DE3751935T2

DE3751935T2 - Ventilantriebsvorrichtung in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3751935T2
Application number: DE3751935T
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Konno
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2007-08-28
Also published as: DE3785983D1; CA1308977C; EP0259106B1; EP0259106A1; EP0524664B1; EP0524664A3; EP0524664A2; DE3751935D1; US4777914A; DE3785983T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilantriebsvorrichtung in einem Verbrennungsmotor. Insbesondere beinhaltet die Erfindung eine solche Ventilantriebsvorrichtung, die eine von dem Motor drehbar angetriebene Nockenwelle umfaßt, eine Mehrzahl von Nocken an der Nockenwelle zum Antrieb der Einlaß- oder Auslaßventile nach einem gewählten Betriebsmodus sowie schwenkbar angebrachte Kipphebel zum Öffnen und Schließen der Ventile in Antwort auf Drehung der Nocken.
Bei Ventilantriebsvorrichtungen des beschriebenen Typs sind Antriebskipphebel, die mit dem anzutreibenden Ventil oder den anzutreibenden Ventilen betriebsmäßig verbunden sind, und freie Kipphebel, die von den Ventilen unabhängig sind, nebeneinander angeordnet und durch Drehung der Nocken in unterschiedlichen Modi antreibbar. Eine von den Kipphebeln gehaltene selektive Kupplung ist hydraulisch betätigbar, um die jeweiligen Kipphebel gemäß dem gewünschten Modus des Ventilantriebs selektiv zu verbinden oder zu trennen.
Bei diesen Ventilantriebsvorrichtungen ist es allgemeine Praxis, relative Ventildurchmesser, Ventilsteuerzeiten und Ventilhübe im Hinblick auf einen Hochdrehzahlbereich für höhere Motorausgangsleistung zu wählen. Wenn jedoch ein Einlaßventil über einen vollen Motordrehzahlbereich von niederen zu hohen Drehzahlen mit konstanter Ventilsteuerzeit und konstantem Ventilhub angetrieben wird, dann ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit eines Luftkraftstoffgemischs in die Brennkammer von Motordrehzahl zu Motordrehzahl, weil sich die pro Zeiteinheit eingeführte Menge an Luftkraftstoffgemisch von Motordrehzahl zu Motordrehzahl ändert. Bei niederen Motordrehzahlen sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Luftkraftstoffgemischs und sinkt die Ladewirkung, und das Luftkraftstoffgemisch wird in der Brennkammer nicht richtig gemischt und zerstäubt, was eine langsame Verbrennung in dieser zur Folge hat. Daher erhält man keine stabile Verbrennung, und die Motordrehzahl wird während des Niederdrehzahlbetriebs unregelmäßig. Demzufolge ist der Verbrennungswirkungsgrad, der wirtschaftliche Umgang mit Kraftstoff sowie auch die Klopfgrenze gering.
Eine Lösung des obigen Problems wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 59-226216 vorgeschlagen. Nach dieser Lösung verbleiben einige der Einlaß- und/oder Auslaßventile geschlossen, wenn der Motor mit niederer Drehzahl arbeitet, wohingegen während Hochdrehzahlbetriebs des Motors alle Einlaß- und Auslaßventile angetrieben werden, d.h. abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Die unterschiedliche Steuerung der Ventile in Nieder- und Hochdrehzahlbereichen, wie sie in dieser Druckschrift vorgeschlagen wird, löst jedoch das Problem nicht vollständig. Wenn beispielsweise die Ventilsteuerung in verschiedenen Drehzahlbereichen in unterschiedlichen Modi arbeiten würde, würde die Motorausgangsleistung steigen, würde ein stabiler Niederdrehzahlbetrieb möglich und wäre der wirtschaftliche Umgang mit Kraftstoff verbessert.
In der obigen herkömmlichen Ventilantriebsvorrichtung sind darüber hinaus Hydraulikpassagen zum Zuleiten jeweiligen Hydraulikdrucks zu den selektiven Kupplungsmitteln durch Teilen des Innenraums der Kipphebelwelle mittels einer Stahlkugel begrenzt, die unter hohem Druck in die Kipphebelwelle eingesetzt und daran sicher positioniert wird. Mit dieser Struktur muß der Hydraulikdruck von den axial entgegengesetzten Seiten der Kipphebelwelle zugeführt werden, und daher wird der Hydraulikdruckzufuhrkreis für die Ventilantriebsvorrichtung zur Verwendung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor kompliziert.
