DE19835921A1

DE19835921A1 - Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung in einem Motor

Info

Publication number: DE19835921A1
Application number: DE19835921A
Authority: DE
Inventors: Seinosuke Hara; Keisuke Takeda; Yoshihiko Yamada; Tsutomu Hibi; Akira Ohnuki; Shunichi Aoyama; Makoto Nakamura; Shinichi Takemura; Tetsuro Goto; Katsuya Moteki; Tsuneyasu Nohara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: DE19835921B4; US5988125A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Ventilbe tätigung in einem Motor mit mehreren Zylinderventilen.

Aus der US-A-4397270 (= JP-A 55-137305) ist ein System zur va riablen Zeit- und Öffnungssteuerung von Ventilen bekannt. Das System weist eine Antriebswelle, eine Steuerstange mit axial beabstandeten, exzentrischen Nocken und ein Drehgelenk auf. Das Drehgelenk trägt Ventilbetätigungsnocken zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung über den Ventilstößeln der Zylinderventile. Für die Ventilbetätigungsnocken sind jeweils Federn vorgesehen, die einen zugehörigen Nockenhebel in seine Ruhestellung vorspannen, in der das zugehörige Zylinderventil geschlossen ist. Die Ven tilbetätigungsnocken werden jeweils von Hebelarmen betätigt, und die gemeinsam mit der Steuerstange drehbaren exzentrischen Nocken tragen jeweils die Hebelarme. Die Achse jedes exzentri schen Nockens dient als Antriebszentrum für den zugehörigen He belarm. An der Steuerstange befestigte Nocken betätigen jeweils die Hebelarme. Ferner ist ein elektronisches Steuermodul vorge sehen, und Sensoren an dem Motor senden Informationen über die Motordrehzahl, die Motorleistung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kühlmitteltemperatur an das Steuermodul. Bei einem be stimmten Schaltpunkt sendet das Steuermodul ein Signal an einen Stellmotor für die Steuerstange. Wenn der Stellmotor die Steu erstange dreht, ändert sich die Exzentrizität jedes exzentri schen Nockens gegenüber der Achse der Steuerstange. Dies ändert die Lage des Drehmittelpunktes der Hebelarme gegenüber der Lage des Drehmittelpunktes der Ventilbetätigungsnocken. Damit wird die Ventilzeitsteuerung und das Öffnen jedes Zylinderventils variiert.

Bei diesem bekannten System ist die Antriebswelle nicht über den Zylinderventilen angebracht. Durch diese Anordnung ergibt sich die bedeutende Schwierigkeit, daß eine wesentliche Ände rung des üblichen Motors mit obenliegender Nockenwelle erfor derlich ist, um die Antriebswelle zu installieren. Außerdem be nötigen das Drehgelenk und die Antriebswelle einen beachtlichen Einbauraum.

Die Antriebsanordnung, bei der die Hebelarme die Ventilbetäti gungsnocken gegen die Federn drücken, begrenzt den zulässigen Winkel, in dem die Ventilbetätigungsnocken verschwenken können, auf einen relativ engen Bereich, um sicherzustellen, daß die Hebelarme sich nicht von den Ventilbetätigungsnocken lösen.

Bei dieser Antriebsanordnung halten die Federn den Kontakt der Ventilbetätigungsnocken mit den Hebelarmen aufrecht. Wenn die Antriebswelle mit hoher Drehzahl rotiert, kann dieser Kontakt jedoch wegen der Massenträgheit der Federn nicht aufrechterhal ten werden. Dies führt zum Auftreten unerwünschter Bewegungen der Zylinderventile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ventilbetätigung zu schaffen, die in übliche Motoren mit oben liegender Nockenwelle eingebaut werden kann, ohne daß eine we sentliche Änderung der Zylinderköpfe erforderlich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung wird der Antriebskontakt zwischen einem Hebelarm und einem Ventilbe tätigungsnocken ohne die Vorspannkraft einer Feder bewirkt. Dieser Antriebskontakt stellt eine verlustfreie Bewegungsver bindung zwischen dem Hebelarm und dem Ventilbetätigungsnocken über sämtliche Betriebsbedingungen des Motors einschließlich einer hohen Drehzahl einer Antriebswelle sicher.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Ventilbetätigung fol gende Bauelemente auf:
eine Antriebswelle,
einen an der Antriebswelle zu gemeinsamer Drehung befestig ter exzentrischer Drehnocken,
einen drehbaren Ventilbetätigungsnocken,
einen Kulissenhebel mit einem ersten und einem zweiten Arm, von denen der zweite Arm mit dem Ventilbetätigungsnocken verbunden bzw. gekoppelt ist,
eine Steuerstange mit einem exzentrischen Steuernocken, der den Kulissenhebel verschwenkbar hält, und
einen Kurbelarm, der den exzentrischen Drehnocken und den ersten Arm des Kipphebels miteinander verbindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbei spiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt in der Linie 1-1 der Fig. 2,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Vor richtung zur Ventilbetätigung im zusammengebauten Zu stand,

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung zur Ventilbetätigung von oben,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines als Schwenkarm die nenden exzentrischen Kreisnockens,

Fig. 5 die Kurven eines Ventilöffnungsdiagramms,

Fig. 6(A) einen Schnitt in der Linie 6-6 der Fig. 2 mit der Darstellung der Teile in der Stellung einer Steuerstan ge in der Null-Grad-Lage für eine erste Motorbetriebs art, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhela ge beläßt,

Fig. 6(B) eine der Fig. 6(A) entsprechende Darstellung, jedoch mit der Darstellung der Teile für die erste Motorbe triebsart zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein maximales Öffnungsmaß L₁,

Fig. 7(A) eine der Fig. 6(A) entsprechende Darstellung, mit der Darstellung der Teile in einer von der Null-Grad-Lage weitergedrehten Stellung der Steuerstange für eine zweite Motorbetriebsart, die den zugehörigen Ventilstö ßel in seiner Ruhelage beläßt,

Fig. 7(B) eine der Fig. 6(B) entsprechende Darstellung, mit der Darstellung der Teile bei der für die zweite Motorbe triebsart verdrehten Stellung der Steuerstange zum An heben des zugehörigen Ventilstößels um ein vergrößertes maximales Öffnungsmaß L₂,

Fig. 8 Kurven eines Ventilöffnungsdiagramms für ein Zylinder ventil in Form eines Einlaßventils, das mit einer Vor richtung zur Ventilbetätigung versehen ist,

Fig. 9 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 10 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform von oben,

Fig. 11 einen Schnitt in der Linie 11-11 der Fig. 9,

Fig. 12 einen Schnitt in der Linie 12-12 der Fig. 9,

Fig. 13 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 14 eine der Fig. 7(B) entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 15 einen Schnitt in der Linie 15-15 der Fig. 17 mit der Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 16 eine teilweise Ansicht der in Fig. 15 gezeigten Vor richtung zur Ventilbetätigung von oben unter Weglassung unwesentlicher Teile,

Fig. 17 eine Ansicht der in Fig. 15 gezeigten Vorrichtung zur Ventilbetätigung von oben mit weggelassenen oder ge strichelt dargestellten unwesentlichen Teilen,

Fig. 18(A) einen Schnitt in der Linie 18-18 der Fig. 16 mit der Darstellung der Teile in der Stellung einer Steuerstan ge in der Null-Grad-Lage für eine erste Motorbetriebs art, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhela ge beläßt,

Fig. 18(B) eine der Fig. 18(A) entsprechende Darstellung, je doch mit der Darstellung der Teile für die erste Motor betriebsart zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein maximales Öffnungsmaß L₁,

Fig. 19 eine der Fig. 18(A) entsprechende Darstellung, mit der Darstellung der Teile in einer von der Null-Grad-Lage weitergedrehten Stellung der Steuerstange für die erste Motorbetriebsart, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhelage beläßt,

