DE3014005A1

DE3014005A1 - Ventilbetaetigungsmechanismus

Info

Publication number: DE3014005A1
Application number: DE19803014005
Authority: DE
Inventors: Shunichi Aoyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1980-10-16
Also published as: JPS55137305A; AU5742080A; DE3014005C2; FR2453979B1; GB2047801B; JPS6148614B2; CA1148807A; US4397270A; FR2453979A1; AU529142B2; GB2047801A

Description

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Beschreibung

Diese Erfindung betrifft einen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Einrichtung zum Verändern des Ventilhubes und der Ventil-Zeitsteuerung in Übereinstimmung mit den sich verändernden Betriebsbedingungen des Motors.

Der herkömmliche Verbrennungsmotor verwendet einen Ventilbetätigungsmechanismus, der zum öffnen und gesteuerten Schließen der Einlaß- und Auslaßventile zu Zeitpunkten ausgebildet ist, welche für die gesamten Betriebsbedingungen des Motors festliegen, und zwar derart, daß den Erfordernissen bei Betriebsbedingungen des Motors mit hoher Drehzahl entsprochen wird. Derartige Ventilbetätigungseinrichtungen führen allerdings zu einer unvollständigen Verbrennung des Gemischs bei Leerlauf und niedriger Motordrehzahl infolge übermäßig hoher Ventilüberdeckung bei derartigen Motordrehzahlen, zu hohen Umwelt-Verschniutzungswerten aus dem Motor, zu einer merklichen Verschlechterung des wirtschaftlichen Treibstoffverbrauches sowie zu einem Verlust der Motor-Leistungsfähigkeit bei Leerlauf und bei niedrigen Motordrehzahlen.

In Hinblick auf das Ausräumen der Probleme bei derartigen Ventilbetätigungsmechanismen wurden verschiedenartige Ventilbetätigungsmechanismen bisher vorgeschlagen, welche es bewirken, daß Ventilhub und -zeitsteuerung verändert werden, aber es treten noch immer Schwierigkeiten bei derartigen variablen Ventilbetätigungsmechanismen auf, wenn sie in praktischen Gebrauch genommen werden, und zwar infolge ihres verhältnismäßig komplexen und sperrigen Aufhaus, sowie beim Steuern bzw. Überwachen des zeitabhängigen Ventilbetriebs streng in übereinstim- rnung mit den sich verändernden Betriebsbedingungen des Motors. Beispielsweise ist eine Nockenwelle für variable Ventil-Zeitsteuerungen bekannt, welche eine verhältnismäßig gute praktische Brauchbarkeit auf v/eist, aber dann auf Schwierigkeiten trifft, wenn die Ventilzeitsteuerung streng in Übereinstimmung

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mit den sich verändernden Betriebsbedingungen des Motors gesteuert werden soll. Ferner kann die herkömmliche, variable Ventilzeitsteuer-Nockenwelle nicht Ventilhub und Ventilöffnungsperiode verändern. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Ausräumen aller dieser Probleme, die den Ventilbetätigungsmechanismen aus dem Stand der Technik und jenes Typs innewohnen, welcher variable Ventil-Zeitsteuarung liefert, als auch jenes Typs, der konstanten Ventilhub und konstante Ventil-Zeitsteuerung liefert.

Es ist deshalb ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus vorzusehen, der das Verändern des Ventilhubes und der Ventil-Zeitsteuerung in Übereinstimmung mit den sich ändernden Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors bewirkt, einen einfachen und billigen Aufbau aufweist und ohne weiteres in strenger Zuordnung zu den sich verändernden Betriebsbedingungen des Motors gesteuert wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus der oben erwähnten Art vorzusehen, welcher die Veränderung des Zeitraumes bewirkt, während dessen das Ventil offen ist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus der oben erwähnten Art vorzusehen, welcher einen hervorragenden, praktischen Nutzwert hat.

Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus der oben erwähnten Art vorzusehen, welcher in der Lage ist, die Ventilüberdeckung derart zu verändern, daß den sich verändernden Anforderungen der Betriebsbedingungen des Motors entsprochen wird, was zu höchster Leistung ' und höchstem Wirkungsgrad des Motors über die gesamten Betriebsbedingungen des Motors führt.

