DE19851045B4

DE19851045B4 - Variable Ventilbetätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19851045B4
Application number: DE19851045A
Authority: DE
Inventors: Seinosuke Atsugi Hara; Makoto Isehara Nakamura; Shinichi Fujisawa Takemura
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: JP3893202B2; JPH11141321A; DE19851045A1; US6029618A

Abstract

Variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderventil (12), aufweisend:
eine Antriebswelle (13) mit einer ersten vorgegebenen Drehachse (Y);
einen um die erste vorgegebene Drehachse (Y) schwenkbar und auf der Antriebswelle (13) angeordneten Ventilbetätigungsnocken (20) zum Betätigen des Zylinderventils (12);
einen um eine zweite vorgegebene Achse (X) drehbar und an der Antriebswelle (13) befestigten Kurbelnocken (15), wobei der Kurbelnocken (15) um einen bestimmten Abstand von dem Ventilbetätigungsnocken (20) beabstandet angeordnet ist, und
einen Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) zum kraftschlüssigen Verbinden der Ventilbetätigungsnocken (20) und der Kurbelnocken (15),
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbetätigungsnocken (20) und der Kurbelnocken (15) zwischen sich ein Ventilspiel (Vcl) definieren, wenn ein Grundkreisabschnitt (S3, θ1) des Ventilbetätigungsnockens (20) eine Stellung gegenüberliegend zu einer oberen Fläche (19a) eines Ventilstößels (19) des Zylinderventils (12) einnimmt, und der Ventilbetätigungsnocken (20) veränderliche Nockenhubwerte mit einem maximalen Nockenhubwert (Lc) liefert, der größer als Null...

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (VVA-Vorrichtung) gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.

Aus der Druckschrift DE 198 35 921 wird eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung der eingangsgenannten Art vorgeschlagen.

Aus DE 30 14 005 A1 = US 4.397.270 A (= JP 55 137305 A ) ist ein System für variable Ventilzeitsteuerung und variablen Ventilhub bekannt. Das System enthält eine Antriebswelle, eine Steuerstange mit axial beabstandeten exzentrischen Nocken und eine Schwenkstruktur. Die Schwenkstruktur unterstützt Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken) für deren Schwenkbewegung oberhalb von Ventilstößeln von Zylinderventilen. Für die VO-Nocken sind jeweils Federn vorgesehen. Jede der Federn belastet einen Ventilkipphebel in seine Ruhestellung vor, in der das zugehörige Zylinderventil geschlossen ist. Die Ventilkipphebel betätigen die entsprechenden VO-Nocken. Die exzentrischen Nocken, die mit der Steuerstange drehfest verbunden sind, tragen die jeweiligen Ventilkipphebel. Eine Achse jedes der exzentrischen Nocken dient als Antriebszentrum des entsprechenden der Ventilkipphebel. Die an der Antriebswelle befestigten Nocken betätigen die jeweiligen Ventilkipphebel. Ein elektronisches Steuermodul (ECM) oder eine Steuereinrichtung ist vorgesehen. Sensoren an der Brennkraftmaschine schicken Informationen bezüglich der Motordrehzahl, der Motorlast, der Fahrgeschwindigkeit und der Kühlmitteltemperatur an das ECM. Bei einem vorgegebenen Umschaltpunkt schickt das ECM ein Signal an einen Aktuator für die Steuerstange. Wenn der Aktuator die Steuerstange dreht, ändert sich die Exzentrizität jedes der exzentrischen Nocken in bezug auf eine Achse der Steuerstange. Dadurch wird die Stellung der Schwenkachse der Ventilkipphebel in bezug auf die Stellung der Schwenkachse der VO-Nocken verändert. Dies bewirkt eine Änderung der Ventilzeitsteu erung und des Ventilhubs jedes der Zylinderventile. Es ist wünschenswert, die Zylinderventile geschlossen zu halten, wenn dies während einiger Motorbetriebsarten erforderlich ist.

Aus DE 42 09 062 C1 bzw. DE 38 31 642 A1 ist jeweils ein verstellbaren Ventiltrieb in einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Hubventil durch einen Schwingnocken betätigt wird, wobei der Schwingnocken durch Nocken einer Nockenwelle über Schwinghebel angetrieben ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung der eingangsgenannten Art derart zu verbessern, dass weniger Platz für die Anbringung derselben in der Brennkraftmaschine benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt. Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

1 eine Querschnittsansicht einer VVA-Vorrichtung längs der Linie 1-1 in 2;

2 eine Teilseitenschnittansicht eines oberen Abschnitts eines mit der VVA-Vorrichtung nach 1 versehenen Zylinderkopfes;

3 eine Draufsicht des oberen Abschnitts des mit der VVA-Vorrichtung versehenen Zylinderkopfes;

4 eine perspektivische Ansicht eines Kurbelnockens der VVA-Vorrichtung;

5(A) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil geschlossen zu halten, wenn ein Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Stellung für maximalen Nockenhub befindet;

5(B) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil in seine vollständig geöffnete Stellung zu heben, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für maximalen Nockenhub befindet;

6(A) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil geschlossen zu lassen, wenn ein Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Stellung für minimalen Nockenhub befindet;

6(B) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil geschlossen zu halten, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet;

7 eine Kennlinie des gegen den Nockenwinkel aufgetragenen Nockenhubs für einen VO-Nocken;

8 eine Kennlinie des gegen den Nockenwellenwinkel aufgetragenen Nockenhubs für die VVA-Vorrichtung;

9(A) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil geschlossen zu halten, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Stellung für Null-Nockenhub befindet;

9(B) die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, um das zugeordnete Zylinderventil geschlossen zu lassen, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für Null-Nockenhub befindet;

10 einen zwischen dem VO-Nocken und dem Ventilstößel definierten Raum, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet; und

