von einlass- und auslassventilen bei einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3302194A1
Application number: DE19833302194
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Okazaki Aichi Saito; Yoshio Toyota Aichi Sasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-01-25
Filing date: 1983-01-24
Publication date: 1983-08-18
Also published as: GB2115068A; GB8301842D0; JPS58126409A; DE3302194C2; US4539953A; GB2115068B

Description

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3302194 Dipl.-lng. K Grams

Bavariaring 4, Postfach 20240: 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent Müncher

24. Januar 1983

DE 2744 case TYT-3824-DE

Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Toyota-shi, Japan

Vorrichtung zur Betätigung von Einlaß- und Auslaßventilen bei einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Brennkraftmaschine mit einem zusätzlich zum Haupteinlaß- und Hauptauslaßventil angeordneten Hilfseinlaß- oder Auslaßventil (oder Ventilen) für jeden Zylinder und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Betätigung der Ventile.

Seit kurzem sind mehrere Einlaßventile bzw. mehrere Auslaßventile bei Brennkraftmaschinen vorgesehen, um die Motorleistung zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Bei diesen Vorrichtungen ist zusätzlich zum Haupteinlaß und Hauptauslaßventil ein (oder zwei) Hilfseinlaß- oder Auslaßventil für jeden Zylinder vorhanden. Eine bekannte Vorrichtung zur Betätigung dieser Ventile ist ein zweiter bzw. Zwillingsnockenwellenantrieb, wobei zusätzlich zur Nockenwelle für die herkömmlichen Haupteinlaß- und Auslaßventile eine Nockenwelle für das Hilfsventil vorgesehen ist. Ein Zwillingsnockenwellenantrieb

F/22

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erhöht jedoch nicht nur die Anzahl von Nockenwellen, sondern ist auch wesentlich größer und teurer. Dies kommt besonders bei einem Motor mit einer keilförmigen Brennkammer zum Tragen, da hier nicht genügend Platz zur Anordnung einer zweiten (Hilfs-Nockenwelle vorhanden ist. Ein verbesserter Antriebsmechanismus für die Ventile ist deshalb erforderlich.

Andererseits ist es bekannt, die Ventile durch eine einzige Nockenwelle zu betätigen. Dieser bekannte Antrieb benötigt jedoch zwei Schwinghebelachsen. Deshalb ist er ebenfalls komplex, groß und teuer, ähnlich wie der Zwillingsnockenwellenantrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der oben erwähnten Nachteile eine Vorrichtung zu schaffen, die mit einer einzigen Nockenwelle und ohne Schwinghebelachse eine Vielzahl von Ventilen bei einer Brennkraftmaschine antreibt bzw. betätigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend ausführlich beschrieben. Es zeigen: . _{

Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betätigung von Einlaß- und Auslaßventilen,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang Linie II-II in Fig. 1,

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Fig, 3 eine Teilansicht eines freien Endes eines

Schwinghebels, gesehen von der Richtung III in Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer in den Fig. 1 und 2 gezeigten Haltefeder,

Fig. 5 eine Frontansicht von Fig. 4,

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Haltefeder,

Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VIII in

Fig. 7,

Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch Haltefedern gemäß den Fig. 6 bis 8 verwendet sind,

und

Fig. 10 eine Teilansicht ähnlich Fig. 2, wobei jedoch Haltefedern gemäß den Fig. 6 bis 8 verwendet sind.

Ein Haupteinlaßventil 1, ein Hilfseinlaßventil (3. Ventil) 5 und ein Hauptausiaßventil 3 sind wechselweise auf gegenüberliegenden Seiten einer Nockenwelle 17 angeordnet,

d. h. in Draufsicht im Zickzack, wie Fig. 1 zeigt. Diese Ventile 1, 3 und 5 sitzen jeweils in einer Haupteinlaßöffnung 21, einer Hauptauslaßöffnung 23 und einer Hilfseinlaßöffnung 25, wie Fig. 2 zeigt, und öffnen und schließen die entsprechend zugeordneten Öffnungen, die sämtlich in eine in einem Zylinder 10 definierte Brennkammer 20

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1 offen und jeweils mit einem Haupteinlaßkanal 31, einem Hauptauslaßkanal 33 und einem Hilfseinlaßkanal 35 verbunden sind. Die Brennkammer 20 kann jede Form haben, z.B. eine keilförmige oder eine halbkugelförmige Form. Ventil-Schäfte la, 3a und 5a der Ventile 1, 3 und 5 sind in jeweiligen Schaftführungen 41, 45 usw. (nicht gezeigt )_y die an einem Zylinderkopf 30 befestigt sind, gleitend gelagert. Die Ventile 1, 3 und 5 werden ständig durch entsprechende RUckzugsfedern 51, 55 usw. (nicht gezeigt) in ihre geschlossenen Stellungen gedruckt. Die oben erwähnte Anordnung ist typisch für eine Brennkraftmaschine mit 3 Ventilen.