Es ist ein noch v/eiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus der oben erwähnten Art vorzusehen,

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welcher für Motoren mit obenliegender Nockenwelle gut geeignet ist.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden derartige Ziele dem Grunde nach durch eine Einrichtung erreicht, welche einen ersten Nocken aufweist, der in zeitlicher Zuordnung zur Motordrehzahl um eine Achse drehbar ist, ein^n ?:v;eiten Nocken, der um eine Achse schwenkbar ist und mit dem Ventil des Motors betrieblich in Eingriff steht, einen Schwenkarm, der um eine Achse schwenkbar ist und zwischen dem ersten und zweiten Nocken zwischengeschaltet ist, um eine betriebliche Verbindung hierzwischen herzustellen, sowie eine Einrichtung, um die Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarms relativ zu den Achsen des ersten und zweiten Nockens zu verlagern, wobei die Winkellage des zweiten Nocken unabhängig von jener des ersten Nocken in Abhängigkeit von einer Veränderung der Motorbetriebsbedingungen verändert wird.

Die Erfindung bezieht sich gemäß einem besonderen Aspekt auf einen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, wobei der Mechanismus einen ersten Nocken (1) umfaßt, der um eine Achse in zeitlicher Zuordnung zur Motordrehzahl drehbar ist, einen zweiten Nocken (4), der um eine Achse schwenkbar ist und mit dem Ventil des Motors in betrieblichem Eingriff steht, einen Schwenkarm (3), der um eine Achse schwenkbar ist und zwischen dem ersten und zweiten Nocken ζwischengeschaltet ist, um eine betriebliche Verbindung hierzwischen herzustellen, sowie eine Einrichtung (5, 6, 13, 21, 22, 23) zum Verschieben der Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarms relativ zu den Achsen des ersten und zweiten Nocken, um hierbei die Winkellage des zweiten Nocken unabhängig von jener des ersten Nocken in Abhängigkeit von einer Veränderung der Motorbetriebsbedingungen zu ändern, wobei der Ventilhub, die Ventil-Zeitsteuerung und der Zeitraum, während dessen das Ventil offen ist, in Übereinstimmung mit den sich verändernden Betriebsbedingungen des Motors verändert werden.

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Die Merkmale und Vorzüge des erfindungsgemäßen Ventilbetätigung sraechani sinus werden aus der nachfolgenden Beschreibung noch näher ersichtlich, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, in welchen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus ist, Ι·' ϊ_Λι - 2 cvLjt"* Leilxviiise in Seitenansicht und to.ilweisa im

Schnitt dargestellte Ansicht ist, welche den Ventilbetätigung smechanismus der Fig. 1 zum Steuern eines Ventiles zeigt, welches im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht ist,
Fig. 3 eine Perspektivansicht ist, welche eine Schwenk- bzw. Schwenkhebel-Welle zeigt, die bei dem Ventilbetätigungsmechanismus der Fig. 1 und 2 verwendet ist,

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt und teilweise in der Seitenansicht gezeigte Ansicht, welche eine hydraulische Steuervorrichtung zeigt, die bei dem VentilbetätigungsitKPchanismus der Fig. 1 und 2 verwendet ist, zusammen mit einigen zugeordneten Teilen, ist,

Fig. 5A bis 5C jeweils eine teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht ist, welche die Betriebsbedingungen des Ventilbetätigungsmechanismus der Fig. 1 und 2 zeigt, wobei einige Teile weggelassen wurden, und wobei in diesen Betriebsbedingungen die Achse der Schwenkbewegungen des Schwenkarmes in seine niedrigste noch mögliche Lage verschoben ist,

Fig. 6A bis 6E jeweils eine Ansicht ähnlich Fig. 5A bis 5C ist, jedoch die Betriebsbedingungen darstellt, in welchen die Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes in seine höchste nur mögliche Lage verschoben ist, und Fig. 7 ein Diagramm ist, welches ein Beispiel der Leistungscharakteristiken des Ventils zeigt, das durch den erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus gesteuert ist.