11(A), (B) Fenster des Ventilspiels, in denen Änderungen nicht vernachlässigbar sind.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren gleiche oder ähnliche Teile oder Abschnitte, um die Beschreibung zu vereinfachen.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle. Die Brennkraftmaschine besitzt vier Zylinderventile pro Zylinder. Sie umfassen zwei Einlaßventile 12 und zwei (nicht gezeigte) Auslaßventile. Nicht gezeigte Ventilführungen des Zylinderkopfs 11 unterstützen die jeweiligen Einlaßventile 12.
Eine Vorrichtung für variable Ventilbetätigung (VVA-Vorrichtung) gemäß der Erfindung umfaßt wenigstens ein Zylinderventil, das öffnet, wenn ein Zylinder einen Ansaugtakt oder einen Ausstoßtakt ausführt. Die Vorrichtung wird im folgenden im einzelnen beschrieben, wobei die Einlaßventile 12 als Beispiel für die Zylinderventile betrachtet werden. Es wird angemerkt, daß das Zylinderventil auch ein Auslaßventil sein kann, wenn dies gewünscht ist.
Nockenlager am Zylinderkopf 11, wovon nur eines bei 14 gezeigt ist, unterstützen eine hohle Antriebswelle 13 und eine Steuerstange 16. In 2 ist die Antriebswelle 13 oberhalb von Ventilstößeln 19 für die Einlaßventile 12 angeordnet und diesen funktional zugeordnet. Das Nockenlager 14 enthält einen Hauptträger 14a, der die Antriebswelle 13 am Zylinderkopf 11 hält. Ein Nebenträger 14b hält die Steuerstange 16 am Hauptträger 14a in einem Abstand von der Antriebswelle 13. Zwei Befestigungselemente in Form von Schraubbolzen 14c (siehe 2) befestigen die Träger 14a und 14b am Zylinderkopf 11. Eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle stellt über Scheiben und eine Steuerkette eine von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebskraft für die Antriebswelle 13 bereit. Die Antriebswelle 13 verläuft vom vorderen Ende des Zylinderkopfes 11 bis zu seinem hinteren Ende.
Die Antriebswelle 13 besitzt zwei axial beabstandete Kurbelnocken in Form exzentrischer Rotationsnocken (ER-Nocken) 15 pro Zylinder. Die Kurbelnocken 15 sind an der Antriebswelle 13 befestigt. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, sind für die beiden Einlaßventile 12 zwei Kurbelnocken 15 vorgesehen. Sie sind voneinander axial beabstandet und befinden sich außerhalb des Einflußbereichs der Ventilstößel 19 für die Einlaßventile 12. Wie auch in 4 gezeigt ist, besitzt jeder Kurbelnocken 15 einen kreisförmigen Nockenabschnitt 15a und einen kreisförmigen Flanschabschnitt 15b und ist mit einer Durchgangsbohrung 15c versehen. Die Antriebswelle 13 ist in die Durchgangsbohrungen 15c der Kurbelnocken 15 mittels Preßpassung eingesetzt. Der kreisförmige Nockenabschnitt 15a jedes Kurbelnockens 15 besitzt eine zylindrische äußere Umfangsfläche 15d und eine Mittellinie oder ein Zentrum X, (siehe 1), das von einer Drehachse Y der Antriebswelle 13, d. h. von einer Wellenachse, versetzt ist. In dieser Ausführung besitzen die Kurbelnocken 15 für jeden Zylinder Zentren X, die von der Achse Y der Antriebswelle 13 jeweils in der gleichen Exzentrizitätsrichtung und um den gleichen Exzentrizitätsbetrag versetzt sind. Falls gewünscht, können sie jedoch auch unterschiedliche Exzentrizitätsrichtungen und/oder unterschiedliche Exzentrizitätsbeträge in bezug auf die Wellenachse Y haben.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, sind die Kurbelnocken 15 in vom Nockenlager 14 wegweisenden Richtungen axial beabstandet, um einer Anordnung von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken) 20 zu ermöglichen, die eine Zusammenwirkung mit den Ventilstößeln 19 zuläßt. Wie in 2 gezeigt ist, besitzen die Kurbelnocken 15 links und rechts vom Nockenlager 14 keine übereinstimmende Konfiguration. Sie besitzen statt dessen in bezug auf eine hypothetische, das Nockenlager 14 schneidende senkrechte Mittelebene eine spiegelbildliche Konfiguration. Genauer besitzen die Kurbelnocken 15, die eine spiegelbildliche Konfiguration haben, ihre Flanschabschnitte 15b an den vom Nockenlager 14 am weitesten entfernten Stellen der kreisförmigen Nockenquerschnitte 15a.
Wie in 2 gezeigt ist, besitzen die VO-Nocken 20 auf der linken und auf der rechten Seite keine übereinstimmende Konfiguration. Sie besitzen in bezug auf die hypothetische senkrechte Mittelebene eine spiegelbildliche Konfiguration. Die VO-Nocken 20, die eine spiegelbildliche Konfiguration besitzen, weisen Bohrungen 22a sowie Buchsen 22 auf, die einander zugewandt sind und an den gegenüberliegenden Flächen des Nockenlagers 14 anliegen. In dieser Ausführung besitzen die VO-Nocken 20 mit spiegelbildlicher Konfiguration jeweils das gleiche Profil, wie in 1 gezeigt ist, obwohl sie, falls dies gewünscht ist, auch unterschiedliche Profile haben können.
Die Antriebswelle 13 verläuft durch die Bohrungen 22a der VO-Nocken 20 und wie erwähnt durch die Bohrungen 15c der Kurbelnocken 15. Die Drehung der Antriebswelle 13 um die Achse Y übt auf die VO-Nocken 20 kein Drehmoment oder höchstens ein sehr geringes Drehmoment aus, obwohl sie die Kurbelnocken 15 dazu veranlaßt, sich als Einheit mit der Antriebswelle 13 zu bewegen.
Wie aus 1 hervorgeht, enthält jeder VO-Nocken 20 eine Nockenkeule, die sich von der zugeordneten Buchse 22 zu einem Nockennasenabschnitt 23 erstreckt. Jeder VO-Nocken 20 besitzt eine untere Umfangsfläche 24, die mit einer oberen Fläche 19a des zugeordneten Ventilstößels 19 kraftschlüssig zusammenwirkt. Die untere Umfangsfläche 24 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 24a mit einem Grundkreis, der um die Wellenachse Y verläuft, und aus einem Nockenflächenabschnitt 24b, der sich vom zylindrischen Abschnitt 24a zum Nockennasenabschnitt 23 erstreckt.