Fig. 20 eine der Fig. 15 entsprechende Darstellung einer sech sten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 21 eine teilweise Ansicht der in Fig. 20 gezeigten Vor richtung zur Ventilbetätigung von oben unter Weglassung unwesentlicher Teile,

Fig. 22 eine perspektivischer Darstellung einer bei der sech sten Ausführungsform verwendeten Antriebswelle,

Fig. 23 in gestrichelten Linie die Lage der Teile nach der sechsten Ausführungsform in der Stellung einer Steuer stange in der Null-Grad-Lage für eine erste Motorbe triebsart, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhelage beläßt, und in ausgezogenen Linie die Darstel lung der Teile in einer aus der Null-Grad-Lage verdreh ten Stellung der Steuerstange für die zweite Motorbe triebsart, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhelage beläßt,

Fig. 24 in gestrichelten Linien die Stellung der Teile bei der sechsten Ausführungsform für die erste Motorbetriebsart zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein maxi males Öffnungsmaß, und in ausgezogenen Linien die Stel lung der Teile bei der für die zweite Motorbetriebsart verdrehten Stellung der Steuerstange zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein vergrößertes maximales Öffnungsmaß L₂,

Fig. 25 eine der Fig. 20 entsprechende Darstellung einer sieb ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ventilbetätigung,

Fig. 26 in gestrichelten Linie die Lage der Teile nach der siebten Ausführungsform in der Stellung einer Steuer stange in der Null-Grad-Lage für eine erste Motorbe triebsart, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhelage beläßt, und in ausgezogenen Linie die Darstel lung der Teile in einer aus der Null-Grad-Lage verdreh ten Stellung der Steuerstange für die zweite Motorbe triebsart, die den zugehörigen Ventilstößel in seiner Ruhelage beläßt,

Fig. 27 in gestrichelten Linien die Stellung der Teile bei der siebten Ausführungsform für die erste Motorbetriebsart zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein maxi males Öffnungsmaß, und in ausgezogenen Linien die Stel lung der Teile bei der für die zweite Motorbetriebsart verdrehten Stellung der Steuerstange zum Anheben des zugehörigen Ventilstößels um ein vergrößertes maximales Öffnungsmaß L₂,

Fig. 28 Kurven der bei der siebten Ausführungsform auf den Schwenkarm ausgeübten unterschiedlichen Belastung in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Antriebswelle.

In der zugehörigen Zeichnung werden in allen Figuren zur Ver einfachung der Beschreibung gleiche Bezugsziffern und Buchsta ben zur Bezeichnung gleicher oder sich entsprechender Teile verwendet.

In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet die Bezugsziffer 11 den Zylin derkopf einer Verbrennungskraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle. Der Motor hat für jeden Zylinder vier Ventile, näm lich zwei Einlaßventile 12 und zwei (nicht dargestellte) Aus laßventile. Nicht dargestellte Ventilführungen des Zylinder kopfs 11 halten die Einlaßventile 12.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur variablen Ventilbetäti gung arbeitet mit wenigstens einem Zylinderventil, das sich beim Ansaug- oder beim Auslaßtakt des Zylinders öffnet. Bei der hier beschriebenen Vorrichtung werden die Einlaßventile 12 als Beispiel für die Ventile des Zylinders genommen. Das beschrie bene Ventil kann jedoch in gleicher Weise auch als Auslaßventil ausgebildet sein.

An dem Zylinderkopf 11 befindliche Nockenlager, von denen eines bei 14 dargestellt ist, halten eine Antriebswelle 13, die einen Hohlraum aufweist (vgl. Fig. 3), sowie eine Steuerstange 16. Gemäß Fig. 3 liegt die Antriebswelle 13 oberhalb von und in Be tätigungskontakt mit Ventilstößeln 19 für die Einlaßventile 12. Das Nockenlager 14 weist einen Hauptträger 14a auf, der die An triebswelle 13 an dem Zylinderkopf 11 hält. Ein Hilfsträger 14b hält die Steuerstange 16 an dem Hauptträger 14a in Abstand von der Antriebswelle 13. Ein Paar von Befestigungselementen in Form von Schraubbolzen 14c (vgl. Fig. 1) legt die Träger 14a und 14b an dem Zylinderkopf 11 fest. Eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle überträgt die Antriebskraft vom Motor über Zahnrie men und eine Steuerkette auf die Antriebswelle 13. Die An triebswelle 13 verläuft vom Vorderende des Zylinderkopfs 11 bis zu dessen hinterem Ende.

Die Antriebswelle 13 hat zwei axial beabstandete exzentrische Drehnocken 15 je Zylinder. Die auch als Treibnocken zu bezeich nenden exzentrischen Drehnocken 15 sind an der Antriebswelle 13 befestigt. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, sind jeweils zwei exzentrische Drehnocken 15 für die beiden Einlaßventile 12 vorgesehen. Sie sind axial voneinander beabstandet und befinden sich außerhalb des Bewegungsbereiches der Ventilstößel 19 für die Einlaßventile 12. Wie auch aus Fig. 4 ersichtlich, hat je der exzentrische Drehnocken 15 einen kreisförmigen Nockenbe reich 15a und einen kreisförmigen Flanschbereich 15b und ist mit einer Durchgangsöffnung 15c versehen. Die Antriebswelle 13 ist mit Preßsitz in die Durchgangsöffnungen 15c der exzentri schen Drehnocken 15 eingepaßt. Der kreisförmige Nockenbereich 15a jedes exzentrischen Drehnockens 15 hat eine zylindrische Außenumfangsfläche 15d und eine Achse bzw. Mitte X, die gegen über einer Achse Y, nämlich der Drehachse der Antriebswelle 13, versetzt ist. Bei dieser Ausführungsform haben die exzentri schen Drehnocken 15 jedes Zylinders Achsen X, die in derselben Exzenter-Richtung und um dasselbe Maß gegenüber der Achse Y der Antriebswelle 13 versetzt sind. Bei Bedarf können sie jedoch auch in unterschiedlichen Exzenter-Richtungen und/oder Abstän den gegenüber der Wellenachse Y versetzt sein.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, haben die exzentrischen Drehnocken 15 in von dem Nockenlager 14 fortweisenden Richtungen einen axialen Abstand, um es Ventilbetätigungsnocken 20 zu ermögli chen, mit den Ventilstößeln 19 in Kontakt zu kommen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die exzentrischen Drehnocken 15 auf der rechten und der linken Seite des Nockenlagers 14 nicht gleich gestaltet sind, sondern hinsichtlich einer gedachten, das Nockenlager 14 teilenden vertikalen Ebene spiegelbildlich geformt sind. Dabei haben die spiegelbildlichen exzentrischen Dreh nocken 15 ihre Flanschbereiche 15b auf der von dem Nockenlager 14 entfernten Seite der kreisförmigen Nockenbereiche 15a.

Fig. 2 zeigt, daß die Ventilbetätigungsnocken 20 auf der linken und der rechten Seite nicht gleich gestaltet sind. Sie sind hinsichtlich der gedachten vertikalen Teilungsebene spiegel bildlich geformt. Die spiegelbildlichen Ventilbetätigungsnocken 20 haben Öffnungen 22a und zueinander hinweisende Naben 22, die sich in Anlagekontakt mit den gegenüberliegenden Flächen des Nockenlagers 14 befinden. Bei dieser Ausführungsform haben die spiegelbildlichen Ventilbetätigungsnocken 20 dasselbe, in Fig. 1 gezeigte Profil, obwohl sie bei Bedarf auch unterschiedliche Profile haben können.