Nach der JP-A-6181510 wird eine selektive Ventilantriebsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit Einlaß- und Auslaßventilen vorgeschlagen, wobei die selektive Ventilantriebsvorrichtung umfaßt:
eine Kipphebelwelle mit einer ein Fluidzufuhrmittel festlegenden Axialöffnung;
eine Mehrzahl von zur Schwenkbewegung an der Kipphebelwelle angebrachter Kipphebel, wobei die Kipphebel wenigstens einen Antriebskipphebel umfassen, dessen eines Ende mit einem der Ventile betriebsmäßig verbunden ist;
eine durch den Motor drehend angetriebene Nockenwelle;
ein Nockenmittel, das an der Nockenwelle zur Drehung mit dieser angebracht ist und mit einer Kipphebelfolgerfläche betriebsmäßig in Eingriff steht;
hydraulisch betätigte, selektiv betätigbare Kopplungsmittel, die von den Kipphebeln zum selektiven Verbinden oder Trennen benachbarter Kipphebel gehalten sind; und
ein Fluidpassagenmittel in den Kipphebeln, das mit dem Kopplungsmittel kommuniziert.
Die vorliegende Erfindung ist über die JP-A-6181519 dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidpassagenmittel Fluidpassagen in den Kipphebeln umfaßt und daß das Fluidzufuhrmittel ein Trennmittel in der Axialöffnung der Kipphebelwelle umfaßt, das sich axial entlang der Kipphebel erstreckt und eine Mehrzahl unabhängiger Fluidzufuhrleitungen festlegt, sowie Mittel zum unabhängigen Verbinden jeweils einer der Fluidzufuhrleitungen mit jeweils einer der Kipphebelfluidpassagen.
Somit kann die vorliegende Erfindung ein Ventilantriebsmittel in einem Verbrennungsmotor angeben, in dem Ventile in einer Mehrzahl von Drehzahlbereichen durch einen vereinfachten Hydraulikdruckzufuhrkreis gesteuert werden können. Die Erfindung beinhaltet selektiv betätigbare Kopplungsmittel, die zwischen benachbarten der Kipphebel angeordnet sind, um die Kipphebel miteinander zu verbinden und zu trennen. Nach einer besonders bevorzugten Ausführung verwendet die Ventilantriebsvorrichtung eine Nockenwelle mit drei benachbarten Nocken. Drei schwenkbar angebrachte Kipphebel sind in Gleitkontakt mit den jeweiligen Nocken gehalten, wobei einer der Kipphebel ein freier Kipphebel und die anderen zwei Antriebskipphebel sind, die mit den Einlaß- oder Auslaßventilen betriebsmäßig verbunden sind, um diese zu öffnen und zu schließen. Die selektiven Kopplungsmittel zwischen benachbarten Kipphebeln werden jeweils unabhängig mit Arbeitsfluid versorgt, so daß eine größere Anzahl von Motordrehzahlbereichen gesteuert werden kann.
Um dies zu erreichen, ist die Kipphebelwelle durch axial erstreckende Trennwände in eine Mehrzahl von Hydraulikdruckzufuhrpassagen zur separaten Verbindung mit den jeweiligen Kopplungsmitteln unterteilt.
Durch separates und selektives Betätigen der jeweiligen Kopplungsmittel entsprechend den Betriebszuständen des Motors können die Kipphebel in unterschiedlichen Modi betätigt werden&sub1; und die Ventile konnen in einer großen Anzahl von Drehzahlbereichen gesteuert werden. Der erforderliche Hydraulikdrucksteuerkreis ist vereinfacht, weil die Hydraulikdruckzufuhrpassagen, die in der Kipphebelwelle durch die axial erstreckenden Trennwände begrenzt sind, separat mit den jeweiligen Kopplungsmitteln kommunizieren.
Durch das Vorsehen separater unabhängiger Hydraulikdruckzufuhrpassagen kann darüber hinaus die Zufuhr von Arbeitsfluid zu anderen Zwecken als dem selektiven Kupplungsbetrieb in einfacher Weise untergebracht werden. Im Hinblick hierauf berücksichtigt die vorliegende Erfindung auch in ihren diesbezüglichen Ausführungen die unabhängige Zufuhr von Arbeitsfluid; beispielsweise zu hydraulischen Mitnahmeeinstellern, die zwischen den Kipphebeln und dem zugeordneten Ventil verwendet werden. Zusätzlich kann Fluid, wie etwa Öl, zum Schmieren verschiedener Teile der Vorrichtungen vorgesehen sein.