Die Steuerstange 16 besitzt eine Steuerstangenachse P2. Sie besitzt axial beabstandete exzentrische Steuernocken 17, wovon jeder die Form einer Hülse mit einer Achse P1 und einem verdickten Abschnitt 17a besitzt. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Steuernocken 17 links und rechts vom Nockenlager 14 angeordnet und an der Steuerstange 16 drehfest angebracht, so daß sie sich mit dieser um die Steuerstangenachse P2 drehen. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Achse P1 jedes Steuernockens 17 von der Steuerstangenachse P2 um einen Betrag α versetzt. Die Steuernocken 17, die links und rechts vom Steuerlager 14 angeordnet sind, unterstützen jeweils einen Ventilkipphebel 18 in der Weise, daß er eine Schwenkbewegung um die Achse P1 ausführen kann.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, besitzen die Ventilkipphebel 18 Hülsen 18a, die die jeweiligen Steuernocken 17 aufnehmen. Die Hülsen 18a können sich relativ zu den Steuernocken 17 um die Achse P1 drehen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, besitzen die Ventilkipphebel 18 links und rechts vom Nockenlager 14 keine übereinstimmende Konfiguration, sondern in bezug auf die hypothetische vertikale Mittelebene des Nockenlagers 14 eine spiegelbildliche Konfiguration. Genauer besitzen die beiden Ventilkipphebel 18 mit spiegelbildlicher Konfiguration erste Arme 18b und zweite Arme 18c. Die ersten Arme 18b erstrecken sich von den Hülsen 18a der linken und rechten Ventilkipphebel 18 radial auswärts und definieren die entferntesten Enden dieser Hülsen 18a in bezug auf das Nockenlager 14. Die zweiten Arme 18c erstrecken sich von den linken und rechten Ventilkipphebeln 18 in einer weiteren Richtung radial auswärts und definieren die nahesten Enden der Hülsen 18a in bezug auf das Nockenlager 14.
Die ersten Arme 18b sind mit den angrenzenden Kurbelnocken 15 in einer kraftschlüssigen Verbindung angeordnet, während die zweiten Arme 18c mit den angrenzenden VO- Nocken 20 in einer kraftschlüssigen Verbindung angeordnet sind. Wie am besten aus 2 hervorgeht, sind die zweiten Arme 18c auf die jeweils angrenzenden VO-Nocken 20 vertikal ausgerichtet.
Die ersten Arme 18b und die angrenzenden Kurbelnocken 15 sind durch Kurbelarme 25 miteinander verbunden, während die zweiten Arme 18c und die jeweils angrenzenden VO-Nocken 20 über Verbindungen 26 miteinander verbunden sind.
Wie am besten aus 1 hervorgeht, enthält jeder Kurbelarm 25 einen ringförmigen Basisabschnitt 25a und eine damit einteilig ausgebildete radiale Erweiterung 25b. Der ringförmige Basisabschnitt 25a ist mit einer zylindrischen Bohrung 25c versehen, die den kreisförmigen Nockenabschnitt 15a des Kurbelnockens 15 aufnimmt. Genauer besitzt der ringförmige Basisabschnitt 25a eine zylindrische Innenwand, die die Bohrung 25c definiert. Diese zylindrische Innenwand befindet sich gegenüber der zylindrischen äußeren Umfangsfläche 15d und gleitet auf dieser, um eine Bewegung des kreisförmigen Nockenabschnitts 15a relativ zum ringförmigen Basisabschnitt 25a zu ermöglichen. Die radiale Erweiterung 25b enthält eine Bohrung 25d, die einen Stift 21 aufnimmt, der in einer durch den ersten Arm 18b des angrenzenden Ventilkipphebels 18 gebohrten Bohrung 18d aufgenommen ist. In dieser Ausführung ist der Stift 21 an einem Endabschnitt in die Bohrung 18d mittels Preßpassung eingesetzt, so daß der Stift 21 relativ zum ersten Arm 18b unbeweglich ist. Am anderen Endabschnitt ist er in die Bohrung 25d in der Weise eingesetzt, daß eine Drehung der radialen Erweiterung 25b relativ zum Stift 21 möglich ist. Mit dem Stift 21 ist ein Sprengring 30 in Eingriff, der eine Lösung der radialen Erweiterung 25b vom Stift 21 verhindert. Falls gewünscht, kann ein Stift 21 an der radialen Erweiterung 25b befestigt sein. In diesem Fall ist der Stift 21 in die Bohrung 18b des ersten Arms 18b eingesetzt, um eine Drehung des ersten Arms 18b relativ zum Stift 21 zu ermöglichen. In beiden Fällen muß der Stift 21 stark genug sein, um die Bohrungen 18d und 25d aufeinander ausgerichtet zu halten.
Jede Verbindung 26 ist eine gekrümmte Verbindung mit Endabschnitten 26a und 26b. Der Endabschnitt 26a ist mit einer Bohrung 26c versehen, die einen Stift 28 aufnimmt, der in eine durch den zweiten Arm 18c des zugeordneten Ventilkipphebels 18 gebohrte Bohrung 18e mittels Preßpassung eingesetzt ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Stift 28 mit einem Sprengring 31 in Eingriff, der ein Lösen der Verbindung 26 vom Stift 28 verhindert. Der andere Endabschnitt 26b ist mit einer Bohrung 26d ausgebildet, die einen Stift 29 aufnimmt, der in eine durch den zugeordneten VO-Nocken 20 gebohrte Bohrung 23a (siehe 2) mittels Preßpassung eingesetzt ist. Mit dem Stift 29 ist ein Sprengring 32 in Eingriff, der ein Lösen der Verbindung 26 vom Stift 29 verhindert. In diesem Fall ist der Stift 28 relativ zum zweiten Arm 18c des Ventilkipphebels 18 fest, ferner ist der Stift 29 relativ zum VO-Nocken 20 fest, während die Verbindung 26 sich relativ zu den Stiften 28 und 29 drehen kann. Falls gewünscht, können die Stifte 28 und 29 relativ zur Verbindung 26 fest sein. In diesem Fall ist der Stift 28 in die Bohrung 18e des zweiten Arms 18c eingesetzt, um eine Drehung des zweiten Arms 18c relativ zum Stift 28 zuzulassen. Ferner ist der andere Stift 29 in die Bohrung 23a des VO-Nockens 20 eingesetzt, um eine Drehung des VO-Nockens 20 relativ zum Stift 29 zuzulassen. In beiden Fällen muß der Stift 28 stark genug sein, um die Bohrungen 26c und 18e aufeinander ausgerichtet zu halten, ferner muß der Stift 29 stark genug sein, um die Bohrungen 26d und 23a aufeinander ausgerichtet zu halten.