Die Antriebswelle 13 verläuft durch die Öffnungen 22a der Ven tilbetätigungsnocken 20 und die Durchgangsöffnungen 15c der ex zentrischen Drehnocken 15. Eine Drehung der Antriebswelle 13 um die Achse Y leitet kein oder nur ein geringes Drehmoment in die Ventilbetätigungsnocken 20 ein, obgleich sie eine Drehung der exzentrischen Drehnocken 15 als eine Einheit mit der Antriebs welle 13 bewirkt.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, weist jeder Ventilbetäti gungsnocken 20 eine Nockenvorsprung 23 auf, der von der zugehö rigen Nabe 22 nach außen verläuft und mit einer Umfangsnocken fläche in Betätigungskontakt mit dem zugehörigen Ventilstößel 19 ist. Die Umfangsnockenfläche besteht aus einem Basiskrei steil 24a, der einen Teil eines Basiskreises um die Wellenachse Y bildet, einen eine Rampe bildenden Steigungsteil 24b und ei nen Hubteil 24c, der einen Hub des Nockenvorsprungs 23 bildet.

Die Steuerstange 16 hat eine Steuerstangenachse P2 sowie axial beabstandete exzentrische Steuernocken 17, jeweils in der Form einer Buchse 17 mit einer Achse P1 und einem verdickten Teil 17a. Gemäß Fig. 2 sind die Steuernocken 17 auf der rechten bzw. linken Seite des Nockenlagers 14 angeordnet und an der Steuer stange 16 zu gemeinsamer Drehung um die Steuerstangenachse P2 festgelegt. Gemäß Fig. 1 ist die Achse P1 jedes Steuernockens 17 gegenüber der Steuerstangenachse P2 in Richtung zu der An triebswelle 13 hin um ein Maß α versetzt. Die auf der rechten und der linken Seite des Nockenlagers 14 angeordneten Steuer nocken 17 tragen jeweils Kulissenhebel 18, die um die Achse P1 schwenkbeweglich sind.

Gemäß Fig. 2 und 3 haben die Kulissenhebel 18 Buchsen 18a, die jeweils die Steuernocken 17 aufnehmen. Die Buchsen 18a können sich gegenüber den Steuernocken 17 um die Achse P1 drehen.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind die Kulissenhebel 18 rechts und links des Nockenlagers 14 nicht identisch ausgebildet, sondern spie gelbildlich bezüglich der gedachten, das Nockenlager 14 teilen den vertikalen Ebene. Im einzelnen haben die beiden spiegel bildlichen Kulissenhebel 18 erste Arme 18b und zweite Arme 18c. Die ersten Arme 18b verlaufen von den Buchsen 18a radial nach außen und bilden an den Buchsen 18a den von dem Nockenlager 14 am weitesten entfernten Teil des linken und des rechten Kulis senhebels 18. Die zweiten Arme 18c verlaufen in einer anderen Richtung von den Buchsen 18a radial nach außen und bilden deren dem Nockenlager 14 am nächsten liegenden Teil des linken und des rechten Kulissenhebels 18.

Die ersten Arme 18b wirken jeweils mit den angrenzenden exzen trischen Drehnocken 15 zusammen, während die zweiten Arme 18c jeweils mit den angrenzenden Ventilbetätigungsnocken 20 zusam menwirken. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, sind die zwei ten Arme 18c mit den jeweiligen Ventilbetätigungsnocken 20 ver tikal ausgerichtet.

Die ersten Arme 18b und die angrenzenden exzentrischen Dreh nocken 15 sind jeweils durch Kurbelarme 25 miteinander verbunden, während die zweiten Arme 18c und die angrenzenden Ventilbetäti gungsnocken 20 durch Laschen 26 verbunden sind.

Wie am besten aus Fig. 1 zu erkennen, hat jeder Kurbelarm 25 einen ringförmigen Basisteil 25a und daran einen radialen Vor sprung 25b. In dem ringförmigen Basisteil 25a ist eine zylin drische Bohrung 25c ausgebildet, die den kreisförmigen Nocken bereich 15a des exzentrischen Drehnockens 15 aufnimmt. Im ein zelnen hat der ringförmige Basisteil 25a eine zylindrische In nenwand, die die Bohrung 25c bildet. Diese zylindrische Innen wand grenzt mit Gleitkontakt an die zylindrische Außenumfangs fläche 15d, um eine Bewegung des ringförmigen Nockens 15a ge genüber dem ringförmigen Basisteil 25a zu ermöglichen. Der ra diale Vorsprung 25b weist eine Öffnung 25d zur Aufnahme eines Stiftes 21 auf, der in einer durch den ersten Arm 18b des an grenzenden Kulissenhebels 18 gebohrten Öffnung 18d sitzt. Bei dieser Ausführungsform sitzt der Stift 21 an einem Ende mit Preßsitz in der Öffnung 18d, um den Stift 21 gegenüber dem er sten Arm 18b unbewegbar zu machen. An dem anderen Ende ist er in die Öffnung 25d eingesetzt, um eine Drehung des radialen Vorsprungs 25b gegenüber dem Stift 21 zu ermöglichen. Ein Sprengring 30 greift in den Stift 21 ein, um ein Lösen des ra dialen Vorsprungs 25b von dem Stift 21 zu verhindern. Falls ge wünscht, kann ein Stift 21 an dem radialen Vorsprung 25b fest gelegt werden. In diesem Fall wird der Stift 21 in die Öffnung 18d des ersten Arms 18b zum Ermöglichen einer Drehung des er sten Arms 18b gegenüber dem Stift 21 eingesetzt. In beiden Fäl len muß der Stift 21 fest genug sein, um die Öffnungen 18d und 25d miteinander ausgerichtet zu halten.

Jede Lasche 26 ist gerade mit runden Enden 26a und 26b. Das runde Ende 26a hat eine Öffnung 26c zur Aufnahme eines Stiftes 28, der mit Preßsitz in eine durch den zweiten Arm 18c des an grenzenden Kulissenhebels 18 gebohrte Öffnung 18e eingesetzt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Sprengring 31 in Eingriff mit dem Stift 28, um ein Lösen der Lasche 26 von dem Stift 28 zu verhindern. Das andere runde Ende 26b hat eine Öffnung 26d zur Aufnahme eines Stiftes 29, der mit Preßsitz in eine durch den Nockenvorsprung 23 des zugehörigen Ventilbetätigungsnockens 20 gebohrte Öffnung 23a (vgl. Fig. 2) eingesetzt ist. Ein Sprengring 32 ist in Eingriff mit dem Stift 29, um ein Lösen der Lasche 26 von dem Stift 29 zu verhindern. In diesem Fall ist der Stift 28 gegenüber dem zweiten Arm 18c des Kulissenhe bels 18 festgelegt, und der Stift 29 ist gegenüber dem Ventil betätigungsnocken 20 festgelegt, während die Lasche 26 sich ge genüber den Stiften 28 und 29 drehen kann. Falls gewünscht, können die Stifte 28 und 29 an der Lasche 26 festgelegt werden. Der Stift 28 wird in diesem Fall in die Öffnung 18e des zweiten Arms 18c eingesetzt, um eine Drehung des zweiten Arms 18c ge genüber dem Stift 28 zu ermöglichen. Ferner wird der andere Stift 29 in die Öffnung 23a des Ventilbetätigungsnockens 20 eingesetzt, um eine Drehung des Ventilbetätigungsnockens 20 ge genüber dem Stift 29, zu ermöglichen. In beiden Fällen muß der Stift 28 fest genug sein, um die Öffnungen 26c und 18e in Aus richtung miteinander zu halten, und der Stift 29 muß fest genug sein, um die Öffnungen 26d und 23a in Ausrichtung miteinander zu halten.

Ein Stellglied in Form eines nicht dargestellten elektromagne tischen Stellantriebes steht mit der Steuerstange 16 in An triebsverbindung. Desgleichen ist ein nicht dargestellter elek tronischer Steuermodul bzw. eine Steuerung oder Regelung vorge sehen. Sensoren an dem Motor senden Informationen über die Mo tordrehzahl, die Motorleistung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kühlmitteltemperatur an den elektronischen Steuermodul. Bei einem vorgegebenen Schaltpunkt gibt der elektronische Steuermo dul ein Signal an das Stellglied für die Steuerstange 16.