Einige Ausführungen der Erfindung werden nun beispielshalber und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Ventilantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I von Figur 2;
Figur 2 ist eine Draufsicht der Ventilantriebsvorrichtung von Figur 1;
Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang Linie III-III von Figur 1;
Figuren 4, 5 und 6 Schnittansichten entlang Linie IV-IV von Figur 1 mit Darstellung des selektiven Kopplungsmittels in verschiedenen Betriebszuständen;
Figuren 7 und 8 sind Schnittansichten ähnlich Figur 4 mit Darstellung zusätzlicher in der Erfindung berücksichtigter Ausführungen selektiver Kopplungsmittel;
Figur 9 ist eine Draufsicht mit Darstellung einer anderen Nockenanordnung, an die zur praktischen Verwendung der Erfindung gedacht ist;
Figur 10 ist eine Schnittseitenansicht einer Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der ein hydraulischer Einsteller enthalten ist;
Figur 11 ist eine Ansicht ähnlich Figur 10 mit Darstellung der weiteren Unterbringung von Schmiermitteln;
Figur 12 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Figur 13 ist eine Schnittansicht entlang Linie XIII-XIII von Figur 12;
Figur 14 ist eine Teilschnittansicht entlang Linie XIV- XIV von Figur 13;
Figur 15 ist eine Ansicht ähnlich Figur 14 mit Darstellung einer anderen Ausführung der Erfindung;
Figuren 16 und 17 sind Schnittansichten ähnlich Figur 13 mit Darstellung noch weiterer Ausführungen der Erfindung;
Figur 18 ist eine Draufsicht ähnlich Figur 12 mit Darstellung einer noch anderen Ausführung der Erfindung; und
Figuren 19, 20 und 21 sind Schnittansichten ähnlich Figur 14 mit Darstellung dreier zusätzlicher Ausführungen der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren 1 und 2, die eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen, ist ein Paar von Einlaßventilen 1a, 1b in dem Körper eines Verbrennungsmotors angeordnet. Die Ventile 1a, 1b können durch einen ersten Niederdrehzahlnocken 3, einen zweiten Niederdrehzahlnocken 4 und einen Hochdrehzahlnocken 5 geöffnet und geschlossen werden, die einstückig an einer Nockenwelle 2 angeformt sind, die synchron mit der Drehung des Motors mit einem Drehzahlverhältnis von 1/2 relativ zur Drehzahl des Motors drehbar ist. Die Nocken 3, 4, 5 betätigen erste, zweite und dritte Kipphebel 7, 8, 9, die schwenkbar an einer parallel zu der Nockenwelle 2 verlaufenden Kipphebelwelle 6 gehalten sind.
Die Nockenwelle 2 ist drehbar über dem Motorkörper angeordnet. Der Hochdrehzahlnocken 5 ist in Ausrichtung zu einer Stelle zwischen den Einlaßventilen 1a, 1b an der Nockenwelle 2 einstückig angeformt. Der erste Niederdrehzahlnocken 3 hat ein Nockenprofil in Anpassung an Niederdrehzahlbetrieb des Motors und umfaßt eine Nockennase 3a, die um eine relativ geringes Ausmaß radial nach außen vorsteht. Der Hochdrehzahlnocken 5 hat ein Nockenprofil in Anpassung an Hochdrehzahlbetrieb des Motors und umfaßt eine Nockennase 5a, die um ein größeres Ausmaß als die Nockennase 3a radial nach außen vorsteht, wobei die Nockennase 5a ferner eine größere Winkelerstreckung als die Nockennase 3a aufweist. Der zweite Niederdrehzahlnocken 4 hat auch ein Nockenprofil in Anpassung an Niederdrehzahlbetrieb des Motors und umfaßt eine Nockennase 4a, die um ein relativ geringes Ausmaß radial nach außen vorsteht, wobei die Nockennase 4a kleiner als die Nockennase 3a ist.
