DE102021115716A1

DE102021115716A1 - Reciprocating engine with OHV valve control

Info

Publication number: DE102021115716A1
Application number: DE102021115716.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Aschaber; Rupert Baindl
Original assignee: Neander Motors AG
Current assignee: Neander Motors AG
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Hubkolbenmotor mit einem Motorgehäuse (M) und einer im Motorgehäuse (M) angeordneten, hängende Ventile (20) aufweisenden Ventilsteuerung (10), die jeweils einen ein Ventil (20) mit einer Stoßstange (30) verbindenden Kipphebel (40) und einen dem Kipphebel (40) gegenüber an der Stoßstange (30) angeordneten Stößel (50) sowie eine auf die Stößel (50) wirkende Nockenwelle (60) aufweist, wobei die Stößel (50) als Hydrostößel ausgebildet sind.Reciprocating engine with an engine housing (M) and a valve control (10) arranged in the engine housing (M) and having overhead valves (20), each of which has a rocker arm (40) connecting a valve (20) to a push rod (30) and a rocker arm (40) opposite on the bumper (30) arranged tappets (50) and on the tappets (50) acting camshaft (60), wherein the tappets (50) are designed as hydraulic tappets.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor mit einer hängende Ventile aufweisenden Ventilsteuerung.The invention relates to a reciprocating piston engine with a valve control having overhead valves.

Wie bekannt wird eine Ventilsteuerung eines Hubkolbenmotor zur Steuerung der Ventile und damit zur Steuerung des Ladungswechsels verwendet. Bei der OHV-Ventilsteuerung (englisch „overhead valves“) sind die Ventile im Zylinderkopf „hängend“ und die Nockenwelle „untenliegend“ im Kurbelgehäuse angeordnet. Die Betätigung der Ventile erfolgt dabei über Stößel, Stoßstangen und Kipphebel, wobei üblicherweise zusätzlich ein Ventilspielausgleich vorgesehen ist, der als Hydrostößel ausgebildet sein kann. Der den hydraulischen Ventilspielausgleich bewirkende Hydrostößel kann dabei mit seinem Druckbolzen direkt auf das Ventil, den Kipphebel oder die Nockenwelle wirkend ausgebildet sein.As is known, a valve control of a reciprocating engine is used to control the valves and thus to control the gas exchange. With the OHV valve control (English "overhead valves"), the valves in the cylinder head are "hanging" and the camshaft is "below" in the crankcase. The valves are actuated via tappets, push rods and rocker arms, with valve clearance compensation usually also being provided, which can be designed as hydraulic tappets. The hydraulic valve lifter that brings about the hydraulic valve clearance compensation can be designed with its pressure pin to act directly on the valve, the rocker arm or the camshaft.

Normale Nenndrehzahlen von gestößelten Dieselmotoren liegen bei etwa 2300 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, wobei der Realisierung höherer Drehzahlen aufgrund der mit den bekannten Konstruktionen zu bewegenden Massen Grenzen gesetzt sind.Normal nominal speeds of tappet diesel engines are around 2300 to 3000 revolutions per minute, with the realization of higher speeds being limited due to the masses to be moved with the known constructions.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilsteuerung für Hubkolbenmotoren, insbesondere für Hubkolbenmotoren, die zwei gegenläufige Kurbelwellen aufweisen, die jeweils mittels einer Pleuelstange mit einem gemeinsamen Zylinder verbunden sind, zu schaffen, mit der auch sehr hohe Drehzahlen realisiert werden können.The object of the invention is therefore to create a valve control for reciprocating piston engines, in particular for reciprocating piston engines which have two counter-rotating crankshafts which are each connected to a common cylinder by means of a connecting rod, with which very high speeds can also be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hubkolbenmotor mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.According to the invention, this object is achieved by the reciprocating engine having the features of claim 1 . The dependent claims reflect advantageous refinements of the invention.