PJs wird nun auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen; dort ist ein erster Nocken 1 gezeigt, der einteilig an einer Nockenwelle 2 angebracht ist und zusammen mit der Nockenwelle 2 in zeitlicher Zu-

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Ordnung zur Drehung einer Motorkurbelv/elle drehbar ist (nicht gezeigt), das heißt zur Motordrehzahl. Als Alternative zu einem ersten Nocken 1 mit einer derartigen Kontur, wie sie in der Zeichnung abgebildet ist, kann auch ein exzentrischer Nocken oder eine ringförmige Scheibe verwendet werden, die exzentrisch an einer Nockenwelle angebracht ist. Der erste Nocken 1 steht in betrieblichem Eingriff mit einen Schwenkarm 3, \;ο^Ί .--tr.ir ;-:alnoi'ijeits in betrieblichem Eingriff mit einem zweiten Nocken oder Schwenkbewegungsnocken 4 steht. Der Schwenkarm 3 ist schwenkbar an einer Schwenk-Welle 5 mit seinem exzentrischen Abschnitt oder seiner Lagerung 6 angebracht. Der Schwenkarm-Lacjerunysabschnitt 6 ist exzentrisch bezücjlich dem Schaftabschnitt der Schwenkwelle 5 angebracht, wobei die Ach.-se der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 nicht auf die Achse der Schwenkbewegung der Schwenkwalle 5 ausgerichtet ist. Der Urustand, daß man den Lagerungsabschnitt für den exzentrischen Schwenkarm an dar Schwenkwelle vorsieht, ermöglicht es, di.ß man die Phase des zweiten Nocken 4 verändert, das heißt die Winkellage des zweiten Nocken 4, der zeitlich in Hinblick auf den Kurbalwallen-Drehwinkel gesteuert wird, und zwar unabhängig von der Winkellage des ersten Nocken 1, wobei der Ventilh; .> und die Ventilsaitsteuerung verändert werden, wie hier noch später beschrieben v/ird.

Der zweite Nocken 4 ist schwenkbar an einer Nockenwelle 7 getragen und steht in betrieblichem Eingriff mit einem Tellerventil 8, welches im Zylinderkopf (kein Bezugszeichen) des Motors angebracht ist. Der zweite Nocken wird vom ersten Nocken 1, der drehbar neben dem Zylinderkopf angebracht ist, über den Schwenkarm 3 betätigt, um das Ventil 8 zu öffnen und die Steuerung zu schließen.

Der zweite Nocken 4 empfängt vom Schwenkarm 3 eine Antriebskraft, welche dazu neigt, die Nocken im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. zu schwenken, während er gleichzeitig von einer Feder 9 eine Spannkraft aufnimmt, welche d£izu neigt, den zweiten Nocken 4 im Uhrzeigersinn in Fig. 2 zu schwanken. In Fig. 1 ist die

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Feder 9 zum Zweck der einfachen und deutlichen Darstellung weggelassen. Der zweite Nocken 4 ist mit einem mit dem Ventil in Eingriff stehenden Nocken-Oberflächenabschnitt 10 versehen. Die Lage, in welcher der zweite Nocken 4 und das Ventil 8 miteinander in Eingriff stehen, wird längs des Nocken-Oberflächenabschnitts 10 in Abhängigkeit von den Veränderungen bei den Ausgloichsbedingnngpn der ober¹, erwähnten beiden Kräfte verlager t.

Der in das Ventil eingreifende Nocken-Oberflächenabschnitt 10 des zweiten Nocken 4 besteht aus einem Nocken-Oberflächenabschnitt mit ruhendem Eingriffspunkt oder einem konzentrischen, kreisförmigen Bogenabschnitt 10A, welcher dem Ventil 8 keine Bewegung mitteilen kann, sowie einem steigenden und fallenden Nocken-Flächenabschnitt oder einem Ventilhub-Nockenoberfiächenabschnitt 103, welcher dem Ventil 8 eine Hubbewegung mitteilen kann. Die Kontur des steigenden und fallenden Nocken-Flächenabschnituc 10B ist derart ausgebildet, daß der Ventilhub mit zunehmender Verschwenkung des zweiten Nocken in einer bestimmten Richtung zunimmt, das heißt gemäß Fig. 2 in Gegenuhrzeigersinn. Der zweite Nocken 4 ist ferner mit einem mit dem Schwenkarm in Eingriff tretenden Flächenabschnitt 11 auf der im Nocken-Flächenabschnitt 10 zum Ventileingriff entgegengesetzten Seite versehen, wobei mit jenem Flächenabschnitt 11 ein Ende 3a des Schwenkarmes 3 in betrieblichem Eingriff steht.