Die Kipphebelwelle 6 ist unter der Nockenwelle 2 befestigt. Die ersten bis dritten Kipphebel, 7 bis 9, die durch den Hochdrehzahlnocken 5, den ersten Niederdrehzahlnocken 3 bzw. den zweiten Niederdrehzahlnocken 4 betätigt werden, sind schwenkbar an der Kipphebelwelle 6 gehalten. Die Kipphebel 7, 8, 9 weisen an ihren oberen Abschnitten Nockengleitstücke 7a, 6a, 9a auf, die jeweils mit den Nocken 3, 4, 5 in Gleitkontakt gehalten sind. Die zweiten und dritten Kipphebel 8, 9 erstrecken sich zu Positionen über den Einlaßventilen 1a, 1b. Mitnehmerschrauben 12, 13 sind durch distale Enden der zweiten und dritten Kipphebel 8, 9 hindurchgeschraubt und können mit den Oberenden der Einlaßventile 1a, 1b in Eingriff treten.
Flansche 14, 15 sind an den Oberenden der Einlaßventile 1a, 1b angebracht. Die Einlaßventile 1a, 1b sind normalerweise nach oben, d.h. in Schließrichtung, durch Kompressionsschraubenfedem 16, 17 vorgespannt&sub1; die an den Einlaßventilen 1a, 1b zwischen den Flanschen 14, 15 und dem Motorkörper angeordnet sind.
Wie in Figur 3 gezeigt, ist ein zylindrisches Hubelement 19 mit einem geschlossenen Oberende als Druckmittel so angeordnet, daß es sich gegen eine Unterfläche des Endes des ersten Kipphebels 7 abstützt. Das Hubelement 19 ist normalerweise durch eine Hubfeder 20 relativ schwacher Federkraft nach oben vorgespannt, wobei die Hubfeder 20 zwischen dem Hubelement 19 und dem Motorkörper (nicht gezeigt) angeordnet ist, um das Nockengleitstück 7a des ersten Kipphebels 7 gleitend gegen den Hochdrehzahlnocken 5 federnd vorzuspannen
Wie in Figur 4 gezeigt, sind die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 in seitlich benachbartem Gleitkontakt miteinander angeordnet. Eine erste selektiv betätigte Kupplung 21 ist betriebsmäßig zwischen den ersten und zweiten Kipphebeln 7, 8 angeordnet, um die Kipphebel 7, 8 selektiv relativ im Winkel verschiebbar voneinander zu trennen und ferner die Kipphebel 7, 8 zu deren gemeinsamer Bewegung miteinander zu verbinden. Ähnlich sind die ersten und dritten Kipphebel 7, 9 seitlich benachbart in Gleitkontakt miteinander angeordnet. Eine zweite selektiv betätigte Kupplung 22 ist betriebsmäßig zwischen den ersten und dritten Kipphebeln 7, 9 angeordnet, um selektiv die Kipphebel 7, 9 relativ im Winkel verschiebbar voneinander zu trennen und ferner die Kipphebel 7, 9 zu deren gemeinsamer Bewegung miteinander zu verbinden.
Die ersten und zweiten selektiv betätigten Kupplungen 21, 22 haben eine identische Konstruktion, und daher wird nachfolgend nur die erste Kupplung 21 im Detail beschrieben. Die erste Kupplung 21 umfaßt einen Kolben 23, der beweglich ist zwischen einer Stellung, in der er die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 miteinander verbindet, und einer Stellung, in der er die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 voneinander trennt. Auch vorgesehen sind ein Anschlag 24 zur Bewegungsbegrenzung des Kolbens 23 sowie eine Feder 25 zum Spannen des Anschlags 24 zur Bewegung des Kolbens 23 in die Stellung, in der die ersten und zweiten Kipphebel 7 und 8 voneinander getrennt sind.
Der erste Kipphebel 7 hat ein erstes Führungsloch 26, das sich zu dem zweiten Kipphebel 8 öffnet und parallel zu der Kipphebelwelle 6 verläuft. Der erste Kipphebel 7 hat auch ein Loch 28 kleineren Durchmessers nahe dem geschlossenen Ende des ersten Führungslochs 26, wobei eine Stufe 27 zwischen dem Loch 28 kleineren Durchmessers und dem ersten Führungsloch 26 gebildet ist. Der Kolben 23 ist gleitend in das erste Führungsloch 26 eingesetzt. Der Kolben 23 und das geschlossene Ende des Lochs 28 kleineren Durchmessers wirken zusammen, um zwischen diesen eine Hydraulikdruckkammer 29 zu begrenzen.