Grundgedanke der Erfindung ist es, bei einer OHV-Ventilsteuerung, also einer Ventilsteuerung mit „overhead valves“ (Überkopfventile, hängende Ventile), einen hydraulischen Ventilspielausgleich in den nockenwellenseitigen Stößel zu integrieren. Dadurch, dass die Massenkraftkompensation bevorzugt von der Stößelfeder übernommen wird, können die übrigen Elemente des Ventiltriebs, ohne dass zusätzliche Massenkräfte vom Stößel oder der Ventilspielausgleich von der Ventilfeder übernommen werden müssten, besonders leicht ausgeführt werden.The basic idea of the invention is to integrate a hydraulic valve clearance compensation in the tappet on the camshaft side in an OHV valve control, ie a valve control with “overhead valves” (overhead valves, hanging valves). Due to the fact that the mass force compensation is preferably taken over by the tappet spring, the remaining elements of the valve train can be made particularly light without additional mass forces having to be taken over by the tappet or the valve clearance compensation by the valve spring.

Mit der vorliegenden Erfindung können höhere Drehzahlen weit über den für gestößelte Motoren herkömmlichen Drehzahlen realisiert werden. Hierfür sind im Ventiltrieb im Wesentlichen die Massenkräfte ausschlaggebend. Durch die bevorzugte Ausgestaltung einer relativ kurzen Stößelstange und deren Ausbildung als Rohr ist es gelungen, die Masse der Stößelstange zu reduzieren. Zum anderen konnte für den Ventilspielausgleich ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement in den Stößel integriert werden. Die dadurch erhöhten Massenkräfte werden bevorzugt gleich am Stößel durch die Stößelfeder kompensiert.With the present invention, higher speeds can be achieved far above the speeds conventional for pusher engines. The inertial forces in the valve train are essentially decisive for this. The preferred configuration of a relatively short push rod and its design as a tube has made it possible to reduce the mass of the push rod. On the other hand, a hydraulic valve clearance compensation element could be integrated into the tappet for valve clearance compensation. The resulting increased inertial forces are preferably compensated by the plunger spring right at the plunger.

Erfindungsgemäß wird also ein Hubkolbenmotor mit einem Motorgehäuse und einer im Motorgehäuse angeordneten, hängende Ventile aufweisenden Ventilsteuerung vorgeschlagen, wobei die Ventilsteuerung jeweils einen ein Ventil mit einer Stoßstange verbindenden Kipphebel und einen dem Kipphebel gegenüber an der Stoßstange angeordneten Stößel sowie eine auf die Stößel wirkende Nockenwelle aufweist, wobei die Stößel als Hydrostößel ausgebildet sind.According to the invention, a reciprocating piston engine is therefore proposed with an engine housing and a valve control arranged in the engine housing and having overhead valves, the valve control each having a rocker arm connecting a valve to a push rod and a tappet arranged opposite the rocker arm on the push rod, as well as a camshaft acting on the tappets , The tappets are designed as hydraulic tappets.

Zur Kompensation der höheren Massenkräfte, die sich aus der Ausbildung des Stößels als Hydrostößel ergeben, ist der Hydrostößel bevorzugt mittels einer sich am Motorgehäuse abstützenden Stößelfeder in Richtung der Nockenwelle federnd gelagert. Damit wird insbesondere der Nachteil vermieden, dass ansonsten die Ventilfeder stärker ausgebildet werden müsste.To compensate for the higher inertia forces that result from the design of the tappet as a hydraulic tappet, the hydraulic tappet is preferably resiliently mounted in the direction of the camshaft by means of a tappet spring supported on the motor housing. In particular, this avoids the disadvantage that the valve spring would otherwise have to be made stronger.

Eine bevorzugt platzsparende Ausbildung wird für den Fall erreicht, in dem die Stößelfeder die Stoßstange abschnittsweise umgebend angeordnet und mit ihrem dem vom Motorgehäuse gebildeten Lager gegenüberliegenden Ende abschnittsweise vom Stößelgehäuse des Stößels aufgenommen ist.A preferably space-saving design is achieved in the case in which the plunger spring is arranged in sections surrounding the bumper and is partially accommodated by the plunger housing of the plunger with its end opposite the bearing formed by the motor housing.