Bei einer derartigen Kontur des Nocken-Flächenabschnitts 10 zum Ventileingriff wird,wenn vom Schwenkarm 3 angenommen ratrd, daß er nach oben und parallel aus der in Fig. 2 dargestellten Lage durch die Verschwenkung der Schwenkwelle 5 verlagert wird, der zweite Nocken 4 veranlaßt, unter der Spannung der Feder 9 im Uhrzeigersinn um jenes Maß zu schwenken, welches durch das Spiel ermöglicht wird, das zwischen dem Ende 3a des Schwenkarms 3 und dem Flächenabschnitt 11 zum Eingriff mit dem Schwenkarm erzeugt wird. Dies führt zur Veränderung der zeitlichen Zuordnung zwischen dem zweiten Nocken 4 und dem Ventil 8, das heißt zur Zunahme des wirksamen Winkelbereiches des Nockenflächenab—

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Schnitts 1OA mit ruhendem Eingriffspunkt beim zweiten Nocken 4, und demantsprechend zum kleineren Ventilhub und zu einem kürzeren Zeitraum, während welchem das Ventil 8 offen ist.

Die Lage der Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 wird durch eine Steuereinrichtung gesteuert, wie etwa eine hydraulische Steuereinrichtung oder eine Fehütimincfneiririchtun-j 13, die in Fig. 4 gezeigt ist und betrieblich mit der Schwenkwelle gekoppelt ist.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Die hydraulische Steuereinrichtung 13 umfaßt einen Zylinder 14 und einen Kolben 15, dnr in Gegenrichtung beweglich innerhalb des Zylinders 14 aufgenommen ist. Eine Hoch- und Niederdruck-Ölkammer 16 und 17 ist an den jeweiligen Enden des Kolbens 15 angeordnet, der mit einer Elende oder einem ölkanal 18 ausgebildet ist, der eine VerbL''.dung z\;i sehen der Hoch- und Niederdruck-Ölkammer 16 und 17 herstellt. Die Kochdruck-ölkammer 16 steht in Strömungsmittelanschluß mit der ölpumpe (nicht gezeigt) des Motors, welche dem Motor Schmieröl zuführt, und die Niederdruck--ölkr>mmer 17 steht in Strömungsmittelverbindung mit der Ölwanne (nicht gezeigt) des Motors. Ein Ventil 19 ist im ölkanal 18 angeordnet und bewirkt das öffnen und Schließen des Kanals 18, wobei eine Verbindung zwischen der Hoch- und Niederdruck-Ölkammer hergestellt bzw. gesperrt wird, und zwar in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaspedals oder eines Steuerteils für die Motor-Leistungsabgabe (nicht gezeigt). Der Kolben 15 ist passend mit einer Kolbenstange 20 versehen, und die Schwenkwelle 5 ist passend mit einem Flansch 21 versehen. Die Kolbenstange 20 und der Flansch 21 sind betrieblich miteinander durch einen Draht 2 2 gekoppelt. Eine Feder 23 bewegt, zwangsweise den Flansch 21 und deshalb auch die Kurbelwelle 5 gemäß der Zeichnung im Uhrzeigersinn. Innerhalb der Niederdruck-Ölkammer 17 ist eine Druckfeder 24 angeordnet, welche zwangsweise den Kolben 15 gemäß der Zeichnung in eine Richtung nach rechts bewegt.

Bei der derart beschriebenen Anordnung der Steuereinrichtung 13 bewegt sich, wenn das Gaspedal zunehmend niedergedrückt wird,

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das Ventil T9 in eine Richtung gemäß der Zeichnung nach links, um den ölkanal 18 zu schließen. Nach dem Schließen des ölkanals bewegt sich der Kolben 15, indem er die Feder 24 zusammendrückt, in eine Richtung nach links, und zwar infolge des Öldrucks, der in der Hochdruck-Ölkammer 16 vorherrscht, wobei der Öldruck von der Pumpe' hierhin zugeführt wird, welche dem Motor Schmieröl liefert. In Abhängigkeit von dieser Bewegung des Kolbens 15 schwenkt die Schwenkwelle 5 gemäß der Zeichnung entgegen dem Uhrzeigersinn und gegen die Spannwirkung der Feder 23.