Der zweite Kipphebel 8 hat ein zweites Führungsloch 35, das sich zu dem ersten Kipphebel 7 in Registerstellung mit dem ersten Führungsloch 26 in dem ersten Kipphebel 7 öffnet. Der kreisförmige Anschlag 24 ist gleitend in das zweite Führungsloch 35 eingesetzt. Der zweite Kipphebel 8 hat ferner ein Loch 37 kleineren Durchmessers nahe dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs 35, wobei eine Stufe 36 zwischen dem zweiten Führungsloch 35 und dem Loch 37 kleineren Durchmessers zur Bewegungsbegrenzung des kreisförmigen Anschlags 24 gebildet ist. Der zweite Kipphebel 8 hat ferner ein Durchgangsloch 38, das koaxial zu dem Loch 37 kleineren Durchmessers gebildet ist. Eine Führungsstange 39, die einstückig und koaxial mit dem kreisförmigen Anschlag 24 verbunden ist, erstreckt sich durch das Loch 38. Eine Schraubenfeder 25 ist um das Führungsloch 39 herum zwischen dem Anschlag 24 und dem geschlossenen Ende des Lochs 37 kleineren Durchmessers angeordnet.
Der Kolben 23 hat eine derart gewählte axiale Länge, daß, wenn sich ein Ende des Kolbens 23 gegen die Stufe 27 abstützt, sich sein anderes Ende an der Trennfläche zwischen den ersten und zweiten Kipphebeln 7, 8 befindet und wenn sich der Kolben 23 in das zweite Führungsloch 35 bewegt, bis er den Anschlag 24 in Anlage gegen die Stufe 36 verschiebt, das eine Ende des Kolbens 23 in dem ersten Führungsloch 26 verbleibt.
Die Kipphebelwelle 6 weist eine axial verlaufende Trennwand 31 auf, die unter Druck oder fest in ihr angebracht ist oder mit ihr einstückig geformt sein kann. Die Trennwand 31 teilt den Innenraum der Kipphebelwelle 6 in zwei in Längsrichtung parallele Hydraulikdruckzufuhrpassen 32, 33.
In dem ersten Kipphebel 7 ist nahe seinem einen Ende eine Hydraulikpassage 34 begrenzt, welche mit der Hydraulikdruckkammer 29 der ersten Kupplung 21 in Verbindung steht. In der Kipphebelwelle 6 ist ein Loch 40 gebildet und ergibt eine Verbindung zwischen der Hydraulikpassage 34 und der Hydraulikdruckzufuhrpasse 32 unabhängig davon, wie der erste Kipphebel 7 im Winkel um die Kipphebelwelle 6 bewegt ist. Der erste Kipphebel 7 weist nahe seinem anderen Ende eine Ringnut 41 auf, die die Kipphebelwelle 6 umgibt, sowie eine Hydraulikpassage 42, durch die Ringnut 41 mit der Hydraulikdruckkammer 29 der zweiten Kupplung 22 in Verbindung steht. Die Kipphebelwelle 6 weist ein Loch 43 auf, das eine Verbindung zwischen der Hydraulikdruckzufuhrpassage 33 und der Ringnut 41 ergibt. Daher kommuniziert die Hydraulikdruckkammer 29 der ersten Kupplung 21 mit der Hydraulikdruckzufuhrpassage 32, und die Hydraulikdruckkammer 29 der zweiten Kupplung 22 kommuniziert mit der Hydraulikdruckzufuhrpassage 33. Die ersten und zweiten Kupplungen 21, 22 können somit unabhängig voneinander betätigt werden.
Der Betrieb des Ventilantriebsmechanismus ist folgendermaßen. Wenn der Motor in einem Niederdrehzahlbereich arbeiten soll, werden die ersten und zweiten Kupplungen 21, 22 betätigt, um die ersten bis dritten Kipphebel 7, 8, 9 voneinander zu trennen, wie in Figur 4 gezeigt. Insbesondere wird der Hydraulikdruck von der Hydraulikdruckkammer 29 gelöst, so daß sich der Anschlag 24 unter Federkraft der Feder 25 zu dem ersten Kipphebel 7 bewegen kann, bis der Kolben 23 gegen die Stufe 27 anschlägt. In diesem Zustand fluchten die einander berührenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlags 24 der ersten Kupplung 21 mit den benachbart aneinander gleitenden Seitenwänden der ersten und zweiten Kipphebel 7, 8, und die einander berührenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlags 24 der zweiten Kupplung 22 fluchten mit den benachbarten aneinander gleitenden Seitenwänden der ersten und dritten Kipphebel 7, 9. Somit werden die ersten, zweiten und dritten Kipphebel 7, 8, 9 relativ im Winkel beweglich Seite an Seite in gegenseitigem Gleitkontakt gehalten.