Erfindungsgemäß sind Nocken 61, 63 und 65 zur Betätigung der entsprechenden Ventile 1, 3 und 5 an einer gemeinsamen einzigen Nockenwelle 17 befestigt und ihre Kontur ist auf der Grundlage eines vorbestimmten zeitlichen Ventilablaufs profiliert, wobei zwischen ihnen und den obersten Enden der Ventilschäfte der entsprechend zugeordneten Ventile 1, 3 und 5 Schwinghebel 71·, 73 und 75 vorgesehen sind, die zur Übertragung der Bewegung der Nocken auf die entsprechenden Ventile geeignet sind. Die Schwinghebel 71, 73 und 75 haben gegabelte freie Enden 73a, 75a (das freie Ende des Ventilschafts la des Haupteinlaßventils 1 ist nicht gezeigt), in denen die obersten Enden der entsprechenden Ventilschäfte so befestigt sind, daß sie nicht herausspringen können, wie Fig. 3 zeigt. Die obersten Enden der Ventilschäfte la, 3a, 5a werden zum Öffnen der entsprechenden Ventilöffnungen 21, 23 und 25 gegen die jeweiligen Rückzugsfedern 51, 55 usw. durch die entsprechenden Schwinghebel 71, 73 und 75, die an ihrem anderen Ende zur Schwingbewegung Drehgelenke haben, niedergedrückt. Die Schwinghebel haben nämlich an ihren gegenüber den freien Enden liegenden anderen Enden Gewindebohrungen (nur Gewindebohrung 83 des Schwinghebels

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73 ist in Fig. 2 gezeigt), in die Stellschrauben 91, 93 und 95 eingeschraubt sind, die mittels Feststellmuttern 101, 103 und 105 so an den entsprechenden Schwinghebeln befestigt sind, daß ihre relativen Stellungen und die der zugeordneten Schwinghebel zur Einstellung deren Stößel spiele eingestellt werden können.

Die Stellschrauben 91, 93 und 95 haben im allgemeinen halbförmige untere Enden (Anlenkpunkt für die Schwingbewegung) 123, 125 usw. (nicht gezeigt), die zur unabhängigen Schwingbewegung der jeweiligen Schwinghebel in die entsprechenden allgemein halbkugeligen Aufnahmen 133 und 135 (nur zwei Aufnahmen gezeigt) eingepaßt sind, die in den mit dem Zylinderkopf 30 einstückigen Drehlagerabschnitten 143, 145 (nur zwei Lagerabschnitte gezeigt) vorgesehen sind. Aufgrund des halbkugelförmigen Anlenkpunktes (allseitiges Drehgelenk) neigen die Stellschrauben und die Schwinghebel dementsprechend zu allseitiger oder begrenzter Bewegung. Um eine derartige Bewegung zu vermeiden, sind Haltefedern 151, 153 und 151, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, an die jeweiligen Schwinghebel 71, 73 und 75 angebracht.

Jede der Haltefedern hat ringförmige, einander gegenüberliegende Abschnitte 154 und einen geraden Anlageabschnitt 156, der auf die obere Fläche des entsprechend zugeordneten Schwinghebels 71, C73, 75) drückt und diesen nach unten preßt. Die gegenüberliegenden Enden einer Haltefeder 151 (153,155) werden zusammengebracht und zur Bildung von Vorsprüngen 158, zu denen die Haltefedern symmetrisch sind, nach unten gebogen. Die Vorsprünge 158 sind in die in den Lagerabschnitten 143, 145 usw. gebildeten Löcher· 163, 165 usw. eingesetzt. Die Vorsprünge 158 können zusammengeschweißt werden, wodurch ein Auseinanderklaffen verhindert wird. Die Schwinghebel sind somit

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ständig in Richtung geöffneter Ventile durch die Haltefedern beaufschlagt. Deren Federkraft ist jedoch kleiner als diejenige der Ventilfedern 51, 53, usw. und dementsprechend sind sie nicht stark genug, um die Ventile 1, 3j usw. gegen die Ventilfedern, die diese in die geschlossene Stellung drücken, zu öffnen.

Alternativ können die Vorsprünge 158 weggelassen werden, da es nämlich nicht immer notwendig ist, die gegenüberliegenden Enden der Federn nach unten zu biegen.

Erfindungsgemäß sind die Anlenkpunkte 123, 125 usw. der Schwinghebel 73, 75 usw. wechselseitig auf gegenüberliegenden Seiten einer Achse X-X der Nockenwelle 17 angeordnet, d.h. im Zickzack. Die Schwinghebel 71, 73 und 75 sind derart gestaltet, daß sie sich weder untereinander noch mit den Ventilfedern und den Haltefedern behindern.

Die Ventile 1, 3 und 5. werden durch die entsprechenden auf der gemeinsamen Nockenwelle 17 befestigten Nocken 61, 63 und 65 in Abhängigkeit ihres bestimmten zeitlichen Ablaufs, der von den Profilen der Nocken abhängt, betätigt. Die Bewegungen der Nocken werden mittels den Schwinghebeln in wechselseitiger Anordnung auf die entsprechenden Ventile übertragen.