Gemäß Fig. 1 erstrecken sich der Basiskreisteil, der Steigungs teil und die Hubteile 24a, 24b, 24c jedes Ventilbetätigungs nockens 20 über Winkel θ1, θ2, θ3 um die Achse Y der Antriebswelle 13, im Term des Kurbelwellenwinkels ausgedrückt. Das Ventilhub diagramm von Fig. 5 zeigt die Kontur der äußeren Nockenfläche des Ventilbetätigungsnockens 20. Aus der weiteren Erörterung wird ersichtlich, daß der Schwenkwinkel, um den jeder Ventilbe tätigungsnocken 20 sich drehen kann, auf ein ausreichendes Maß vergrößert werden kann, da die Vorrichtung zur variablen Ven tilbetätigung den Einsatz eines Kulissenhebels mit einem größe rem Hebelverhältnis ermöglicht. Das Hebelverhältnis ist das Verhältnis des Abstandes zwischen dem Mittelpunkt des Stiftes 28 und der Achse P1 gegenüber dem Anstand zwischen der Achse P1 und dem Mittelpunkt des Stiftes 21. Dieser ausreichend vergrö ßerte Schwenkwinkel ermöglicht den Einsatz einer genügend lan gen Steigung, um die Geschwindigkeit herabzusetzen, mit der der Ventilbetätigungsnocken 20 an den Ventilstößel anschlägt, womit zur Geräuschminderung bei diesem Zusammenwirken beigetragen wird.

Bei dieser Ausführungsform verdreht das Stellglied die Steuer stange 16 zwischen der Stellung der Fig. 6A und der Stellung der Fig. 7A. Dabei ist die Stellung der Fig. 7A dieselbe wie in Fig. 1.

Während der Verstellung von der Stellung der Fig. 7a in die Stellung der Fig. 6A kreist der verdickte Teil 17a jedes Steu ernockens 17 im Gegenuhrzeigersinn um die Steuerstangenachse P2, wenn sich die Steuerstange 16 im Gegenuhrzeigersinn um ei nen bestimmten Winkel von beispielsweise 220 Grad dreht. Diese Kreisbewegung wird durch die Drehung im Uhrzeigersinn des Kur belarms 25 gegenüber dem exzentrischen Drehnocken 15 ermög licht. Als Ergebnis dieser Bewegung ändert sich die Richtung der Exzentrizität der Achse P1 jedes Steuernockens 17 gegenüber der Steuerstangenachse P2 in einem bestimmten Winkel, und die Achse P1 jedes Steuernockens 17 wird um ein bestimmtes Maß ver setzt. Dies veranlaßt jeden Kulissenhebel 18, den zugehörigen Stift 28 aus der Stellung der Fig. 7A in die Stellung der Fig. 6A zu verstellen und zu bewirken, daß die Lasche 26 den Ventil betätigungsnocken 20 im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung der Fig. 7A in die Stellung der Fig. 6A verdreht.

Bei einer entgegengesetzten Verstellung aus der Stellung der Fig. 6A in die Stellung der Fig. 7A kreist der verdickte Teil 17a im Uhrzeigersinn um die Achse P2, wenn die Steuerstange 16 sich im Uhrzeigersinn um den bestimmten Winkel von beispiels weise 220 Grad dreht. Diese Kreisbewegung wird durch die Dre hung des Kurbelarms 25 gegenüber dem exzentrischen Drehnocken 15 im Uhrzeigersinn ermöglicht. Dies veranlaßt jeden Kulissen hebel 18, den zugehörigen Stift 28 aus der Stellung der Fig. 6A in die Stellung der Fig. 7A abzusenken und zu bewirken, daß die Lasche 26 den Ventilbetätigungsnocken 20 im Uhrzeigersinn aus der Stellung der Fig. 6A in die Stellung der Fig. 7A verdreht.

Es sei angenommen, daß die Achse P1 die Stellung gemäß Fig. 7A und 7B für die zweite Motorbetriebsart einnimmt. Bei dieser Ausführungsform stellt die zweite Motorbetriebsart den Motorbe trieb bei hoher Drehzahl und großer Belastung dar. Bei laufen dem Motor verursacht: eine Drehung der Antriebswelle 13 um 360 Grad eine Kreisbewegung der Achse X um die Achse Y um 360 Grad. Die erste Hälfte jeder solchen Kreisbewegung der Achse X verur sacht eine Bewegung des Stiftes 21 aus der Stellung der Fig. 7A in die Stellung der Fig. 7B. Die der ersten Hälfte folgende zweite Hälfte verursacht eine Bewegung des Stiftes 21 aus der Stellung der Fig. 7B in die Stellung der Fig. 7A. Die Drehung der Antriebswelle 13 wird auf diese Weise in eine hin- und her gehende Bewegung des Stiftes 21 zwischen der Stellung der Fig. 7A und der Stellung der Fig. 7B umgesetzt. Diese hin- und her gehende Bewegung des Stiftes 21 wird durch den Kulissenhebel 18, den Stift 28, die Lasche 26 und den Stift 29 in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung des Ventilbetätigungsnockens 20 zwischen der Stellung der Fig. 7A und der Stellung der Fig. 7B umgewandelt. Die hin- und hergehende Schwenkbewegung des Ven tilbetätigungsnockens 20 bewirkt, daß der Ventilstößel 19 zwi schen der geschlossenen Stellung der Fig. 7A und der geöffneten bzw. abgehobenen Stellung der Fig. 7B um ein Hubmaß L2 wech selt. Die voll ausgezogene Kurve in Fig. 8 stellt ein Ventil öffnungsdiagramm für jedes Einlaßventil 12 unter dieser Voraus setzung dar. Die Fig. 8 zeigt gleichzeitig in einer strichpunk tierten Linie ein Ventilöffnungsdiagramm des zugehörigen Aus laßventils. Aus diesen beiden Ventilöffnungsdiagrammen wird er sichtlich, daß die Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung eine ausreichend lange Ventilöffnungszeit bietet, die bei hoher Motordrehzahl und großer Belastung für die Einlaßventile 12 er forderlich ist. Dabei werden die Kontur der Steigung und die Steigungs- und Hubteile 24b, 24c jedes Ventilbetätigungsnockens 20 bei der Hin- und Herbewegung in Betätigungskontakt mit den zugehörigen Ventilstößeln 19 gebracht.

Es sei nunmehr angenommen, daß die Achse P1 die Stellung der Fig. 6A und 6B für die erste Motorbetriebsart einnimmt, die in diesem Fall den Betrieb des Motors bei niedriger Drehzahl und geringer Belastung darstellt. Beim Lauf des Motors wird die Drehung der Antriebswelle 13 in eine hin- und hergehende Bewe gung des Stiftes 21 zwischen der Stellung der Fig. 6A und der Stellung der Fig. 6B umgewandelt. Die hin- und hergehende Bewe gung des Stiftes 21 wird durch den Kulissenhebel 18, den Stift 28, die Lasche 26 und den Stift 29 in eine hin- und hergehende Bewegung des Ventilbetätigungsnockens 20 zwischen der Stellung der Fig. 6A und der Stellung der Fig. 6B übertragen. Die hin- und hergehende Bewegung des Ventilbetätigungsnockens 20 verur sacht ein Wechseln des Ventilstößels 19 zwischen seiner ge schlossenen Stellung der Fig. 6A und seiner geöffneten bzw. ab gehobenen Stellung der Fig. 6B um ein Hubmaß L1, welches klei ner als das Hubmaß L2 (Fig. 7B) ist. Die punktierte Kurve in Fig. 8 stellt das Ventilöffnungsdiagramm jedes Einlaßventils 12 unter dieser Bedingung dar. Die Vorrichtung zur variablen Ven tilbetätigung bietet ersichtlich eine kurze Ventilöffnungsdau er, die für die Einlaßventile 12 erforderlich ist, um eine Überlappung mit dem Auslaßventil beim Betrieb des Motor mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Last zu minimieren. Da bei kommt nur ein Teil des Hubteils 24c jedes Ventilbetäti gungsnockens 20 bei der Hin- und Herbewegung in Betätigungskon takt mit dem zugehörigen Ventilstößel 19.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die An triebswelle 13 nicht nur die exzentrischen Drehnocken 15 trägt, sondern auch die Ventilbetätigungsnocken 20. Mit dieser Kon struktion ist es möglich, die Vorrichtung zur variablen Ventil betätigung in einem seitlich eingeschränkten Raum über dem Zy linderkopf unterzubringen.