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Aktuator 100 in Form eines elektromagnetischen Aktuators mit der Steuerstange 16 kraftschlüssig gekoppelt. Der Aktuator 100 wird als Antwort auf ein Steuersignal betätigt, um die Steuerstange 16 zu drehen. Es ist ein elektronisches Steuermodul (ECM) oder eine Steuereinrichtung 102 vorgesehen. Sensoren an der Brennkraftmaschine schicken Informationen bezüglich der Motordrehzahl, der Motorlast, der Fahrgeschwindigkeit und der Kühlmitteltemperatur an die Steuereinrichtung 102. Die Steuereinrichtung 102 erzeugt Steuersignale und gibt sie an dem Aktuator 100 weiter.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ohne weiteres deutlich wird, enthält die VVA-Vorrichtung ein Zylinderventil 12, einen VO-Nocken 20, der so angeordnet ist, daß er eine Schwenkbewegung um eine erste vorgegebene Achse Y ausführen kann, um das Zylinderventil 12 zu betätigen, sowie einen Kurbelnocken 15, der so angeordnet ist, daß er sich um eine zweite vorgegebene Achse drehen kann. In dieser Ausführung ist die erste vorgegebene Achse Y auf die zweite vorgegebene Achse ausgerichtet. Die VVA-Vorrichtung enthält außerdem einen Bewegungsübertragungsmechanismus, der den Kurbelnocken 15 und den VO-Nocken 20 funktional verbindet.
Der Bewegungsübertragungsmechanismus umfaßt einen Kipphebel 18, der so angeordnet ist, daß er eine Schwenkbewegung um eine dritte vorgegebene Achse P1 ausführen kann, einen Kurbelarm 25 und eine Verbindung 26. Der Ventilkipphebel 18 besitzt einen ersten Arm 18b und einen zweiten Arm 18c. Der Kurbelarm 25 verbindet den Kurbelnocken 15 mit dem ersten Arm 18b, um den ersten Arm 18b als Antwort auf die Drehung des Kurbelnockens 15 anzutreiben. Die Verbindung 26 verbindet den zweiten Arm 18c und den VO-Nocken 20, um den VO-Nocken 20 zu einer Drehbewegung anzutreiben.
Der Bewegungsübertragungsmechanismus umfaßt außerdem die Steuerstange 16, die so angeordnet ist, daß sie sich um eine vierte vorgegebene Achse P2 drehen kann, und einen an der Steuerstange 16 ausgebildeten Steuernocken 17. Der Steuernocken 17 unterstützt den Ventilkipphebel 18 in der Weise, daß er relativ zu ihm um die dritte vorgegebene Achse P1 drehbar ist.
Wie wiederum in 1 gezeigt ist, enthält die untere Umfangsfläche 24 den zylindrischen Grundkreis-Flächenabschnitt 24a, der sich über einen Winkel 81 erstreckt, sowie den Nockenflächenabschnitt 24b. Der Nockenflächenabschnitt 24b kann in einen Rampenabschnitt und in einen Hubabschnitt unterteilt werden, die sich um die Achse Y der Antriebswelle 13 über die Winkel θ₂ bzw. θ₃ erstrecken.
In dieser Ausführung bestimmt die Steuereinrichtung 102 eine gewünschte Winkelstellung der Steuerstange 16 und erzeugt ein Steuersignal, das die vorgegebene gewünschte Winkelstellung angibt. Das Steuersignal wird in den Aktuator 100 eingegeben. Als Antwort auf das Steuersignal dreht der Aktuator 100 die Steuerstange 16 in die gewünschte Winkelstellung.
Falls beispielsweise der Betrieb der Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl und starker Last den maximalen Ventilhub jedes Zylinderventils 12 erfordert, bestimmt die Steuereinrichtung 102 als Sollwinkelstellung eine Winkelstellung der Steuerstange 16, wie sie in den 5(A) und 5(B) gezeigt ist. Falls der Betrieb der Brennkraftmaschine erfordert, daß wenigstens einige der Zylinderventile 12 geschlossen bleiben, bestimmt die Steuereinrich tung 102 als Sollwinkelstellung eine Winkelstellung, wie sie in den 6(A) und 6(B) gezeigt ist. Der Aktuator 100 kann die Steuerstange 16 aus der in 5(A) gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn um einen vorgegebenen Winkel in die Stellung von 6(A) und anschließend im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung von 6(A) in die in 5(A) gezeigte Stellung drehen.
Während einer Verschiebung aus der Stellung von 5(A) in die Stellung von 6(A) läuft der verdickte Abschnitt 17a jedes Steuernockens 17 bei Betrachtung von 5(A) im Uhrzeigersinn um die Achse P2 um, wenn sich die Steuerstange 16 um den vorgegebenen Winkel im Uhrzeigersinn dreht. Diese Umlaufbewegung wird durch die Drehung des Kurbelarms 25 relativ zum Kurbelnocken 15 im Gegenuhrzeigersinn zugelassen. Infolge dieser Verschiebung ändert sich die Exzentrizitätsrichtung der Achse P1 jedes Steuernockens 17 in bezug auf die Achse P2 der Steuerstange 16 um einen vorgegebenen Winkel. Dadurch wird jeder Ventilkipphebel 18 dazu veranlaßt, den zugeordneten Stift 28 aus der Stellung von 5(A) in die Stellung von 6(A) anzuheben. Dadurch wird die Verbindung 26 dazu veranlaßt, den VO-Nocken 20 im Uhrzeigersinn aus der Stellung von 5(A) in die Stellung von 6(A) zu drehen.
Während einer entgegengesetzten Verschiebung aus der Stellung von 6(A) in die Stellung von 5(A) läuft der verdickte Abschnitt 17a im Gegenuhrzeigersinn um die Achse P2 um, wenn sich die Steuerstange 16 im Gegenuhrzeigersinn um den vorgegebenen Winkel dreht. Diese Umlaufbewegung wird durch die Drehung im Uhrzeigersinn des Kurbelarms 25 relativ zum Kurbelnocken 15 zugelassen. Diese Verschiebung veranlaßt jeden Ventilkipphebel 18, den zugeordneten Stift 28 abzusenken, wodurch die Verbindung 26 dazu veranlaßt wird, den VO-Nocken 20 im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung von 6(A) in die Stellung von 5(A) zu drehen.