Fig. 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Haltefeder 151 (153, 155). diese ringförmige Haltefeder ist durch eine gebogene Blattfeder 251 (253, 255) ersetzt, die eine Öffnung 252 hat, durch .welche sich die jeweiligen Stellschrauben 91, 93 usw." erstrecken, sowie ein gebogenes Ende 254, das an den entsprechenden Schwinghebeln 71, 73,75 angebracht werden kann, um diesen nach unten zu drücken. Das andere Ende 256 der Blattfeder ist mit dem

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entsprechenden Drehlagerabschnitt 141 (143, 145) verbunden '.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Anordnungen ähnlich denjenigen in den Fig. 1 und 2, wobei die in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Blattfedern verwendet sind. Bemerkenswert ist, daß die Blattfeder leicht hergestellt werden kann, und eine größere Federkraft im Vergleich zu der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ringfeder haben kann. Die Darstellung in Fig. 9 ist verglichen mit Fig. 1 mehr praktischen Gesichtspunkten zugewandt, die Betriebsweise der geänderten Anordnung gemäß Fig. 9 und 10 ist jedoch genau die gleiche wie diejenige in Fig. 1. Die Fig. 9 und 10 sind daher nicht ausführlich erklärt.

Wie aus dem Vorstehenden offensichtlich ist, können andererseits gemäß dem Stand der Technik erforderliche Schwinghebelachsen wegfallen, da die Einlaß- und Auslaßventile durch Schwinghebel betätigt werden, die um die jeweiligen in wechselseitiger Anordnung angebrachten Drehpunkte schwingen und nacheinander durch eine einzige gemeinsame Nockenwelle betätigt werden, wodurch sich eine vereinfachte und kostengünstige Konstruktion ergibt.

Schließlich ist zu bemerken, daß die Anzahl der Ventile nicht auf 3 begrenzt ist, d.h., daß nicht nur ein Zusatzventil vorgesehen werden kann. So ist z.B. eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen bekannt, die ein Hilfseinlaßventil und ein Hilfsauslaßventil zusätzlich zu einem Haupteinlaß und einem Hauptauslaßventil für jeden Zylinder vorsieht. Die Erfindung ist natürlich bei einer solchen Brennkraftmaschine mit vier Ventilen für jeden Zylinder anwendbar, wobei die vier Ventile durch vier Schwinghebel, die ähnlich dem oben erwähnten auf drei Ventile bezogenen Ausführungsbeispiel im Zickzack angeordnet sind, betätigt werden.

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Offenbart ist eine Vorrichtung zur Betätigung von Venti "I gruppen, die aus einem Paar von Hauptventilen (Einlaß- und Auslaßventil) und mindestens einem Hilfseinlaß- und/oder Auslaßventil bestehen; diese umfaßt Nocken auf einer einzigen gemeinsamen Nockenwelle zum Antrieb entsprechend zugeordneter Ventile sowie Schwinghebel, die um in wechselseitiger Anordnung bezüglich der Achsrichtung der Nockenwelle angebrachte Drehpunkte schwingen können, wodurch die Bewegungen der Nocken auf die entsprechenden Ventile zum unabhängigen Antrieb dieser übertragen werden.

Claims

Patentansprüche

1/ Vorrichtung zum Betätigen der Ventile bei einer Brennkraftmaschine mit einem Haupteinlaßventil (1) und einem Hauptauslaßventil (3) und mindestens einem Hilfseinlaß- und/oder Auslaßventil (5), gekennzeichnet durch Nocken (61,63,65) auf einer einzigen gemeinsamen Nockenwelle (17) zum Öffnen und Schließen der jeweils zugeordneten Ventile, und durch Schwinghebel (71, 73, 75), die zur Übertragung der Bewegungen der Nocken auf die zugeordneten Ventile zum unabhängigen Antrieb dieser um Drehgelenke (123, 125) unabhängig schwingen können, die in wechselseitiger Anordnung bezüglich einer Achsrichtung (X-X) der Nockenwelle angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (151, 153, 155) zur ständigen Beaufschlagung der zugeordneten Schwinghebel (71, 73, 75) in eine Richtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beaufschlagende Einrichtung (151, 153, 155)

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Haltefedern (151, 153, 155; 251, 253, 255) umfaßt, die gegen die zugeordneten Schwinghebel (71, 73, 75) drücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (123, 125) eine Einstelleinrichtung (91,93,95; 101, 103, 105) umfaßt, die einstellbar an einem Ende der entsprechend zugeordneten Schwinghebel (71, 73, 75) angebracht ist und allseitige Drehgelenke hat, um die die Schwinghebel schwingen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch Drehlagerabschnitte (143, 145), auf welchen die allseitigen Drehgelenke der Einstelleinrichtung (91, 93, 95) drehbar· gelagert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (1,3,5) Ventilschäfte (la, 3a, 5a) umfassen, die zum Betrieb mit den entsprechenden Schwinghebeln (71, 73, .75) verbunden sind, wobei diese gegabelte freie Enden (73a, 75a) umfassen, die die jeweiligen Ventilschäfte halten, ohne daß diese aus den freien Enden herausspringen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefedern ringförmige Federn umfassen (151, 153, 155).

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefedern gebogene Blattfedern (251, 253,

255) umfassen.