Wenn das Gaspedal dann ständig in einer bestimmten, niedergedrückten Stellung gehalten wird und demzufolge das Ventil 19 seine Bewegung einstellt, um an dieser Stelle gehalten zu werden, dann wird der Kolben 15 veranlaßt, anzuhalten und verbleibt an dieser Stelle, da eine übermäßige Menge von Öldruck, der bewirken könnte, den Kolben 15 in einer Richtung nach links gemäß der Zeichnung weiter anzutreiben, von der Hochdruck-Ölkammer 16 zur Niederdruck-ö!kammer 17 durch den ölkanal 18 abgelassen wird, um die den Kolben antreibenden Kräfte der Feder 24 und des unter Druck stehenden Öls in der Hochdruck-Ölkammer 16 auszugleichen.

Aus dem obigen wird verständlich, daß die Steuervorrichtung 13 die Steuerung derart bewirkt, daß die Winkellage der Schwenkwelle 5 veränderlich auf eine derartige Weise bestimmt wird, daß sie proportional zum Maß des Niederdrückens des Gaspedales ist und somit auch zum Öffnungsgrad des Drosselventils des Motors.

Es wird nun auf Fig. 5A bis 5C und 6A bis 6E Bezug genommen? der Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus, der insoweit beschrieben wurde, wird nun beschrieben. In den Figuren sind einige Teile wie etwa die Feder 9 weggelassen, die mit dem zweiten Nocken 4 verbunden ist, und zwar zum Zweck der einfachen und klaren Darstellung.

Die Fig. 5A bis 5C zeigen die Betriebsbedingungen des Ventilbetätigungsmechanismus, wobei die Achse der Schwenkbewegung

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des Schwenkarmes in ihrer untersten möglichen Stellung gehalten ist, und wobei sich der größte Ventilhub einstellt.

Genauer gesagt, in Pig.5A ist der Betriebszustand gezeigb, in welchem der zweite Nocken 4 sich in jenem Zustand befindet, in welchem er unmittelbar davorsteht, vom ersten Nocken 1 angetrieben zu werden, das heißt der Zustand unmittelbar :vor dem übergang des mit dem Schwenkarm in Eingriff stehenden Abschnitt des ersten Nocken 1 vor. seinem Nocken-Flächenabschnitt 10A mit gleichbleibendem Berührungspunkt zu seinem ansteigenden und abfallenden Nocken-Flächenabschnitt 1OB, wobei der Nockenflächenabschnitt mit feststehendem Berührungspunkt außerstande ist, dem Schwenkarm 3 eine Schwenkbewegung mitzuteilen, während andererseits der ansteigende und abfallende Nocken-Flächenabschnitt in der Lage ist, dem Schwenkarm eine Schwenkbewegung mitzuteilen. In diesem Betriebszustand des Ventilbetätigungsmechanismus ist der mit dem Ventil in Eingriff stehende Abschnitt des zweiten Nocken 4 an dem Nocken-Flächenabschnitt 1OA mit ruhendem Eingriffspunkt angeordnet. Unmittelbar nach diesem Betriebszustand wird der Ventilbetätigungsmechanismus in jenen Zustand versetzt, in welchem der zweite Nocken anfängt, dem Ventil 8 eine Hubbewegung derart mitzuteilen, daß der Ventilhub mit der zunehmenden Schwenkbewegung des zweiten Nocken 4 in Gegenuhrzeigersinn gemäß der Zeichnung zunimmt.

Wie bereits beschrieben, wird das Ventil 8 während des Eingriffs des Ventils 8 mit dem Nocken-Flächenabschnitt 1OA mit ruhendem Eingriffspunkt des zweiten Nocken 4 im geschlossenen Zustand gehalten.

In Fig. 5B ist der Betriebszustand des Ventilbetätigungsmechanismus gezeigt, in welchem der Schwenkarm 3 durch Schwenken um die Achse seiner Schwenkbewegung eine nahezu maximale Neigungslage einnimmt und eine nahezu maximale Schwenkbewegung dem zweiten Nocken 4 mitteilt, wobei der Ventilhub nahezu maximal wird.

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Nach dem Betriebszustand der Fig. 5B wird der Ventilbetätigungsmechanismus in den Zustand versetzt, der in Fig. 5C gezeigt ist, und zwar durch weitere Schwenkbewegung des ersten Nockens im Uhrzeigersinn. Mit der Schwenkbewegung des ersten Nockens 1 aus der Stellung der Fig. 5B in jene der Fig. 5C schwenkt der Nocken 4 im Uhrzeigersinn gemäß der Zeichnung, während er dem Schwenkarm 3 unter der Spannwirkung der Feder 9 und der Ventilfeder 12 eine Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn mitteilt. Eine derartige Schwenkbewegung des zweiten Nocken 4 führt zu einer allmählichen Abnahme des Ventilhubes." Wenn der zweite Nocken 4 die Stellung der Fig. 5C einnimmt, dann wird das Ventil 8 in geschlossenen Zustand versetzt.