Nun wird angenommen, daß die Schwenkachse P1 des Ventilkipphebels 18 die Stellung der 5(A) und 5(B) besitzt. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine veranlaßt die Drehung der Antriebswelle 13 um 360 Grad das Zentrum X dazu, um die Achse Y über einen Winkel von 360 Grad umzulaufen. Die erste Hälfte jeder Umdrehung dieser Umlaufbewegung des Zentrums X veranlaßt den Stift 21 zu einer Bewegung aus der Stellung von 5(A) in die Stellung von 5(B). Die zweite Hälfte jeder Drehung, die dieser ersten Hälfte folgt, veranlaßt den Stift 21 dazu, sich aus der Stellung von 5(B) in die Stellung von 5(A) zu bewegen. Somit wird die Drehung der Antriebswelle 13 in eine hin- und hergehende Bewegung des Stifts 21 zwischen den Stellungen der 5(A) und 5(B) überführt. Diese Hin- und Herbewegung des Stifts 21 wird durch den Ventilkipphebel 18, den Stift 28, die Verbindung 26 und den Stift 29 in eine hin- und her gehende Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 zwischen der Stellung von 5(A) und der Stellung von 5(B) überführt. Diese hin- und hergehende Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 bewirkt, daß der zylindrische Grundkreis-Flächenabschnitt 24a sowie der Rampenabschnitt und der Hubabschnitt des Nockenflächenabschnitts 24b dem Ventilstößel 19 zugewandt sind. Die Rampen- und Hubabschnitte des Nockenflächenabschnitts 24b werden in Kontakt mit der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 gebracht, wodurch der Ventilstößel 19 zu einer Hin- und Herbewegung zwischen seiner geschlossenen Stellung von 5(A) und seiner geöffneten oder angehobenen Stellung von 5(B) veranlaßt wird. Der zylindrische Grundkreis-Flächenabschnitt 24a ist der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 in einem Abstand zugewandt. Die Nockenhubkurve 110 von 8 zeigt die Änderungen den Nockenhubs während dieser hin- und hergehenden Schwenkbewegung des VO-Nockens 20.
Nun wird angenommen, daß die Schwenkachse P1 des Kipphebels 18 die Stellung der 6(A) und 6(B) einnimmt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Drehung der Antriebswelle 13 in eine Hin- und Herbewegung des Stifts 21 zwischen der Stellung von 6(A) und der Stellung von 6(B) umgesetzt. Diese Hin- und Herbewegung des Stifts 21 wird durch den Ventilkipphebel 18, den Stift 28, die Verbindung 26 und den Stift 29 in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 zwischen der Stellung von 6(A) und der Stellung von 6(B) überführt. Diese hin- und hergehende Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 bewirkt, daß der zylindrische Grundkreis-Flächenabschnitt 24a und der Rampenabschnitt des Nockenflächenabschnitts 24b der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 zugewandt sind. Während dieser hin- und hergehenden Schwenkbewegung ist der Rampenabschnitt des Nockenflächenabschnitts 24b nicht mit der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 in Kontakt, wie in 10 gezeigt ist, wodurch der Ventilstößel 19 in seiner geschlossenen Stellung gelassen wird.
Der Rampenabschnitt des Nockenflächenabschnitts 24b ist der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 während der Bewegung des VO-Nockens 20 in der Umgebung der Stellung von 6(B) zugewandt. Somit weicht der Nockenhub von 0 (null) ab und bildet eine maximalen Nockenhub Lc, wie durch die Nockenhubkurve 112 in 8 gezeigt ist. Dieser maximale Nockenhub Lc ist geringer als ein Ventilspiel Vcl. Das Ventilspiel Vcl ist durch den Abstand zwischen dem VO-Nocken 20 und der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 gegeben, wenn der zylindrische Grundkreis-Flächenabschnitt 24a der oberen Fläche 19a zugewandt ist. In 8 ist die Differenz zwischen dem Ventilspiel Vcl und dem maximalen Nockenhub Lc durch Δ (Delta) bezeichnet.
Wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Stellung für maximalen Nockenhub befindet, die in den 5(A) und 5(B) gezeigt ist, wird die Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 innerhalb eines ersten Winkelbereichs gehalten. Dieser erste Winkelbereich reicht von einer Winkelstellung des VO-Nockens 20 in 5(A) bis zu einer weiteren Winkelstellung, die in 5(B) gezeigt ist. Wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Stellung für minimalen Nockenhub befindet, die in den 6(A) und 6(B) gezeigt ist, wird die Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 in einem zweiten Winkelbereich gehalten. Dieser zweite Winkelbereich reicht von einer Winkelstellung des VO-Nockens 20 von 6(A) in eine weitere Winkelstellung des VO-Nockens 20, die in 6(B) gezeigt ist. Der Vergleich zwischen dem ersten und dem zweiten Winkelbereich des VO-Nockens 20 ergibt, daß der zweite Winkelbereich schmaler als der erste Winkelbereich ist und daß die Phase des ersteren gegenüber der Phase des letzteren verschoben ist.
In 8 zeigen die Nockenhubkurven 114, 116 und 118 verschiedene Nockenhübe in Abhängigkeit von unterschiedlichen Nockenwellenwinkeln während der Hin- und Herbewegung des VO-Nockens 20, wenn die Achse P1 drei verschiedene Stellungen zwischen den Stellungen der 5(A) bzw. 6(A) annimmt. Jede der Kurven schafft ihren maximalen Nockenhub. Der maximale Nockenhub jeder der Kurven ist als Summe aus dem maximalen Ventilhub und dem Ventilspiel Vcl gegeben. Die Kurven 110, 114, 116 und 118 zeigen deutlich, daß der maximale Nockenhub abnimmt, wenn sich die Achse P1 aus der Stellung von 5(A) der Stellung in 6(A) annähert. Das bedeutet, daß der maximale Ventilhub entsprechend abnimmt. Es ist außerdem deutlich, daß die Ventilöffnungsdauer bei abnehmendem maximalen Ventilhub abnimmt.