Grundsätzlich ist vorgesehen, dass der bewegliche Kolben des Stößels dem dem Kipphebel gegenüberliegenden Ende der Stoßstange zugewandt ist und der Ventilspielausgleich zwischen dem Hydrostößel und der Stoßstange und nicht wie üblich zwischen dem Hydrostößel und der Nockenwelle erfolgt. Dabei ist der bewegliche Kolben des Stößels besonders bevorzugt als Kugeldruckbolzen ausgebildet.Basically, it is provided that the movable piston of the tappet faces the end of the push rod opposite the rocker arm and the valve clearance compensation takes place between the hydraulic tappet and the push rod and not, as is usual, between the hydraulic tappet and the camshaft. In this case, the movable piston of the tappet is particularly preferably designed as a ball pressure pin.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Stoßstange als Rohr ausgebildet, sodass einerseits das Gewicht des Ventiltriebs insgesamt verringert werden kann. Andererseits ist der Hohlraum der als Rohr ausgebildeten Stoßstange bevorzugt mit der Ölleitung des Stößels kommunizierend ausgebildet, sodass der sich wenigstens über die Länge des Hohlraums aufbauende Öldruck zur Verminderung des Ventilspiels genutzt werden kann, ohne dass sich diese negativ auf die zu bewegenden Massen auswirkt. Hierfür ist der Hohlraum der als Rohr ausgebildeten Stoßstange also mit der Ölleitung des Stößels kommunizierend ausgebildet.According to a further preferred embodiment, the bumper is designed as a tube, so that on the one hand the weight of the valve train can be reduced overall. On the other hand, the hollow space of the bumper designed as a tube is preferably designed to communicate with the oil line of the tappet, so that the oil pressure building up at least over the length of the hollow space can be used to reduce the valve clearance without having a negative effect on the masses to be moved. For this purpose, the cavity of the bumper, which is designed as a tube, is designed to communicate with the oil line of the tappet.

Darüber hinaus ergibt sich bei der Ausbildung der Stoßstange als durchgehendes Rohr der Vorteil, dass mittels des in der Stoßstange geführten Öls auch die Verbindung von Stoßstange und Kipphebel geschmiert werden kann.In addition, the design of the bumper as a continuous tube has the advantage that the connection between bumper and rocker arm can also be lubricated by means of the oil guided in the bumper.

Schließlich ist das Ventil mittels einer sich am Motorgehäuse abstützenden Ventilfeder in Richtung des Kipphebels federnd gelagert, sodass insgesamt eine hinsichtlich des Geräuschverhaltens, des Auftretens von Vibrationen und der Ausgleichsfähigkeit vorteilhafte Ventilsteuerung geschaffen werden kann.Finally, the valve is resiliently mounted in the direction of the rocker arm by means of a valve spring supported on the engine housing, so that overall valve control can be created that is advantageous in terms of noise behavior, the occurrence of vibrations and the ability to compensate.

Die Ventilsteuerung eignet sich insbesondere für Hubkolbenmotoren, die zwei gegenläufige Kurbelwellen aufweisen, die jeweils mittels einer Pleuelstange mit einem gemeinsamen Zylinder verbunden sind. Durch die Lage der zwei Kurbelwellen besteht nämlich die Notwendigkeit einer längeren Kolbenstange und dadurch - im Vergleich zu herkömmlichen Motoren mit einer Kurbelwelle - eine vergrößerte Höhe des Motors, die nun durch die erfindungsgemäße Ventilsteuerung kompensiert werden kann. Bei dieser Art Hubkolbenmotor kann der zur Ausbildung dieses besonderen Motors erforderliche Platzbedarf weiter verringert und zugleich die ohnehin bestehende Laufruhe weiter verbessert werden.The valve control is particularly suitable for reciprocating piston engines which have two counter-rotating crankshafts which are each connected to a common cylinder by means of a connecting rod. Because of the position of the two crankshafts, there is a need for a longer piston rod and thus—in comparison to conventional engines with one crankshaft—an increased height of the engine, which can now be compensated for by the valve control according to the invention. With this type of reciprocating piston engine, the space required to construct this special engine can be further reduced and at the same time the already existing smooth running can be further improved.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der einzigen 1 dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt den schematischen Aufbau einer besonders bevorzugt ausgestalteten Ventilsteuerung nach der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Die für ein Ventil 20 dargestellte Ventilsteuerung 10 besteht aus einem das Ventil 20 mit einer Stoßstange 30 verbindenden Kipphebel 40 und einen dem Kipphebel 40 gegenüber an der Stoßstange 30 angeordneten Stößel 50. Der auf die wirkende Nockenwelle 60 wirkende Stößel 50 ist als Hydrostößel ausgebildet, der insbesondere mittels einer sich am Motorgehäuse M abstützenden Stößelfeder 70 in Richtung der Nockenwelle 60 federnd gelagert ist.