Mit den somit getrennten ersten bis dritten Kipphebeln 7, 8, 9 werden die zweiten und dritten Kipphebel 8, 9 nicht durch die Winkelbewegung des ersten Kipphebels 7 beeinflußt. Der zweite Kipphebel 8 wird in Gleitkontakt mit dem ersten Niederdrehzahlnocken 3 im Winkel bewegt, während der dritte Kipphebel 9 in Gleitkontakt mit dem zweiten Niederdrehzahlnocken 4 im Winkel bewegt wird. Daher wird das Einlaßventil 1a durch den zweiten Kipphebel 8 abwechselnd geöffnet und geschlossen, und das andere Einlaßventil 1b wird abwechselnd durch den dritten Kipphebel 9 geöffnet und geschlossen. Ein Reibverlust des Ventilantriebsmechanismus ist relativ gering, weil der erste Kipphebel 7 unter der relativ geringen Federkraft der Hubfeder 20 in Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahlnocken 5 gehalten wird.
Bei Niederdrehzahlbetrieb des Motors wird daher das Einlaßventil 1a mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des ersten Niederdrehzahlnockens 3 abwechselnd geöffnet und geschlossen, während das andere Einlaßventil 1b mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des zweiten Niederdrehzahlnockens 4 geöffnet und geschlossen wird. Demzufolge strömt das Luftkraftstoffgemisch in die Brennkammer mit einer Rate, die für den Niederdrehzahlbetrieb des Motors geeignet ist, mit dem Ergebnis stabiler Kraftstoffverbrennung, wirtschaftlicherem Umgang mit Kraftstoff, stabilem Niederdrehzahlbetrieb und Verhindern von Klopfen. Weil die Profile der Niederdrehzahlnocken 3, 4 unterschiedlich sind, wird die Turbulenz des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer verstärkt, um den wirtschaftlichen Umgang mit Kraftstoff zu verbessern.
Für Mitteldrehzahlbetrieb des Motors werden die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 durch die erste Kupplung 21 miteinander verbunden, wobei die ersten und dritten Kipphebel 7, 9 voneinander getrennt bleiben, wie in Figur 5 gezeigt. Insbesondere wird der Hydraulikdruckkammer 29 der ersten Kupplung 21 Hydraulikdruck von der Hydraulikdruckpassage 32 zugeführt, um zu bewirken, daß der Kolben 23 gegen die Federkraft der Feder 25 den Anschlag 24 in das zweite Führungsloch 35 drückt, bis der Anschlag 24 an der Stufe 36 anschlägt. Die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 werden nun an relativer Winkelbewegung gehindert und werden stattdessen zwangsweise gemeinsam verschwenkt.
Daher wird das Einlaßventil 1a mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des Hochdrehzahlnockens 5 abwechselnd geöffnet und geschlossen, während das andere Einlaßventil 1b mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des zweiten Niederdrehzahlnockens 4 abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Das Luftkraftstoffgemisch fließt nun in die Brennkammer mit einer Rate, die für den Mitteldrehzahlbetrieb des Motors geeignet ist, mit der Folge einer relativ hohen Ladewirkung und größeren Turbulenz des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer und somit einem wirtschaftlicheren Umfang mit Kraftstoff, wie dies bei Niederdrehzahlbetrieb der Fall ist.
Wenn der Motor mit hoher Drehzahl arbeiten soll, werden die ersten und dritten Kipphebel 7, 9 durch die zweite Kupplung 22 miteinander verbunden, wie in Figur 6 gezeigt, durch Zufuhr von Hydraulikdruck in die Hydraulikdruckkammer 29 der zweiten Kupplung 22. Insofern die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 hierbei durch die erste Kupplung 21 miteinander verbunden bleiben, werden die Kipphebel 7, 8, 9 zwangsweise durch den Hochdrehzahlnocken 5 verschwenkt. Infolgedessen werden die Einlaßventile 1a, 1b mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des Hochdrehzahlnockens 5 abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die Ladewirkung ist verstärkt, damit der Motor eine höhere Ausgangsleistung und ein höheres Ausgangsdrehmoment erzeugen kann.