Infolge der schwenkbar über der Antriebswelle 13 angebrachten Kulissenhebel 18 verlaufen die ersten Arme 18b zum Zylinderkopf hin (vgl. Fig. 1) und tragen damit zur Verringerung der Ge samtgröße der Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung bei. Damit kann die Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung leicht in den Motor eingebaut werden.

Eine weitere Abwandlung in der Konstruktion der Antriebswelle 13 ist beim Einbau der Vorrichtung zur variablen Ventilbetäti gung nicht erforderlich, so daß deren Montage vereinfacht wird.

Beim Einbau der Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung muß die Wellenachse Y, um die die Achse X der exzentrischen Drehnocken 15 kreist, mit dem Drehmittelpunkt der Ventilbetäti gungsnocken 20 ausgerichtet sein, um die Genauigkeit der Ven tilsteuerung über die Lebensdauer des Motors zu gewährleisten. Diese Ausrichtung wird bei der ersten Ausführungsform durch die Konstruktion erzielt, bei der die Antriebswelle 13 die exzen trischen Drehnocken 15 und die Ventilbetätigungsnocken 20 trägt.

Bei der Anordnung der exzentrischen Drehnocken 15 befinden sich diese an Stellen, die einen Abstand von den Ventilstößeln 19 haben und deshalb außerhalb von deren Bewegungsbereich sind. Damit ist die Verwendung von exzentrischen Drehnocken 15 mög lich geworden, die eine größere gesamte Radialabmessung haben. Ferner bestehen verbesserte Möglichkeiten in der Gestaltung der äußeren Kontur an den äußeren Nockenbereichen 15a der exzentri schen Drehnocken 15. Dadurch ist es möglich geworden, einen ex zentrischen Drehnocken mit einer ausreichenden Breite einzuset zen, um die Auflagerspannung, der der Nocken unterworfen ist, auf ein genügend niedriges Niveau abzusenken.

Bei dieser Ausführungsform steht jeder exzentrische Drehnocken 15 mit seiner Umfangsfläche 15d in Kontakt mit der zylindri schen Bohrung 25c, die die zylindrische Innenwand des zugehöri gen Kurbelarms 25 bildet. Damit wird wirkungsvoll die Lagerbe anspruchung verteilt, der der exzentrische Drehnocken 15 unter worfen ist, und das Auftreten örtlicher Beanspruchungen wird unterdrückt. Dadurch wird eine deutliche Verringerung in der Abnutzung der zylindrischen Außenumfangsfläche 15d erzielt und die Schmierung vereinfacht. Die Verringerung der Lagerbelastung erweitert die Auswahlmöglichkeit an Materialien, aus denen die exzentrischen Drehnocken 15 gefertigt werden können, dahinge hend, daß kostengünstige und leicht zu bearbeitende Materialien verwendet werden können.

Gemäß Fig. 1 kann die Vorrichtung zur variablen Ventilbetäti gung als eine Sechs-Gelenk-Anordnung betrachtet werden. Der Me chanismus besteht dabei aus folgenden sechs Gelenken:
Das erste Gelenk verbindet die Achsen Y und X;
das zweite Gelenk verbindet die Achse X und den Mittelpunkt des Stiftes 21;
das dritte Gelenk verbindet den Mittelpunkt des Stiftes 21 und den Mittelpunkt des Stiftes 28;
das vierte Gelenk verbindet den Mittelpunkt des Stiftes 28 und den Mittelpunkt des Stiftes 29;
das fünfte Gelenk verbindet den Mittelpunkt des Stiftes 29 und die Achse Y; und
das sechste Gelenk verbindet die Achse Y und die Achse P1.

Das dritte Gelenk zwischen den Stiften 21 und 28 wird dabei von einem um die Achse P1 schwenkbaren Hebel gebildet. Bei gleicher in den Stift 21 eingeleiteter Eingangsverlagerung kann eine Vergrößerung des Hebelverhältnisses die Ausgangsverlagerung des Stiftes 28 vergrößern. Das Hebelverhältnis ist das Verhältnis des Abstandes zwischen der Schwenkachse P1 und dem Mittelpunkt des Stiftes 28 gegenüber dem Abstand zwischen der Schwenkachse P1 und dem Mittelpunkt des Stiftes 21. Dieses Verhältnis kann ohne einen Verlust an übertragener Bewegung ausreichend vergrö ßert werden, da der Gelenkmechanismus jeden Kurbelarm 25 und den zugehörigen Ventilbetätigungsnocken 20 zuverlässig mitein ander verbindet. Infolgedessen ist es nicht mehr erforderlich, die Exzentrizität jedes exzentrischen Drehnockens 15 zu vergrö ßern, um eine ausreichend lange Ausgangsverlagerung des Stiftes 28 zu erzielen.

Die Laschen 26 verbinden jeweils die Kulissenhebel 18 und die zugehörigen Ventilbetätigungsnocken 20. Dies gewährleistet eine zuverlässige Bewegungsverbindung zwischen den Kulissenhebeln 18 und den Ventilbetätigungsnocken 20 auch dann, wenn das Hebel verhältnis der Kulissenhebel vergrößert wird. Auf diese Weise ist durch den Einsatz von Kulissenhebeln 18 mit einem ausrei chend vergrößerten Hebelverhältnis ein genügend großer Schwenk winkel der Ventilbetätigungsnocken 20 gegeben, wodurch Ventil betätigungsnocken mit einer ausreichend langen Steigung (02) eingesetzt werden können. Eine ausreichend lange Steigung be wirkt ein Verringern der Geschwindigkeit, mit der der Ventilbe tätigungsnocken 20 auf den Ventilstößel 19 trifft, und führt damit zu einer Geräuschminderung.

Der Kulissenhebel 18 ist durch die Lasche 26 ohne Unterstützung einer Rückstellfeder mit dem Ventilbetätigungsnocken 20 verbun den, wodurch zwischen ihnen eine Betätigungsverbindung über ei nen relativ großen Winkel, über welchen sich der Kulissenhebel 18 drehen kann, sichergestellt wird. Somit kann die Achse P1 um einen ausreichend großen Betrag bewegt werden, um die Anforde rung für einen zunehmenden Modifikations- bzw. Änderungsbetrag der Zeitsteuerung des Ventils zu erfüllen.

Das zwischen den beiden Einlaßventilen 12 angeordnete Nockenla ger 14 trägt die Steuerstange 16. Auf diese Weise ist beim Ein bau der Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung keine Ände rung des Zylinderkopfes an einem üblichen Motor erforderlich, so daß zusätzliche Kosten niedrig gehalten werden. Die An triebswelle 13 der Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung ist dort eingebaut, wo die übliche Nockenwelle angebracht war, so daß keinerlei Änderung an diesem Teil des Zylinderkopfes er forderlich ist.

Die Kulissenhebel 18 sind über der Antriebswelle 13 angeordnet, womit die Vergrößerung in der Höhe des Zylinderkopfes minimal gehalten wird.

Die zweite Ausführungsform ist in Fig. 9 bis 12 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht weitgehend der ersten Ausfüh rungsform. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß die Ven tilbetätigungsnocken 20 für jeden Zylinder integriert sind, so daß sie sich um die Wellenachse Y der Antriebswelle 13 drehen können. Zum Betätigen der integrierten Ventilbetätigungsnocken 20 sind daher je Zylinder ein exzentrischer Drehnocken 15, ein Kurbelarm 25, ein Kulissenhebel 18 und eine Lasche 26 erforder lich.