Während der Drehbewegung des ersten Nocken 1 aus der Lage der Fig. 5C in jene der Fig. 5A wird sein Nocken-Flächenabschnitt mit ruhendem Eingriffspunkt in Eingriff mit dem Schwenkarm 3 gehalten. Als Ergebnis findet keine Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 während dieser Zeit statt, und deshalb wird das Ventil 3 in geschlossenem Zustand gehalten.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Leistungscharakteristiken des Ventils 8, das durch den erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus betätigt wird, wobei angenommen wird, daß das Ventil in diesem Beispiel ein Einlaßventil eines Verbrennungsmotors ist. Die Kurve X entspricht dem Motorbetrieb mit niedriger Drehzahl und leichter Belastung, und die Kurve Y entspricht dem Motorbetrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Wie aus diesem Diagramm ersichtlich ist, verändert sich der Ventilhub längs einer verhältnismäßig sanften Kurve in der Nähe seines Maximalhubes, da die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung zu dem Zeitpunkt ein Minimum annimmt.

Es wird als nächstes auf die Fig.. 6A bis 6E Bezug genommen; dort sind die Betriebszustände des Ventilbetätigungsmechanismus gezeigt, wobei die Schwenkwelle 5 um 180° relativ zur Winkellage der Figuren 5A bis 5C geschwenkt wird, so daß die Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 die höchstmögliche Lage einnimmt, wobei der Ventilhub seinen kleinsten Wert annimmt.

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Unter diesen Bedingungen nimmt, da der Schwenkarm 3 in einer verhältnismäßig höheren Lage bezüglich jener der Figuren 5A bis 5C gehalten wird, der zweite Nocken 4 eine im Uhrzeigersinn relativ versetzte Lage ein, da die Bewegung der Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 nach oben es dem zweiten Nocken 4 gestattet, im Uhrzeigersinn unter der Spannwirkung der Feder 9 zu schwenken, bis der Nocken-Flächenabschnitt 11 deo zweiten Nocken 4 in Anschlageingriff mit dem Ende 3a des Schwenkarmes 3 tritt. Als Ergebnis wird der wirksame Winkelbereich des Nockenflächenabschnitts 1OA mit ruhendem Eingriffspunkt größer. Das heißt, selbst im Betriebszustand der Fig. 6A, in welchem der steigende und fallende Nocken-Flächenabschnitt des ersten Nocken 1 dem Schwenkarm 3 eine Schwenkbewegung mitteilt, v/elcher seinerseits dem zweiten Nocken 4 eine Schwenkbewegung mitteilt, teilt der zweite Nocken 4, der sich noch immer im Eingriffszustand mit dem Ventil 8 an seinem Nocken-Flächenabschnitt 10A mit ruhendem Eingriffspunkt befindet, dem Ventil 8 keine Hubbewegung mit. In anderen Worten, wenn die Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 eine höhere Lage einnimmt, dann führt der zweite Nocken 4 eine Totgangbewegung für einen längeren Zeitraum durch, während dessen sich der zweite Nocken dreht, ohne dem Ventil 8 eine Schwenkbewegung mitzuteilen.

Wenn allerdings der zweite Nocken 4 die Winkellage der Fig. 6B einnimmt, in welcher der steigende und fallende Nocken-Flächenabschnitt 10B beginnt, mit dem Ventil 8 in Eingriff zu treten, dann beginnt der zweite Nocken 4, dem Ventil 8 eine Hubbewegung mitzuteilen. Der Ventilhub nimmt ein Maximum an, wenn der Ventilbetätigung smechanismus in den Zustand versetzt wird, der in Fig. 6C gezeigt ist.

In diesem Fall ist verständlich, daß die Größe des maximalen Ventilhubes, der im Fall der Fig. 6C erreicht wird, wesentlich verringert ist, verglichen mit jenem im Fall der Fig. 5B, und daß sich das Maß des maximalen Ventilhubes mit der Änderung des Eingangsstadiums oder der Winkellage des zweiten Nocken 4 ändert, wobei die anfängliche Winkellage jene Winkellage bezeichnen

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soll, in welche der zweite Nocken 4 versetzt wird, wenn der erste Nocken 1 an seinem Nocken-Flächenabschnitt gehalten wird, in welchem sein Eingriffspunkt mit dem Schwenkarm 3 ruht.