Der Innenraum der Kipphebelwelle 6 ist durch die axial verlaufende Trennwand 31 in die Hydraulikdruckzufuhrpassagen 32, 33 unterteilt, und die Hydraulikdruckzufuhrpassagen 32, 33 stehen jeweils mit den Hydraulikdruckkammern 29 der jeweiligen ersten und zweiten Kupplungen 21, 22 in Verbindung. Daher kann der Hydraulikdruck von einem einzigen Axialende der Kipphebelwelle 6 zugeführt werden, um hierdurch den Hydraulikdruckzufuhrkreis in einer Ventilantriebsvorrichtung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor zu vereinfachen.
Als eine Modifikation der ersten Ausführung können die ersten und dritten Kipphebel 7, 9 miteinander verbunden werden, während die ersten und zweiten Kipphebel 7, 8 während Mitteldrehzahlbetriebs des Motors getrennt bleiben. Mit dieser Anordnung wird das Einlaßventil 1a mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des ersten Niederdrehzahlnockens 3 abwechselnd geöffnet und geschlossen, während das andere Einlaßventil 1b mit der Ventilsteuerzeit und dem Ventilhub gemäß dem Profil des Hochdrehzahlnockens 5 abwechselnd geöffnet und geschlossen wird.
Figur 7 zeigt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung ist ein Kolben 23' gleitend in jedem der zweiten und dritten Kipphebel 8, 9 angeordnet, und Anschläge 24' sind gleitend in den ersten Kipphebel 7 angeordnet, um die Anschläge 24 zu den Kolben 23' hin vorzuspannen. Die zweiten und dritten Kipphebel 8, 9 weisen Hydraulikpassagen 34, 42 auf, welche eine Verbindung zwischen den Hydraulikdruckzufuhrpassagen 32, 33 und den Hydraulikdruckkammern 29 der selektiven Kupplungen 21', 22' bilden.
Zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführung können mit den in den zweiten und dritten Kipphebeln 8, 9 vorgesehenen Hydraulikdruckkammern 29 jegliche Fehlfunktionen durch Austreten von Hydraulikdruck verhindert werden.
Figur 8 zeigt eine dritten Ausführung, in der die erste Kupplung 21 zwischen den ersten und zweiten Kipphebeln 7, 8 angeordnet ist und die zweite Kupplung 22' zwischen den ersten und dritten Kipphebeln 7, 9 angeordnet ist. Die dritte Ausführung ist ebenso vorteilhaft wie die zweite Ausführung.
Nach einer in Figur 9 gezeigten vierten Ausführung sind die ersten und zweiten Niederdrehzahlnocken 3, 4 der ersten Ausführung durch kreisförmig erhöhte Abschnitte 64, 65 ersetzt, die einstückig an der Nockenwelle 2 angeformt sind.
Die Anordnung von Figur 9 kann in Kombination mit einem bestimmten Zylinder eines Mehrzylinderverbrennungsmotors verwendet werden. In einem Niederdrehzahlbereich werden, aufgrund der Gegenwart der kreisförmig erhöhten Abschnitte 64, 65, beide Einlaßventile 1a, 1b in Ruhestellung gehalten, um hierdurch den Zylinder für besonders wirtschaftlichen Umgang mit Kraftstoff stillzulegen. In einem Mitteldrehzahlbereich wird nur eines der Einlaßventile 1a betätigt, um die Motorausgangsleistung zu erhöhen. In einem Hochdrehzahlbereich werden beide Einlaßventile 1a, 1b betätigt, um die Motorausgangsleistung zu erhöhen.
Figur 10 zeigt eine fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung sind die zweiten und dritten Kipphebel 8', 9' jeweils durch hydraulische Mitnahmeeinsteller T1, T2 gegen die Einlaßventile 1a, 1b gehalten. Die Kipphebelwelle 6 enthält eine axial verlaufende Trennwand 45 mit Y-förmigem Querschnitt, die unter Krafteinwirkung oder fest darin angebracht ist oder mit dieser einstückig geformt ist. Die Trennwand 45 trennt den Innenraum der Kipphebelwelle 6 in drei parallele Hydraulikdruckzufuhrpassagen 46, 47, 48.