Wenn in der vorliegenden Ausführung der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet, erzeugt der VO-Nocken 20 den maximalen Nockenhub Lc (siehe 8), der größer als 0 (null) und kleiner als das Ventilspiel Vcl ist. Im Ergebnis bewegt sich während der Hin- und Herbewegung des VO-Nockens 20 die untere Umfangsfläche 24 auf die obere Fläche 19a des Ventilstößels 19 zu und von dieser weg, wodurch der dazwischen befindliche Raum verkleinert und vergrößert wird. Dadurch wird ein Zyklus aus Verkleinerungs- und Vergrößerungsphasen dieses Raums wiederholt, obwohl der VO-Nocken 20 nicht mit dem Ventilstößel 19 in Kontakt gelangt. Dadurch bleibt das Einlaßventil 12 geschlossen, wenn sich der Bewegungsübertragungsmechanismus in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet.
Nun wird mit Bezug auf 7 die Kennlinie des Nockenhubs in Abhängigkeit vom Nockenwinkel des VO-Nockens 20 erläutert. Diese Kennlinie zeigt durch den VO-Nocken 20 erzeugte unterschiedliche Nockenhübe in Abhängigkeit vom Winkel, um den sich der VO-Nocken 20 um die Achse Y dreht. In 7 gibt ein gestrichelt gezeichneter Doppelpfeil S3 die Erstreckung eines Abschnitts an, der der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 zugewandt ist, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in einer Null-Hubstellung befindet. Dieser Abschnitt S3 reicht von einer in 9(B) gezeigten Winkelstellung K3max an einer Grenze zwischen dem Grundkreisabschnitt und dem Rampenabschnitt zu einer in 9(A) gezeigten Winkelstellung K3min, die innerhalb des Grundkreisabschnitts 24a liegt. In diesem Fall bleibt der Nockenhub während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 null, da sich der Abschnitt S3 innerhalb des Grundkreisabschnitts 24a erstreckt.
In 7 gibt ein mit durchgezogener Linie gezeichneter Doppelpfeil S2 die Erstreckung eines Abschnitts an, der der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 zugewandt ist, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Hub befindet. Dieser Abschnitt S2 reicht von einer in 6(B) gezeigten Winkelstellung K2max, die innerhalb des Rampenabschnitts liegt, zu einer in 6(A) gezeigten Winkelstellung K2min, die innerhalb des Grundkreisabschnitts 24a liegt. In diesem Fall schafft der VO-Nocken 20 in der Winkelstellung K2max den maximalen Nockenhub Lc, der größer als 0 (null) und kleiner als das Ventilspiel Vcl ist (siehe das Nockenhubdiagramm 112 in 8).
In 7 gibt ein mit durchgezogener Linie gezeichneter Doppelpfeil S1 die Erstreckung eines Abschnitts an, der der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 zugewandt ist, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für maximalen Hub befindet. Dieser Abschnitt S1 reicht von einer in 5(B) gezeigten Winkelstellung K1max, die innerhalb des Hubabschnitts liegt, zu einer in 5(A) gezeigten Winkelstellung K1min, die innerhalb des Grundkreisabschnitts 24a liegt. In diesem Fall schafft der VO-Nocken 20 bei der Winkelstellung K1max den maximalen Nockenhub (siehe das Nockenhubdiagramm 110 in 8).
Der Vergleich des Abschnitts S3 mit dem Abschnitt S2 ergibt, daß der Abschnitt S3 von der Winkelstellung K1max um einen Betrag θ_t', der den Nockenwinkel angibt, um den sich der VO-Nocken 20 um die Achse Y dreht, weiter von der Winkelstellung K1max als der Abschnitt S2 beabstandet ist. Dieser Betrag ist sehr groß, da der Nockenhub sich in Abhängigkeit vom Nockenwinkel über den Rampenabschnitt mit einer sehr geringen Rate ändert. Während einer Verschiebung von der Stellung für maximalen Nockenhub zur Stellung mit Null-Nockenhub unterliegt der VO-Nocken 20 einer zusätzlichen Drehung um die Achse Y um den Betrag θ_t', um den Abschnitt S3 der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 zuwenden zu können. Diese zusätzliche Drehung ist während einer Verschiebung von der Stellung für maximalen Nockenhub zu der Stellung für minimalen Nockenhub, bei der sich der VO-Nocken 20 dreht, um den Abschnitt S2 der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 zuzuwenden, nicht mehr erforderlich.
9(A) zeigt die Stellung von Teilen der VVA-Vorrichtung, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Null-Nockenhubstellung befindet und der VO-Nocken 20 die Winkelstellung K3min einnimmt (siehe 7). In dieser Stellung stehen der VO-Nocken 20, die Verbindung 26 und der Ventilkipphebel 18 im wesentlichen vertikal und nehmen in vertikaler Richtung einen großen Raum ein, wenn sie über dem Zylinderkopf installiert sind. Es ist jedoch schwierig, über dem Zylinderkopf im Motorraum einen derart großen Raum zu finden. Ferner erfordert der Ventilkipphebel 18 eine Aussparung oder einen Ausschnitt, um eine gegenseitige Störung zwischen dem Ventilkipphebel 18 und der Nockennase 23 zu vermeiden. In 9(A) ist der Bereich, in dem die gegenseitige Störung auftreten würde, schraffiert dargestellt. Die maschinelle Bearbeitung einer solchen Aussparung oder eines solchen Ausschnitts erhöht die Anzahl der Prozeßschritte bei der Herstellung der VVA-Vorrichtung. Wenn gemäß der zweckmäßigen Ausführung der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet, schafft der VO-Nocken 20 den maximalen Nockenhub Lc, der in der in 6(B) gezeigten Stellung größer als 0 (null) und kleiner als das Ventilspiel Vcl ist. In dieser Stellung für minimalen Nockenhub deckt der Abschnitt S2 einen Teil des Rampenabschnitts ab, wie in 7 gezeigt ist. Somit wird der Bereich, um den sich der VO-Nocken 20 für eine Verschiebung vom Abschnitt S1 in den Abschnitt S2 dreht, um θ_t' auf θ_t reduziert, wie der Vergleich mit einer Verschiebung vom Abschnitt S1 zum Abschnitt S3 ergibt.
6(A) zeigt die Stellung der VVA-Vorrichtung, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet und der VO-Nocken 20 die Winkelstellung K2min annimmt, wie in 7 gezeigt ist. Der Vergleich von 6(A) mit 9(A) ergibt, daß der vom VO-Nocken 20, von der Verbindung 26 und vom Ventilkipphebel 18 eingenommene Raum in dieser zweckmäßigen Ausführung in vertikaler Richtung erheblich reduziert ist. Ferner ist das Volumen des Raums, in dem sich die Teile der VVA-Vorrichtung während des Betriebs bewegen, in der zweckmäßigen Ausführung reduziert. Dadurch wird die Schwierigkeit bei der Installation der VVA-Vorrichtung beseitigt. Ferner tritt in der VVA-Vorrichtung gemäß dieser Ausführung der Erfindung keine Störung zwischen der Nockennase 23 und dem Ventilkipphebel 18 auf.