Nach dem Betriebszustand der Fig. 6C wird der Ventilbetätigungsmechanismus in den Betriebszustand der Fig. 6D versetzt, wo der erste Nocken 1 veranlaßt wird, mit seinem Nocken-Flächenabschnitt mit ruhendem Eingriffspunkt mit dem Schwenkarm 3 in Eingriff zu treten und es hiermit dem Ventil 8 zu gestatten, in geschlossenen Zustand versetzt zu werden. In diesem Fall ist verständlich, daß der Zeitraum, während dessen das Ventil 8 offen ist, kürzer wird, verglichen mit jenem im Fall der Figuren 5A bis 5C, das heißt, das Maß der Verzögerung und Vorverstellung der öffnungs- und Schließzeitpunkte des Ventiles 8 wird größer, verglichen mit jenen im Fall der Figuren 5A bis 5C.

Durch selektive Veränderung der Lage der Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 durch Drehen der Schwenkwelle 5 kann der erfindungsgemäße Ventilbetätigungsmechanismus veränderlich den Ventilhub,· die Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitpunkte und den Ventil-Öffnungszeitraum steuern, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

Aus dem obigen wird verständlich, daß in dem Fall, in welchem der erfindungsgemäße Ventilbetätigungsmechanismus zum Betätigen eines Einlaßventils eines Verbrennungsmotors verwendet wird, das Drosselventil des Motors weggelassen werden kann, da der Ventilbetätigungsmechanismus, der derartige Leistungscharakteristiken aufweist, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, in der Lage ist, das Ansaugen des Motors zu steuern, ohne daß man das "Drosselventil verwendet, wobei der sogenannte Pumpverlust vermieden wird, der vom Drosselventil herrührt, das sich in einem teilweise drosselnden Betriebszustand befindet.

Es wird noch weiter verständlich, daß der erfindungsgemäße Ventilbetätigungsmechanismus zum Betätigen eines Auslaßventils

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eines Verbrennungsmotors ebenso wie des Einlaßventils verwendet werden kann.

Im voranstehenden wurde ein Ventilbetätigungsmechanismus vorgesehen, der dazu geeignet ist, die oben ausgeführten Ziele zu erreichen, und während lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbaispiel oben im einzelnen dargestellt und boschrieben wur^b, können hieran verschiedenartige Hinzufügungen, Ergänzungen, Abwandlungen und Weglassungen vorgenommen werden, ohne daß der Gedanke der Erfindung verlassen wird, wie er auch durch die beigefügten Ansprüche umrissen ist.

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■At-

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. 3RÜNECKER

D"T_ ING

H. KINKELDEY

Ofti/nrjc ^w· STOCKMAiR

K. SCHUMANN

DH HfK NA¹" CJtY -HHVS

P. H. JAKOB

D;PL ING

G. BEZOLD

OR F£F ί^ΑΓ DFI CmEM

8 MÜNCHEN 22

P 14 965

11. April 1930

Hissan Motor Co., Ltd.

No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

VentiXbetätigungsmechanismus

Patentansprüche

Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch einen ersten Nocken (1), der um eine Achse in zeitiicher Zuordnung zur Motordrehzahi schwenkbar ist, einen zweiten Nocken (4), der um eine Achse schwenkbar ist und mit dem Ventil des Motors in betrieblichem Eingriff steht, einen Schwenkarm (3), der um eine Achse schwenkbar ist und zwischen dem ersten und zweiten Nocken zwischengeschaltet ist, um eine betriebliche Verbindung hierzwischen herzustellen, und eine Einrichtung (5, 6, 13, 21, 22, 23) zum Verlagern der Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes relativ zu den Achsen des ersten und zweiten Nocken, wobei die Winkellage des zweiten Nocken unabhängig von jener des ersten Nocken in Abhängigkeit von einer Veränderung des Motorbetrxebszustandes veränderlich ist.