The invention is based on one in the only 1 illustrated, particularly preferably designed embodiment explained in more detail.

1 shows the schematic structure of a particularly preferably designed valve control according to the invention in a partially sectioned side view. The valve control 10 shown for a valve 20 consists of a rocker arm 40 connecting the valve 20 to a push rod 30 and a tappet 50 arranged opposite the rocker arm 40 on the push rod 30. The tappet 50 acting on the acting camshaft 60 is designed as a hydraulic tappet, the is spring-mounted in the direction of the camshaft 60, in particular by means of a tappet spring 70 which is supported on the motor housing M.

Weiter ist ersichtlich, dass die Stößelfeder 70 die Stoßstange 30 abschnittsweise umgebend angeordnet ist und mit ihrem dem vom Motorgehäuse M gebildeten Lager gegenüberliegenden Ende auch abschnittsweise vom Stößelgehäuse 52 des Stößels 50 aufgenommen ist. Dabei ist der bewegliche Kolben 54 des Stößels 50 als Kugeldruckbolzen ausgebildet und dem dem Kipphebel 40 gegenüberliegenden Ende der Stoßstange 30 zugewandt.It can also be seen that the plunger spring 70 is arranged partially surrounding the bumper 30 and is also partially received by the plunger housing 52 of the plunger 50 with its end opposite the bearing formed by the motor housing M. The movable piston 54 of the tappet 50 is designed as a ball pressure pin and faces the end of the push rod 30 opposite the rocker arm 40 .

Die Stoßstange 30 ist als Rohr ausgebildet, wobei der Hohlraum 32 des Rohrs mit der Ölleitung des Stößels 50 kommunizierend ausgebildet ist.The push rod 30 is designed as a tube, with the cavity 32 of the tube being designed to communicate with the oil line of the tappet 50 .

Schließlich ist zu erkennen, dass das Ventil 20 mittels einer sich am Motorgehäuse M abstützenden Ventilfeder 80 in Richtung des Kipphebels 40 federnd gelagert ist.Finally, it can be seen that the valve 20 is resiliently mounted in the direction of the rocker arm 40 by means of a valve spring 80 supported on the motor housing M.

Claims

Reciprocating engine with an engine housing (M) and a valve control (10) arranged in the engine housing (M) and having overhead valves (20), each of which has a rocker arm (40) connecting a valve (20) to a push rod (30) and a rocker arm (40) opposite to the push rod (30) arranged tappet (50) and on the tappet (50) acting camshaft (60), wherein the tappets (50) are designed as hydraulic tappets.

reciprocating engine claim 1 , characterized in that the tappets (50) are resiliently mounted in the direction of the camshaft (60) by means of a tappet spring (70) supported on the motor housing (M).

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the plunger spring (70) partially surrounds the push rod (30) and is partially received by the plunger housing (52) of the plunger (50) with its end opposite the bearing formed by the motor housing (M). .

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the movable piston (54) of the tappet (50) faces the end of the push rod (30) opposite the rocker arm (40).

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the movable piston (54) of the tappet (50) is designed as a ball pressure pin.

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod (30) is designed as a tube.

reciprocating engine claim 6 , characterized in that the cavity (32) of the tubular push rod (30) is designed to communicate with the oil line of the tappet (50).

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (20) by means of a on the engine housing (M) supporting valve spring (80) is resiliently mounted in the direction of the rocker arm (40).

Reciprocating engine according to one of the preceding claims, characterized in that the reciprocating engine has two counter-rotating crankshafts which are each connected to a common cylinder by means of a connecting rod.