Es ist allgemein bekannt, daß eine ausreichende Zufuhr von Schmiermittel an die Grenzfläche zwischen dem VO-Nocken 20 und dem Ventilstößel 19 während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 nicht zu erwarten ist, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung mit Null-Nockenhub befindet. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Volumen des Raums zwischen der unteren Umfangsfläche 24 des VO-Nockens 20 und der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 während der Schwenkbewegung des VO-Nockens 20 nicht geändert wird.
10 zeigt den Raum, der zwischen der unteren Umfangsfläche 24 des VO-Nockens 20 und der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 definiert ist, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet. In dieser Stellung für minimalen Nockenhub, die in den 6(A) und 6(B) gezeigt ist, ist die untere Umfangsfläche 24 nicht mit der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 in Kontakt, wodurch das zugeordnete Ventil 12 geschlossen bleibt. Während der Hin- und Herbewegung des VO-Nockens 20 zwischen den Stellungen der 6(A) und 6(B) nähert sich die untere Umfangsfläche 24 des VO-Nockens 20 der oberen Fläche 19a des Ventilstößels 19 an und entfernt sich von dieser in periodischer Weise. Somit wird der Raum in jedem Zyklus einer Verkleinerung und einer Vergrößerung unterworfen, wodurch Schmiermittel auf die untere Umfangsfläche 24 und die obere Fläche 19a geleitet (gepumpt) wird. Es ist deutlich, daß die VVA-Vorrichtung während der Betriebsart, in der das zugeordnete Zylinderventil 12 geschlossen gehalten wird, eine verbesserte Schmierungsleistung zeigt.
In dieser Ausführung der Erfindung unterstützt die Nockenwelle 13 den Kurbelnocken 15 und den VO-Nocken 20 koaxial. Diese Anordnung hat sich als wirksam bei der Reduzierung des Installationsraums in seitlicher Richtung in bezug auf die Längsrichtung der Brennkraftmaschine erwiesen.
Die VVA-Vorrichtung gemäß dieser Ausführung erfordert nicht mehr länger eine getrennte Schwenkstruktur zur Unterstützung des VO-Nockens 20. Dadurch ist es nicht mehr nötig, Teile für die getrennte Schwenkstruktur vorzusehen, so daß die Anzahl der Teile der VVA-Vorrichtung reduziert werden kann. Es ist deutlich, daß die Beseitigung der getrennten Schwenkstruktur die Abwei chung der Schwenkachse des VO-Nockens 20 auf null reduziert. Dadurch wird die Steuergenauigkeit der Ventilzeitsteuerung der VVR-Vorrichtung verbessert.
In der VVA-Vorrichtung dieser Ausführung der Erfindung ist der Kurbelnocken 15, der ein kreisförmiger Nocken ist, in den Kurbelarm 25 so eingepaßt, daß er sich relativ dazu drehen kann. Diese Anordnung ergibt eine gleichmäßige Beanspruchungsverteilung über die gesamte kreisförmige äußere Fläche des Kurbelnockens 15, so daß ein Verschleiß des Kurbelnockens 15 und des Kurbelarms 25 weitgehend unterdrückt wird.
Da das Ausmaß der Beanspruchung, die der Kurbelnocken 15 pro Einheitsfläche zu unterstützen hat, reduziert ist, ist es möglich, für die Bildung des Kurbelnockens Werkstoffe mit größeren Schwankungen zu verwenden.
Die 11(A) und 11(B) zeigen, wie das Ventilspiel Vcl bestimmt wird. Der schraffierte Bereich in 11(A) zeigt das Ventilspiel Vcl, das folgendermaßen ausgedrückt werden kann: Vcl = Vcl0 ± Δlwobei Vcl₀ ein spezifischer Wert ist und Δl eine Toleranz ist. Dann ist das minimale Spiel Δmin (siehe 8) durch die folgende Gleichung gegeben, wobei Δmin größer als null (Δmin > 0) sein muß: Δmin = Vcl0 – Δl – Lcwobei Lc der maximale Nockenhub in der Stellung für minimalen Nockenhub ist.
Der schraffierte Bereich in 11(B) zeigt das Ventilspiel Vcl, falls Schwankungen des Ventilspiels aufgrund anderer Ursachen als der Wärmeausdehnung nicht vernach lässigbar sind. Das Ventilspiel Vcl kann folgendermaßen ausgedrückt werden: Vcl = Vcl0 ± Δl – Δtwobei Δt eine Reduzierung aufgrund anderer Ursachen einschließlich der Wärmeausdehnung ist. Dann ist das minimale Spiel Δmin (siehe 8) durch die folgende Gleichung gegeben, wobei Δmin größer als null sein muß (Δmin > 0). Δmin = Vcl0 – Δl – Δt – Lc.
In den beiden obenbeschriebenen Fällen unterliegt das Ventilspiel Vcl Schwankungen und besitzt daher ein Fenster mit oberer Grenze und unterer Grenze. Bei der Bestimmung des maximalen Nockenhubs Lc wird die untere Grenze als Ventilspiel Vcl angesehen. Wenn daher das Ventilspiel Vcl Schwankungen unterliegt, kann der maximale Nockenhub Lc folgendermaßen ausgedrückt werden: Vcl0 – Δl > Lc > 0 oder Vcl0 – Δl – Δt > Lc > 0
Daraus wird deutlich, daß der maximale Nockenhub Lc größer als 0 (null) und kleiner als die untere Grenze des Ventilspiels Vcl sein muß, falls die Schwankungen nicht vernachlässigbar sind. Diese Beziehung ist notwendig, um das zugeordnete Ventil geschlossen zu halten, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet.
In der vorangehenden Beschreibung ist die Erfindung anhand einer Ausführung erläutert worden, die auf Einlaßventile bezogen ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführung eingeschränkt. Die Erfindung kann auch auf eine Zylinderbank mit Auslaßventilen angewendet werden.
Die Erfindung ist ferner in Verbindung mit der in den 1 bis 4 gezeigten VVA-Vorrichtung erläutert worden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die erläuterte VVA-Vorrichtung eingeschränkt.