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TELEFON (Oae) 23 38 62 TELEX 06-293ÜO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERIrR

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2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Nocken (4) einen Nocken-Flächenabschnitt (10) zum Ventileingriff umfaßt, wobei der Abschnitt aus einem Nocken-Flächenabschnitt (10A) mit ruhendem Eingriffspunkt besteht, der außerstande ist, dem Ventil eine Hubbewegung mitzuteilen, sowie einem steigendan und fallenden Nocken-Flächenabschnitt (10B), welcher in der Lage ist, dem Ventil eine Hubbewegung mitzuteilen, und daß der zweite Nocken von einer Feder (9) zwangsweise in einer Schwenkbewegung derart bewegt wird, daß er in Eingriff mit dem Schwenkarm gehalten wird und dem Eingriff mit dem Ventil am Nocken-Flächenabschnitb mit ruhendem Eingriffspunkt ausgesetzt ist.
3. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verlagern eine Schwenkarmwelle (5) umfaßt, welche einen konzentrischen Schaftabschnitt und einen exzentrischen Lagerungsabschnitt umfaßt, drehbar am konzentrischen Schaftabschnitt angebracht ist und schwenkbar am exzentrischen Schaftabschnitt mit dem Schwenkarm derart verbunden ist, daß die Achse der Schwenkbewegung des Schwenkarmes nicht auf die Achse der Drehbewegung der Schwenkarmwelle ausgerichtet ist,-sowie eine Steuereinrichtung (13), welche die Drehung der Schwenkarmwelle in Übereinstimmung mit der Bewegung eines Teils zum Steuern der Motorleistung bewirkt.
4. Ventxlbetätigungsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen Zylinder (14), einen Kolben (15), der in Gegenrichtung beweglich im Zylinder aufgenommen ist, eine Hoch- und Niederdruckölkammer (16, 17) an den jeweiligen axialen Enden des Kolbens in Strömungsmittelverbindung mit der ölpumpe bzw. der ölwanne des Motors, wobei der Kolben in seiner einen axialen Richtung dadurch zwangsweise bewegt wird, daß er zwangsweise durch den Öldruck in der Hochdruck-Ölkammer bewegt wird, und mit einem ölkanal (18) ausgebildet ist,

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der eine Verbindung zwischen der Hochdruck- und Niederdruckölkammer herstellt, ein Ventil (19), das im ölkanal angeordnet und in der Richtung entsprechend der genannten einen Richtung des Kolbens beweglich ist, um den ölkanal zu schließen, sowie in der entgegengesetzten Richtung zum Öffnen des Ventils, und zwar in Abhängigkeit von den Bewegungen des Steuerteils für die Motorleistung zum Erhöuen bzw. Verringern der Leistung des Motors, eine E'eder (24), die in der Niederdruck-Ölkammer angebracht ist und zwangsweise den Kolben in der Richtung entgegengesetzt seiner genannten einen Richtung drückt, um es dem Ventil zu gestatten, den ölkanal zu schließen, sowie eina Verbindungsanordnung aufweist, welche Betriebsverbindungen zwischen dem Kolben und der Schwenkarmwelle derart herstellt, daß sich die Schwenkarmwelle in Übereinstimmung ir.it der Bewegung des Kolbens dreht.
5. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung einen Plansch (21) aufweist, der fest an der Schwenkarmwalle angebracht ist, einen Draht (22), der den Flansch und den Kolben miteinander verbindet, sowie eine Feder (23), welche betrieblich mit dem Flansch derart verbunden ist, daß sie zwangsweise die Schwenkarmwelle in der einen Drehrichtung entgegengesetzt jenen-Drehrichtung bewegt- , in v/elcher die Schwenkarmwelle veranlaßt wird, sich in ?ibhängigkeit von der Bewegung des Kolbens in seiner genannten einen Richtung zu drehen.
6. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor einen Zylinderkopf umfaßt, in welchem das Ventil angebracht ist, und daß der erste Nocken benachbart zum Zylinderkopf angebracht ist.
7. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des ersten

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und zweiten Nocken sowie des Schwenkarms parallel zueinander angeordnet sind.
8. VenLi!betätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nocken einteilig an einer Nockenwelle (2) angebracht ist, welche eine auf die Drohriclitung des ersten Nocken ausgerichtete Drehachse aufweist, und daß der erste Nocken einen Oberflächenabschnitt mit ruhendem Eingriffspunkt und einen ansteigenden und abfallenden Nocken-Oberflächenabschnitt aufweist.
9. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nocken die Form einer Kreisscheibe aufweist, die bezüglich der Achse der Nockenwelle exzentrisch anaeordnet ist.

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