Die integrierten Ventilbetätigungsnocken 20 haben eine gemein same Nabe 22. Fig. 9 zeigt, daß der Ventilbetätigungsnocken 20 an der rechten Seite des Nockenlagers 14 nicht mit einer Lasche zur Verbindung mit dem Kulissenhebel 18 ausgestattet ist. Die gemeinsame Nabe 22 ist verhältnismäßig lang und verbindet die axial beabstandeten Ventilbetätigungsnocken 20. Diese Kon struktion ist vorteilhaft, um die Ventilbetätigungsnocken 20 der richtigen Lage gegenüber den zugehörigen Ventilstößeln 19 zu halten.

Die Nockenvorsprünge 23 der Ventilbetätigungsnocken 20 haben bei dieser Ausführungsform ein identisches Profil, jedoch kön nen bei Bedarf auch unterschiedliche Nockenvorsprünge verwendet werden. Unter der Voraussetzung, daß zwei unterschiedliche Nockenvorsprünge 23 mit verschiedenen Ventilhüben vorgesehen sind, kann eine gewünschte Verwirbelung in dem Zylinder erzeugt wer den.

Fig. 13 zeigt die dritte Ausführungsform, die im wesentlichen die gleiche ist wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, daß ein integraler Arm 36 eines Ventilbetätigungsnockens 20 so wie ein Stift 38 und eine Ausnehmung 35 an die Stelle der La sche 26 und der Stifte 28, 29 getreten sind (vgl. Fig. 1) Der Arm 36 hat gemäß Fig. 13 die Form eines Vorsprungs an dem Nockenvorsprung 23 des Ventilbetätigungsnockens 20. An seinem freien Ende ist in dem Arm 36 eine Öffnung 37 ausgebildet, die den Stift 38 aufnimmt. Der Kulissenhebel 18 der dritten Ausfüh rungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform dadurch, daß sein zweiter Arm 18c die Ausnehmung 35 anstelle der den Stift 28 aufnehmenden Öffnung 18e hat (vgl. Fig. 2). Die Ausnehmung 35 ist nach innen zu der Achse P1 hin ausge schnitten, um die der Kulissenhebel 18 verschwenkt. Der Stift 38 wird von der Ausnehmung 35 aufgenommen, um die gelenkige Verbindung zu bilden, die die Schwenkbewegung des Ventilbetäti gungsnockens 20 in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Ku lissenhebels 18 ermöglicht. Bei der Schwenkbewegung des Kulis senhebels 18 kann der Stift 38 an den beiden angrenzenden Wän den der Ausnehmung 35 entlanggleiten.

Der Vorteil der dritten Ausführungsform besteht darin, daß die Vorrichtung von dem Gewicht der Lasche 26 entlastet ist, um die Massenträgheit zu verringern, und daß sie im Sinne einer kom pakteren Ausbildung deutlich verkleinert ist.

In Fig. 14 ist die vierte Ausführungsform gezeigt, die im we sentlichen die gleiche ist wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, daß eine gekrümmte Lasche 26A anstelle der gera den Lasche 26 vorgesehen ist. Die Lasche 26A ist gekrümmt, um ein Zusammentreffen mit der Antriebswelle 13 zu vermeiden.

Obgleich bei der ersten und der zweiten Ausführungsform zwei Einlaßventile je Zylinder zur Erläuterung der Erfindung gedient haben, kann die Erfindung auch bei zwei Auslaßventilen je Zy linder angewandt werden. Desgleichen kann die Erfindung auch sowohl für die Einlaß- als auch die Auslaßventile zum Einsatz kommen. Ebenso kann sie auch bei nur einem Ventil, das als Ein laß oder Auslaßventil ausgebildet ist, realisiert werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsformen geht hervor, daß eine Folge von Nockenlagern 14 die Steuerstange 16 und die Antriebswelle 13 trägt, die ihrerseits die die Einlaß ventile 12 steuernden Ventilbetätigungsnocken 20 halten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, vielmehr schließt sie auch eine Abwandlung dahingehend ein, daß eine Folge von Nockenlagern die Antriebswelle und die Steuer stange halten, während eine stationäre Welle die Ventilbetäti gungsnocken trägt. In diesem Fall steuern die Ventilbetäti gungsnocken die ersten Ventile, etwa die Einlaßventile, und die Antriebswelle hat zweite Ventilbetätigungsnocken zum Betätigen der zweiten Ventile, etwa der Auslaßventile. Bei dieser abge wandelten Ausführungsform kann die Steuerstange 16 für die Ku lissenhebel über die zweiten Ventilbetätigungsnocken oder über die zuerst genannten Ventilbetätigungsnocken gehalten werden.

Diese Abwandlung wird im Zusammenhang mit der fünften bis sieb ten Ausführungsform anhand der Fig. 15 bis 27 näher beschrie ben.

Die Fig. 15 bis 17 zeigen die fünfte Ausführungsform einer Vor richtung zur variablen Ventilbetätigung. Die Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in Fig. 9 bis 12 gezeigten zwei ten Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform ist die Er findung an einem V-Motor mit einem Zylinderkopf 11 realisiert, jedoch könnte sie auch an einem gewöhnlichen Reihenmotor ver wirklicht sein. Die Erfindung bezieht sich speziell auf die Einlaßventile, von denen nur eines bei 12 in der Fig. 15 ge zeigt ist.

Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform hält eine Reihe von Nockenlagern 50 für eine Einlaßnockenwelle eine stationäre Welle 52. An den beiden Enden ist die stationäre Welle 52 an dem Zylinderkopf 11 mit Befestigungselementen festgelegt, von denen nur eines bei 54 in Fig. 17 gezeigt ist. Die stationäre Welle 52 trägt daran drehbare Ventilbetätigungsnocken 20, die sich um die Achse der stationären Welle 52 drehen können, um auf Ventilstößel 19 zu drücken, von denen nur einer in Fig. 15 dargestellt ist.

Eine Folge von Nockenlagern 56 für eine Auslaßnockenwelle trägt eine Antriebswelle 13 und eine Steuerstange 16. Jedes Nockenla ger 56 weist einen Hauptträger 56a auf, der die Antriebswelle 13 an dem Zylinderkopf 11 hält. Ein Hilfsträger 56b hält die Steuerstange 16 an dem Hauptträger 56a. Ein Paar Befestigungs elemente 56c sichert die Träger 56a und 56b an dem Zylinderkopf 11. Die Antriebswelle 13 hat als zweite Ventilbetätigungsnocken Auslaßnocken 58, die an der Antriebswelle 13 zu gemeinsamer Drehung in der gleichen Weise befestigt sind, wie es bei einer üblichen Auslaßnockenwelle der Fall ist. Die zweiten Ventilbe tätigungsnocken 58 können sich mit der Antriebswelle 13 drehen zum Betätigen von Ventilstößeln, von denen nur einer bei 60 in Fig. 15 gezeigt ist, für Auslaßventile, von denen nur eines bei 62 in Fig. 15 gezeigt ist.

Wie aus Fig. 17 ohne weiteres ersichtlich, hat die eine Wel lenachse aufweisende Antriebswelle 13 axial beabstandete exzen trische Drehnocken 15 für die jeweiligen Zylinder. Die exzen trischen Drehnocken 15 sind an der Antriebswelle 13 festgelegt und haben bezüglich der Wellenachse einen axialen Abstand von den zweiten Ventilbetätigungsnocken 58.

Die Steuerstange 16 hat axial beabstandete exzentrische Steuer nocken 17 für die jeweiligen Zylinder. Die exzentrischen Steu ernocken 17 tragen die jeweiligen Kulissenhebel 18, von denen jeder einen ersten Arm 18b und einen zweiten Arm 18c besitzt.

