DE3613912C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilsteuermechanismus der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einem bekannten gattungsgemäßen Ventilsteuermechanismus (US-PS 44 48 156) ist der Nachlaufarm jeder Kipphebelanord­ nung auf der Kipphebelwelle axial zwischen zwei gegenüberlie­ genden Antriebsarmen verschieblich. Die einander gegenüber­ liegenden Stirnflächen der Lagerteile des Nachlaufarms und der Antriebsarme sind mit Klauenkupplungsteilen ausgebildet. Der für ein störungsfreies wechselweises Ankuppeln und Abkuppeln zwischen dem Nachlaufarm und den Antriebsarmen erforderliche axiale Verschiebeweg erhöht den Raumbedarf des gesamten Ventilsteuermechanismus, der üblicherweise eine Vielzahl solcher Kipphebelanordnungen umfaßt.

Außerdem ist bei diesem bekannten gattungsgemäßen Ventilsteu­ ermechanismus eine Antriebseinrichtung erforderlich, die radial außerhalb der Kipphebelwelle axial verschieblich gelagert ist und mit Fingern um einen Verlängerungsarm des Nachlaufarms greift. Hierdurch wird der seitliche Raumbedarf um die Kipphebelwelle herum erhöht.

Schließlich ist für eine ausreichend spielarme oder spiel­ freie Führungslagerung des Nachlaufarmes eine hohe Herstel­ lungsgenauigkeit der zusammenwirkenden Führungslagerteile erforderlich, die den Herstellungsaufwand beachtlich erhöht. Gleichzeitig birgt eine solche notwendige axiale Verschieb­ lichkeit des Nachlaufarmes die Gefahr eines vorzeitigen Verschleißes und somit einer möglichen erheblichen Beschä­ digung des Ventilmechanismus in sich.

Es sind weitere Ventilsteuermechanismen bekannt (US-PS 43 54 460 bzw. DE-OS 33 19 755), bei denen jede Kipphebel­ anordnung einen mit Antriebsarm und Nachlaufarm einstückig ausgebildeten Kipphebelarm umfaßt, der auf der Kipphebel­ welle axial verschieblich gelagert ist und zwischen End­ stellungen hin- und hergeschoben wird, in denen der Antriebsarm mit unterschiedlichen Nocken zusammenwirkt. Diese bekannten Ausführungsformen sind ebenfalls konstruktiv sehr aufwendig, haben einen erheblichen Raumbedarf und umfassen erheblichen Verschleiß ausgesetzte Betriebsteile, die bei vorzeitigem Ausfall zu erheblichen Schäden im gesamten Mechanismus führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventilsteuermechanismus der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung vorzuschlagen, der mit kompakterem Aufbau bei vereinfachter Herstellung weniger verschleißempfindliche Teile erfordert und dabei eine präzisere Lagerung aller Teile der Kipphebel­ anordnung ermöglicht und dabei ein günstiges Trägheitsmoment der Kipphebelanordnung ermöglicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 in Draufsicht eine Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Ventilbetätigungsmechanismus,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs einer Kipphebelwelle,

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform,

Fig. 7 eine Schnittansicht der Verriegelungseinrichtung, die in der Ausführungsform nach Fig. 6 angeordnet ist, und

Fig. 8 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, die ein Paar von Einlaßventilen 2a und 2b und ein Paar von Aus­ laßventilen (nicht gezeigt) für jeden Zylinder 1 aufweist. Eine Nockenwelle 5 ist vorgesehen und mit einem Paar von Nocken 3a und 3b für hohe Drehzahlen mit gleicher Form und einem Nocken 4 für niedrige Drehzahlen mit einer unter­ schiedlichen Form ausgebildet. Der Nocken 4 ist zwischen den Nocken 3a und 3b angeordnet. Die Nocken 3a und 3b weisen Nockenerhebungen auf, welche größer sind als die Nockenerhebung des Nockens 4, so daß die Nocken 3a und 3b einen größeren Nockenhub und eine größere Nockenöffnungszeit erbringen als der Nocken 4. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Nocken 3a und 3b derart ausgebildet sein können, daß der Nockenhub oder die Ventil­ öffnungszeit gegenüber dem Nocken 4 erhöht sein kann.