Claims

Variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderventil (12), aufweisend: eine Antriebswelle (13) mit einer ersten vorgegebenen Drehachse (Y); einen um die erste vorgegebene Drehachse (Y) schwenkbar und auf der Antriebswelle (13) angeordneten Ventilbetätigungsnocken (20) zum Betätigen des Zylinderventils (12); einen um eine zweite vorgegebene Achse (X) drehbar und an der Antriebswelle (13) befestigten Kurbelnocken (15), wobei der Kurbelnocken (15) um einen bestimmten Abstand von dem Ventilbetätigungsnocken (20) beabstandet angeordnet ist, und einen Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) zum kraftschlüssigen Verbinden der Ventilbetätigungsnocken (20) und der Kurbelnocken (15), dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbetätigungsnocken (20) und der Kurbelnocken (15) zwischen sich ein Ventilspiel (Vcl) definieren, wenn ein Grundkreisabschnitt (S3, θ1) des Ventilbetätigungsnockens (20) eine Stellung gegenüberliegend zu einer oberen Fläche (19a) eines Ventilstößels (19) des Zylinderventils (12) einnimmt, und der Ventilbetätigungsnocken (20) veränderliche Nockenhubwerte mit einem maximalen Nockenhubwert (Lc) liefert, der größer als Null und kleiner als das Ventilspiel (Vcl) während einer Schwenkbewegung des Ventilbetätigungsnockens (20) ist, sobald der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) sich in einer Stellung für minimalen Nockenhub befindet, wodurch das Zylinderventil (12) geschlossen gehalten wird, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspiel (Vcl) durch Subtraktion einer Toleranz (Δl) von einem spezifizierten Wert (Vcl₀) bestimmbar ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspiel (Vcl) durch Subtraktion einer experimentell bestimmten Veränderung (Δt) von einem spezifischen Wert (Vcl₀) bestimmbar ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (102), die der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) unter vorgegebenen Bedingungen der Brennkraftmaschine daran hindert, die Stellung für minimalen Nockenhub einzunehmen.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) einen Kipphebel (18) enthält, der so angeordnet ist, dass er eine Schwenkbewegung um eine dritte vorgegebene Achse (P1) ausführen kann, und der Kipphebel (18) einen ersten Arm (18b), der durch den Kurbelnocken (15) angetrieben wird, sowie einen zweiten Arm (18c), der den Ventilbetätigungsnocken (20) antreibt, enthält.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) eine Steuerstange (16), die so angeordnet ist, dass sie sich um eine vierte vorgegebene Achse (P2) dreht, sowie einen Steuernocken (17) an der Steuerstange (16), der den Ventilkipphebel (18) in der Weise unterstützt, dass er relativ zu ihm um die dritte vorgegebene Achse (P1) drehbar ist, enthält.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuernocken (17) ein kreisförmiger exzentrischer Nocken (17) ist, dessen Zentrum auf der dritten vorgegebenen Achse (P1) liegt und der an der Steuerstange (16) in der Weise befestigt ist, dass die dritte vorgegebene Achse (P1) zu der vierten vorgegebenen Achse (P2) im wesentlichen parallel und in einem Abstand von dieser angeordnet ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) einen Kurbelarm (25), der den Kurbelnocken (15) mit dem ersten Arm (18b) des Ventilkipphebels (18) verbindet, sowie eine Verbindung (26), die den zweiten Arm (18c) des Ventilkipphebels (18) mit dem Ventilbetätigungsnocken (20) verbindet, enthält.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgegebene Achse (Y) auf die zweite vorgegebene Achse (X) ausgerichtet ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelnocken (15) ein exzentrischer kreisförmiger Nocken (15) ist, dessen Zentrum um die zweite vorgegebene Achse (X) umläuft, wenn der Kurbelnocken (15) sich um die zweite vorgegebene Achse (X) dreht.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Aktuator (100), der mit der Steuerstange (16) verbunden und so betätigbar ist, dass er die Steuerstange (16) als Antwort auf ein Steuersignal um die vierte vorgegebene Achse (P2) dreht, um den Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) in die Stellung für minimalen Nockenhub zu verschieben, und die Steuereinrichtung (102), die das Steuersignal erzeugt und so betreibbar ist, dass sie die Erzeugung des Steuersignals verhindert, wenn sich die Brennkraftmaschine in bestimmten vorgegebenen Zuständen befindet.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbetätigungsnocken (20) einen Zyklus des Verkleinerns und Vergrößerns des Raums zwischen dem Ventilbetätigungsnocken (20) und dem Zylinderventil (12) wiederholt, wenn der Bewegungsübertragungsmechanismus (16, 17, 18, 25, 26) sich in der Stellung für minimalen Nockenhub befindet.