Kurbelarme 25 verbinden jeweils den ersten Arm 18b und den an grenzenden exzentrischen Drehnocken 15, und Laschen 26 verbin den die zweiten Arme 18c jeweils mit den angrenzenden Ventilbe tätigungsnocken 20. Jeder Kurbelarm 25 hat einen ringförmigen Basisteil 25a und einen einteiligen radialen Vorsprung 25b. Für den Zusammenbau jedes Kurbelarms 25 mit einem exzentrischen Drehnocken 15 ist der ringförmige Basisteil 25a in zwei Stücke oder Teile aufgeteilt, die durch ein Paar Schrauben 64 verei nigt werden können.

In den Fig. 15 bis 17 sind bei 66 Zündkerzenhalter angedeutet. Auf den Zylinderkopf 11 ist eine Hebelabdeckung 68 aufgesetzt.

Die Fig. 18A und 18B entsprechen den Fig. 6A und 6B und zeigen die Einstellung der Teile für einen kleinen Ventilhub bei der ersten Motorbetriebsart. Fig. 19 entspricht der Fig. 7A und zeigt die Einstellung der Teile für einen großen Ventilhub bei der zweiten Motorbetriebsart.

Die Steuerstange 16 und die Kulissenhebel 18 sind über der als Auslaßnockenwelle dienenden Antriebswelle 13 angeordnet. Diese Anordnung eignet sich besonders zum Einbau in einen V-Motor, der einen Einbauraum in der Hebelabdeckung 68 über den Auslaß ventilen 62 hat. Eine solche Anordnung der Steuerstange 16 ist dagegen nicht für den Einbau in einen querliegenden Reihenmotor geeignet, weil dort wenig Raum über den Auslaßventilen zur Ver fügung steht, die vor den Einlaßventilen in dem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.

Die Fig. 20 bis 24 zeigen die sechste Ausführungsform mit einer Ausführung, die für den Einbau in den querliegenden Reihenmotor geeignet ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 15 bis 19 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß eine Steuerstange 16 und ein Kulissenhebel 18 in einem Bereich ange ordnet sind, der über einer stationären Welle 52 liegt. Die An bringungsart der Steuerstange 16 ist im wesentlichen dieselbe, wie es anhand der Fig. 1 erläutert worden ist. Ein weiterer Un terschied besteht in dem Einsatz eines exzentrischen Dreh nockens 15, der bezüglich der Wellenachse Y der Antriebswelle 13 eine ausreichend große Radialerstreckung aufweist, um die Kur belarme 25 leicht mit der Antriebswelle 13 zusammenbauen zu können. Jeder exzentrische Drehnocken 15 hat einen kreisförmi gen Umfang und ein ausreichend breites Profil, um das Profil von jedem zweiten Ventilbetätigungsnocken 58 bei Ansicht der Antriebswelle 13 in Richtung der Wellenachse Y abzudecken, wie am besten aus Fig. 22 ersichtlich. Jeder Kurbelarm 25 unter scheidet sich bei dieser Ausführungsform von dem der fünften, in Fig. 15 bis 19 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß sein ringförmiger Basisteil 25a ein einteiliges Stück ist. Jeder Kurbelarm 25 ist demnach ein einstückiges Teil. Gemäß Fig. 22 kann jeder Kurbelarm 25 mit einem der exzentrischen Drehnocken 15 dadurch gekuppelt werden, daß nur der ringförmige Basisteil 25a in Richtung der Wellenachse Y bewegt wird. Dies ist mög lich, weil die zweiten Ventilbetätigungsnocken 58 sich nicht mit einer solchen Bewegung des Kurbelarms 25 überschneiden.

In den Fig. 23 und 24 zeigt Fig. 23 den Auslaßhub und Fig. 24 den Einlaßhub. Die ausgezogene Linie in Fig. 23 zeigt die Stel lung der Teile zum Erzeugen eines großen Ventilhubes bei der zweiten Motorbetriebsart. Andererseits zeigt die gestrichelte Linie in Fig. 23 die Stellung der Teile zum Erzeugen eines ge ringen Ventilhubes in der ersten Motorbetriebsart. Die ausgezo gene Linie in Fig. 24 zeigt die Stellung der Teile für den gro ßen Ventilhub bei der zweiten Motorbetriebsart. Die gestrichel te Linie in Fig. 24 zeigt die Stellung der Teile zum Erzeugen des geringen Ventilhubes in der ersten Motorbetriebsart.

Die Fig. 25 bis 27 zeigen die siebte Ausführungsform.

Gemäß Fig. 25 ist diese Ausführungsform im wesentlichen diesel be wie die in Fig. 20 bis 24 dargestellte sechste Ausführungs form mit Ausnahme der Exzentrizität β jedes exzentrischen Drehnockens 15 bezüglich der Wellenachse Y der Antriebswelle 13. Gegenüber der sechsten Ausführungsform ist das Maß der Ex zentrizität β zwischen der Achse X jedes exzentrischen Dreh nockens 15 und der Wellenachse Y soweit vergrößert, daß ein größe res Hebelverhältnis D/E erhalten wird. D stellt dabei den Ab stand zwischen dem Stift 21 und der Achse P1 dar und E den Ab stand zwischen der Achse P1 und dem Stift 28. Bei dieser Aus führungsform ist das Ausmaß der Exzentrizität β ausreichend vergrößert, um den Einsatz eines Kulissenhebels 18 zu ermögli chen, bei dem die Abmessung E gegenüber D verkleinert ist, um die im wesentlichen gleichen Ventilhubcharakteristiken zu er halten wie bei der sechsten Ausführungsform.

In den Fig. 26 und 27 zeigt Fig. 26 den Auslaßhub und Fig. 27 den Einlaßhub. Die ausgezogene Linie in Fig. 26 zeigt die Stel lung der Teile zum Erzeugen eines großen Ventilhubes bei der zweiten Motorbetriebsart. Andererseits zeigt die gestrichelte Linie in Fig. 26 die Stellung der Teile zum Erzeugen eines ge ringen Ventilhubes in der ersten Motorbetriebsart. Die ausgezo gene Linie in Fig. 27 zeigt die Stellung der Teile für den gro ßen Ventilhub bei der zweiten Motorbetriebsart. Die gestrichel te Linie in Fig. 27 zeigt die Stellung der Teile zum Erzeugen des geringen Ventilhubes in der ersten Motorbetriebsart.

Fig. 28 zeigt den Wechsel der auf den Kurbelarm 25 infolge der Ventilfeder ausgeübten Belastung während des Einlaßhubes. Dabei werden ein erster und ein zweiter Fall in Betracht gezogen. Das Verhältnis zwischen der Exzentrizität β im ersten Fall und der im zweiten Fall beträgt 3 : 5. Im ersten Fall ist D:E = 4 : 5, im zweiten Fall ist D:E = 5 : 3. Die strichpunktierte Linie stellt die Belastungskurve im ersten Fall dar, während die ausgezogene Linie die Belastungskurve im zweiten Fall zeigt. Fig. 28 zeigt deutlich, daß eine Vergrößerung der Exzentrizität β die Bela stung mindert, der der Kurbelarm 25 unterworfen ist. Das ermög licht die Verwendung von dünnwandigen Material für den Kurbel arm 25 und den exzentrischen Drehnocken 15, womit eine erhebli che Gewichtsreduzierung in jedem der Bauelemente für die Vor richtung zur variablen Ventilbetätigung bewirkt wird. Gleich zeitig wird eine gleichbleibende Arbeitsweise der Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung über deren gesamte Lebensdauer erzielt.