Eine Kipphebelanordnung 6 ist vorgesehen, welche einen nockenseitigen Hebel 7 mit Abschnitten 7a und 7b aufweist, welche als Antriebsarme an den Nocken 3a und 3b anliegen. Die Kipphebelanordnung 6 weist ferner einen zweiten Hebel 8 auf, welcher an einem Ende gabelförmig ausgebildet ist, um Hebelabschnitte 8a und 8b zu schaffen, welche als Nachlaufarme an den Einlaßventilen 2a und 2b angreifen. Der Hebel 8 weist am anderen Ende einen nockenseitigen Hebelabschnitt 8c auf, welcher als Antriebsarm an dem Nocken 4 anliegt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Hebel 8 zwischen den Hebelabschnitten 7a und 7b des Hebels 7 angeordnet. Damit weist der Hebel 7 eine Brücke 7c auf, welche die Hebel­ abschnitte 7a und 7b miteinander verbindet und die derart über den Hebel 8 greift. Die Hebel 7 und 8 sind zu Durchführungen von Schwingungen an der Kipphebelwelle 9 angeordnet.

Um den Hebel 7 lösbar mit dem Hebel 8 zu verbinden, ist eine Verriegelungsvorrichtung 10 vorgesehen, welche einen Kolben bzw. Plunger 11 aufweist, der verschiebbar in einer zylindrischen Bohrung 13 angeordnet ist, die in der Brücke 7c des Hebels 7 ausgebildet ist. In der Bohrung 13 ist eine Schraubenfeder 14 aufgenommen, welche den Plunger 11 nach außen vorspannt. Eine Einstellschraube 28 ist an dem Hebel 8 in einer Stellung zwischen den ventilseitigen Hebelabschnitten 8a und 8b ange­ ordnet. Der Plunger 11 wird in einer Anlagestellung mit der Einstellschraube 28 gehalten.

Wie aus den Fig. 2 und 4 zu ersehen ist, ist der Plunger 11 mit einem Abschnitt 15 geringen Durchmessers ausgebildet und eine Verriegelungsplatte 12 ist vorgesehen für einen Eingriff mit dem Abschnitt 15 geringen Durchmessers des Plungers 11. Die Verriegelungsplatte 12 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu dem Plunger 11 und ist mit einer Zwillingsbohrung ausgebildet, die einen Nicht-Verriegelungs­ abschnitt 16 mit großem Durchmesser und einen Verriegelungs­ abschnitt 17 mit geringem Durchmesser aufweist, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Plunger 11 erstreckt sich durch die Zwillingsbohrung in der Verriegelungsplatte 12. Es ist er­ sichtlich, daß, wenn der Plunger 11 sich durch den Nicht- Verriegelungsabschnitt 16 der Bohrung erstreckt, der frei ist, um in der Bohrung 13 zu gleiten, so daß die Hebel 7 und 8 unabhängig voneinander schwingen oder kippen können. Die ventilseitigen Kipphebelabschnitte 8a und 8b des Hebels 8 sind mit Einstellschrauben 27 versehen, welche an den Ventilstößeln der Ventile 2a und 2b anliegen, wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist. Damit wird eine Schwing- oder Kipp­ bewegung, die in dem Hebel 8 erzeugt wird, auf die Ventile 2a und 2b übertragen, um diese zu betätigen. Die Schwing- oder Kippbewegungen, die in dem Hebel 7 erzeugt werden, werden nicht auf den Hebel 8 übertragen, so daß die Ventil­ betätigung nur über den Nocken 4 für niedrige Drehzahlen erfolgt.

Wenn die Verriegelungsplatte 12 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung verschoben wird, ist der Verriegelungsabschnitt 17 des Loches mit dem Abschnitt 15 des Plungers 11 in Eingriff, so daß der Plunger 11 gegenüber einer Axialverschiebung ver­ riegelt ist. Damit wird die Schwing- oder Kippbewegung des Hebels 7 auf den Hebel 8 übertragen, um die Ventile 2a und 2b zu betätigen. Die Ventile 2a und 2b werden damit über die Nocken 3a und 3b für hohe Drehzahlen betätigt.