Zusammengefaßt hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur varia blen Ventilbetätigung einen an einer Antriebswelle 13 zu ge meinsamer Drehung befestigten exzentrischen Drehnocken 15, ei nen drehbaren Ventilbetätigungsnocken 20, einen Kulissenhebel 18 mit einem ersten und einem zweiten Arm 18b, 18c, eine Steu erstange 16 mit einem exzentrischen Steuernocken 17 und einen Kurbelarm 25. Der exzentrische Steuernocken 17 trägt drehbeweg lich den Kulissenhebel 18. Der Kurbelarm 25 verbindet den ex zentrischen Drehnocken 15 und den ersten Arm 18b des Kulissen hebels 18. Eine Lasche 26 verbindet den zweiten Arm 18c des Ku lissenhebels 18 und den Ventilbetätigungsnocken 20.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich.

Claims

1. Vorrichtung zur variablen Ventilbetätigung für einen Motor mit mehreren, den Zylindern zugeordneten Ventilen, gekennzeich net durch:
eine Antriebswelle (13),
einen an der Antriebswelle (13) zu gemeinsamer Drehung befe stigter exzentrischen Drehnocken (15),
einen drehbaren Ventilbetätigungsnocken (20),
einen Kulissenhebel (18) mit einem ersten und einem zweiten Arm (18b, 18c), von denen der zweite Arm (18c) mit dem Ventilbetä tigungsnocken (20) verbunden ist,
eine Steuerstange (16) mit einem exzentrischen Steuernocken (17), der den Kulissenhebel (18) verschwenkbar hält, und
einen Kurbelarm (25), der den exzentrischen Drehnocken (15) und den ersten Arm (18b) des Kipphebels (18) miteinander verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine La sche (26), die den zweiten Arm (18c) des Kulissenhebels (18) und den Ventilbetätigungsnocken (20) miteinander verbindet, um eine Betätigungsverbindung des zweiten Arms (18c) mit dem Ven tilbetätigungsnocken (20) zu bewirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) um eine Wellenachse (Y) drehbar ist, und daß der exzentrische Drehnocken (15) einen kreisförmigen Nockenbereich (15a) mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche (15d) und einem gegenüber der Wellenachse versetzten Mittel punkt aufweist, und daß an dem Kurbelarm (25) eine zylindrische Bohrung (25c) ausgebildet ist, die den kreisförmigen Nockenbe reich (15a) aufnimmt, um eine Drehung des Kurbelarms (25) ge genüber dem kreisförmigen Nockenbereich (15a) des exzentrischen Drehnockens (15) zu ermöglichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelarm (25) einen Basisteil (25a) mit der zylindrischen Bohrung (25c) und einen einteilig ausgebildeten radialen Vor sprung (25b) besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Stift (21), der den radialen Vorsprung (25b) und den ersten Arm (18b) des Kulissenhebels (18) durchsetzt, um eine Verbindung zur Übertragung einer Bewegung zwischen den Teilen zu schaffen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) den Ventilbetätigungs nocken (20) drehbar hält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerstange (16) um eine Steuerstangen achse (P2) drehbar ist und der exzentrische Steuernocken (17) als Buchse mit einer Buchsenachse (P1) und einem verdickten Teil (17a) ausgebildet ist, und daß die Buchsenachse (P1) ge genüber der Steuerstangenachse (P2) um ein bestimmtes Maß ver setzt ist und die Buchse den Kulissenhebel (18) drehbeweglich um die Buchsenachse (P1) trägt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilbetätigungsnocken (20) jedem der beiden Ventile (12) zugeordnet ist, die für jeden Zylinder des Motors vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) den Ventilbetätigungsnocken (20) drehbar hält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die jedem Zylinder zugeordneten beiden Ventilbetäti gungsnocken (20) unterschiedlich geformte Nockenvorsprünge (23) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrische Drehnocken (15) jedem der beiden Ventile (12) zugeordnet ist, die für jeden Zylinder des Motors vorgese hen sind, und daß die exzentrischen Drehnocken (15) gegenüber der Antriebswellenachse (X) eine unterschiedliche Exzentrizität (β) aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrische Drehnocken (15) jedem der beiden Ventile (12) zugeordnet ist, die für jeden Zylinder des Motors vorgese hen sind, daß der Kulissenhebel (18) jedem der beiden Ventilbe tätigungsnocken (20) zugeordnet ist, die für jeden Zylinder des Motors vorgesehen sind, und daß die beiden Kulissenhebel (18) jeweils mit den exzentrischen Drehnocken (15) und den Ventilbe tätigungsnocken (20) in Betätigungsverbindung stehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Ventilbetätigungsnocken (20) zu einer Einheit zusammengefaßt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß eine aus einem Stift (38) und einer Ausneh mung (35) bestehende Anordnung die Betätigungsverbindung zwi schen dem zweiten Arm (18c) des Kulissenhebels (18) und dem Ventilbetätigungsnocken (20) bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilbetätigungsnocken (20) den Stift (38) und der zweiten Arm (18c) des Kulissenhebels (18) die Ausnehmung (35) der aus dem Stift und der Ausnehmung bestehenden Anordnung aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, daß die Ausnehmung (35) den Stift (38) des Ventilbetäti gungsnockens (20) aufnimmt, um eine Relativbewegung des Stiftes (38) bei der Bewegung des Hebelarms (18c) gegenüber dem Ventil betätigungsnocken (20) zu ermöglichen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich net, daß der Ventilbetätigungsnocken (20) einen einteilig aus gebildeten Arm (36) aufweist, der den Stift (38) trägt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) den Ventilbetäti gungsnocken (20) drehbar hält.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lasche (26A) gekrümmt ist, um ein Zusam mentreffen mit der Antriebswelle (13) zu verhindern.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeich net durch eine stationäre Welle (52), die den Ventilbetäti gungsnocken (20) unter Ermöglichung einer Drehung trägt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch einen zweiten Ventilbetätigungsnocken (58), der auf der Antriebswelle (13) zu gemeinsamer Drehung befestigt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Einlaß- als auch Auslaßventile vorgesehen sind, und daß der erstgenannte Ventilbetätigungsnocken (20) die Einlaßventile (12) und der zweitgenannte Ventilbetätigungsnocken (58) die Auslaßventile betätigt oder umgekehrt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine La sche (26), die den zweiten Arm (18c) des Kulissenhebels (18) mit dem ersten Ventilbetätigungsnocken (20) verbindet, um die Betätigungsverbindung zwischen dem zweiten Arm (18c) des Kulis senhebels (18) und dem ersten Ventilbetätigungsnocken (20) aus zubilden.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kurbelarm (25) einen ringförmigen Endteil (25a) mit einer Einbauöffnung aufweist, die drehbar den exzen trischen Drehnocken (15) aufnimmt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) den zweiten Ventilbetätigungsnocken (58) in Betätigungskontakt mit dem Auslaßventil hält und die statio näre Welle (52) den ersten Ventilbetätigungsnocken (20) in Be tätigungskontakt mit dem Einlaßventil (12) hält.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerstange (16) in einem Bereich untergebracht ist, der sich über der Antriebswelle (13) erstreckt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch ge kennzeichnet, daß der ringförmige Endteil (25a) des Kurbelarms (25) in zwei Teile unterteilt ist, um den exzentrischen Dreh nocken (15) dazwischen einzusetzen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerstange (16) in einem Bereich angeordnet ist, der sich über der stationären Welle (52) erstreckt.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch ge kennzeichnet, daß in Richtung der Achse (X) der Antriebswelle (13) gesehen der exzentrische Drehnocken (15) ein ausreichend großes Profil aufweist, um das Profil des zweiten Ventilbetäti gungsnockens (58) zu überdecken, und daß die Einbauöffnung des Kurbelarms (25) ausreichend weit ist, um das Einsetzen des zweiten Ventilbetätigungsnockens (58) mit Spiel zu ermöglichen.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch ge kennzeichnet, daß der exzentrische Drehnocken (15) und der zweite Ventilbetätigungsnocken (58) mit gegenseitigem Abstand auf der Wellenachse (X) angeordnet sind.