Um die Verriegelungsplatte zwischen der Verriegelungsstellung und der Nicht-Verriegelungsstellung zu verschieben, ist ein Stellglied 20 vorgesehen, welches einen Zylinder 21 und einen Kolben 12a aufweist, welcher verschiebbar in dem Zylinder 21 geführt und mit der Verriegelungsplatte 12 ver­ bunden ist. Eine Leitung 22 ist mit dem Zylinder 21 ver­ bunden, um einen Hydraulikdruck durch ein Steuerventil 26 anzulegen. Das Steuerventil 26 wird in Übereinstimmung mit der Motorgeschwindigkeit gesteuert. Für diesen Zweck ist ein Motorgeschwindigkeitsdetektor 24 vorgesehen, dessen Ausgang mit einem Steuerkreis 25 verbunden ist. Der Steuer­ kreis 25 erzeugt einen Output, wenn die Motorgeschwindigkeit über einen vorbestimmten Wert hinaus geht, um das Steuer­ ventil 26 zu betätigen, so daß der Hydraulikdruck an den Zylinder 21 geleitet wird. Der Druck in dem Zylinder 21 zwingt den Kolben 12a in Fig. 4 gesehen nach rechts, um damit die Platte 12 in die Verriegelungsstellung zu ver­ schieben. Eine Rückstellfeder 23 ist vorgesehen, um den Kolben 12a in Fig. 4 gesehen nach links zu verschieben, so daß der Kolben 12a und die Verriegelungsplatte 12 in die Nicht-Verriegelungsstellung verschoben werden. Es ist na­ türlich zu bemerken, daß ein Stellglied irgendeines Typs verwendet werden kann, um die Verriegelungsplatte 12 zu verschieben.

Die vorstehend beschriebenen Anordnungen sind deshalb vor­ teilhaft, da der Plunger 11 nur axial gerichteten Kräften unterworfen wird, so daß es unwahrscheinlich ist, daß ein seitliches Spiel bei der Bewegung des Plungers 11 erzeugt wird. Ferner ist die Verriegelungsvorrichtung in Nähe der Kipphebelwelle 9 angeordnet, so daß die Trägheit der Kipp­ hebelanordnung 6 verringert wird. In Fig. 4 ist zu sehen, daß das Stellglied 20 getrennt von den Kipphebeln ausge­ bildet und auf der Kipphebelwelle 9 angeordnet ist. Diese Anordnung ist dazu geeignet, das Gewicht und die Trägheit der Kipphebel weiter zu verringern. In dieser Ausführungsform kann das Ventilspiel für den Nocken 4 eingestellt werden über die Einstellschraube 27 auf den Hebelabschnitten 8a und 8b. Das Ventilspiel für die Nocken 3a und 3b kann über die Ein­ stellschraube 28 eingestellt werden.

Es ist klar, daß die Nocken 3a und 3b, die identische Form aufweisen. Sie sind an gegenüberliegenden Seiten des Nockens 4 symmetrisch zuein­ ander und zu dem Nocken 4 angeordnet. Damit werden die Ventilbetätigungskräfte von den Nocken auf den Kipphebel 8 symmetrisch übertragen. Es ist deshalb möglich, einen glatten Betrieb für die Hebel 7 und 8 zu gewährleisten und einen lokalen ungleichen Verschleiß der Teile zu verhindern.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die Einstellschrauben 27 und 28 der vorstehend beschriebenen Aus­ führungsform weggelassen und durch einen Festeinsteller 30 bekannten Typs ersetzt sind.

Das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsbeispiel ist ver­ schieden von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4, da hier der Kipphebel 7 getrennt ausgebildete Hebelabschnitte 7a und 7b aufweist, welche zur Anlage an Nocken 3a bzw. 3b für hohe Drehzahlen ausgebildet sind. Die Sperrvorrichtung 10 weist Kolben bzw. Plunger 11a und 11b auf, welche jeweils an den Hebel­ abschnitten 7a und 7b angeordnet sind und Abschnitte 15a bzw. 15b mit geringem Durchmesser aufweisen. Die Verriegelungs­ platte 12 der Verriegelungsvorrichtung 10 weist ein Paar von Durchgangslöchern mit Nicht-Verriegelungsabschnitten 16a und 16b mit großem Durchmesser und Verriegelungsabschnitte 17a und 17b mit geringem Durchmesser auf, um die Plunger 11a und 11b aufzunehmen. Wenn die Plunger 11a und 11b durch die Nicht- Verriegelungsabschnitte 16a bzw. 16b gerichtet sind, sind die Hebelabschnitte 7a und 7b von dem Hebel 8 gelöst. Wenn die Abschnitte 15a und 15b geringen Durchmessers der Plunger 11a und 11b in den Verriegelungsabschnitten 17a bzw. 17b aufge­ nommen sind, sind die Hebelabschnitte 7a und 7b mit dem Hebel 8 verbunden, so daß die Ventile 2a und 2b von den Nocken 3a und 3b betätigt werden. Die anderen Teile der Anordnung entsprechen den Teilen der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform, so daß die Beschreibung nicht wiederholt wird.

Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen identisch zu der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungs­ form. Der einzige Unterschied bei dieser Ausführungsform be­ steht darin, daß der Nocken 4 für geringe Drehzahlen über den gesamten Umfang kleiner ist als die Nocken 3a und 3b, so daß der Nocken 4 voll innerhalb der Um­ randung der Nocken 3a und 3b liegt. Bei dieser Anordnung können die Nocken 3a und 3b gleichzeitig auf die exakt identische Gestalt maschinell bearbeitet werden.

Claims (7)

1. Ventilsteuermechanismus für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens je einer Kipphebelanordnung (6) für die Einlaß- bzw. Auslaßseite jedes Zylinders (1), die auf einer Kipphebelwelle (9) schwenkbar gelagert ist, zwei axial fixiert gelagerte Antriebsarme (7a, 7b, 8c), von denen jeder von einem zugeordneten, unterschiedlichen Nocken bzw. einer Gruppe von Nocken (3a, 3b) mit zwei verschiedenen Nockenformen angetrieben wird, und einen Nachlaufarm (8a, 8b) zur Ventilbetätigung umfaßt, wobei die Antriebsarme (7a, 7b, 8c) wechselweise den Nachlaufarm (8a, 8b) bewegen und wenigstens ein Antriebsarm (7a, 7b) durch wenigstens eine Kupplungseinrichtung (10, 12) mit dem Nachlaufarm (8a, 8b) in eine lösbare drehfeste Verbindung kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Antriebsarm (8c) mit dem Nachlaufarm (8a, 8b) als einstückiger Kipp­ hebel (8) ausgebildet ist, daß der mit dem Antriebsarm (8c) des einstückigen Kipphebels (8) zusammenwirkende Nocken (4) mittig zwischen zwei gleichen Nocken (3a, 3b) der anderen Nockenform angeordnet ist und daß die zwei gleichen Nocken (3a, 3b) jeweils einen von zwei axial fixiert gelagerten Armteilen (7a, 7b) des zweiten Antriebsarmes (7) bewegen.

2. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden gleichen Nocken (3a, 3b) ein größeres Hubprofil als der mittige Nocken (4) aufweisen.

3. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Armteile (7a, 7b) des zweiten Antriebsarmes (7) symmetrisch beiderseits des einstückigen Kipphebels (8) gelagert sind.

4. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Armteile (7a, 7b) durch ein Brückenteil (7c) miteinander fest verbunden sind, das den einstückigen Kipphebel (8) überspannt.

5. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Armteile (7a, 7b) unabhängig voneinander bewegbar sind und jedem Arm­ teil (7a, 7b) eine eigene Kupplungseinrichtung (11a, 11b) zugeordnet ist.

6. Ventilsteuermechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (10; 11a, 11b) eine Kolben- Zylindereinrichtung an einem (7c; 7a, 7b) der kuppelbaren Arme und ein Anschlagglied (28) für den Kolben (11; 11a, 11b) am anderen Arm (8) umfaßt und daß die Kolben-Zylin­ dereinrichtung mit einem verstellbaren Sperrloch­ schieber (12) versehen ist, der mit kleinerem Anschlagloch (17; 17a, 17b) und größerem Durchgangsloch (16; 16a, 16b) für den mit einer Feder vorgespannten Kolben (11; 11a, 11b) ausgebildet ist und quer zum Kolben (11; 11a, 11b) und Zylinder verschieblich ist.

7. Ventilsteuermechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben- Zylindereinrichtung (10) an dem Brückenteil (7c) angebracht ist.