Die zweiten und dritten Kipphebel 8', 9' weisen jeweilige Hydraulikpassagen 49 auf, um den jeweiligen hydraulischen Mitnahmeeinstellern T1, T2 Hydraulikdruck zuzuführen. Die Kipphebelwelle 6 enthält ein Loch 50 zur Bildung einer Verbindung zwischen den Hydraulikpassagen 49 und den Hydraulikdruckzufuhrpassagen 46. Ein zwischen den zweiten und dritten Kipphebeln 8', 9' angeordneter Kipphebel (nicht gezeigt) weist Ringnuten 51, 52 auf, welche die Kipphebelwelle 6 an einer den Kupplungen 21, 22 entsprechenden Stelle umgeben, und weist ferner Hydraulikpassagen 55, 56 auf, durch die die Hydraulikkammern der Kupplungen 21, 22 jeweils mit den Ringnuten 51, 52 in Verbindung stehen. Die Kipphebelwelle 6 weist ein Loch 53 auf, das eine Verbindung zwischen der Hydraulikdruckzufuhrpassage 47 und der Ringnut 51 bildet, und ferner ein Loch 54, das eine Verbindung zwischen der Hydraulikdruckzufuhrpassage 48 und der Ringnut 52 bildet.
Nach der fünften Ausführung können die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2, die Kupplung 21 und die Kupplung 22 alle einzeln mit Hydraulikdruck versorgt werden, und der Hydraulikdruckkreis ist nicht kompliziert.
Figur 11 zeigt eine sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung weist die Kipphebelwelle 6 eine axial verlaufende Trennwand 60 mit X-förmigern Querschnitt auf, die unter Krafteinwirkung oder fest in dieser angebracht ist oder mit dieser einstückig geformt ist. Die Trennwand 60 trennt den Innenraum der Kipphebelwelle 6 in vier parallele Hydraulikdruckzufuhrpassagen 46, 47, 48, 49. Wie bei der fünften Ausführung stehen die Hydraulikdruckzufuhrpassagen 46, 47, 48 mit den jeweiligen Hydraulikdruckkammern der hydraulischen Mitnahmeeinstellern T1, T2 sowie mit den Kupplungen 21, 22 in Verbindung. Die Hydraulikdruckzufuhrpassage 59 steht mit einer Hydraulikpassage 58 in Verbindung, um den Nockengleitstücken Schmieröl zuzuführen, und mit einer separaten Hydraulikpassage (nicht gezeigt) zur Zufuhr von Schmieröl zu den Nockenlagern. Zu diesem Zweck erzeugt ein in der Kipphebetwelle 6 gebildetes Loch 57 eine Verbindung der in den jeweiligen Kipphebeln 7, 8', 9' gebildeten Ringnuten 61 mit der Hydraulikdruckzufuhrpassage 59.
Zusätzlich zu den Vorteilen der fünften Ausführung hat die sechste Ausführung einen zusätzlichen Vorteil darin, daß Schmieröl zu den Gleitkontaktflächen der Nocken 3, 4, 5, zu den Kipphebeln 7, 8', 9' und ferner zu den Nockenlagern durch eine einfache Hydraulikpassagenanordnung geleitet werden kann.
In den Figuren 12 und 13, die eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen, ist ein Paar von Einlaßventilen V1, V2 in einem Motorkörper 101 angeordnet und kann durch einen Nocken C geöffnet und geschlossen werden, der einstückig an einer Nockenwelle 102 angeformt ist, die synchron mit der Drehung des Motors mit einem Drehzahlverhältnis von 1/2 relativ zu der Drehzahl des Motors drehbar ist, und auch durch erste und zweite Kipphebel 103, 104, die um eine zur Nockenwelle 102 parallele Achse herum im Winkel beweglich sind, und eine selektiv betatigte Kupplung 105, die in den Kipphebeln 103, 104 angeordnet ist. Die Einlaßventile V1, V2 werden selektiv in einem Modus betätigt, in denen beide geöffnet und geschlossen werden, oder einem Modus, in dem nur das eine Einlaßventil V1 geöffnet und geschlossen wird. Der Motorkörper 101 weist ferner ein Paar von Auslaßventilen (nicht gezeigt) auf, die in einer den Einlaßventilen V1, V2 ähnlichen Weise geöffnet und geschlossen werden können.
Eine Nockenwelle 102 ist über dem Motorkörper 101 drehbar angeordnet. Der Nocken C ist zu dem Einlaßventil V1 ausgerichtet einstückig mit der Nockenwelle 102 geformt. Die Nockenwelle 102 weist eine einstückige konzentrische Oberfläche des erhöhten Abschnitts 106 auf, der mit dem anderen Einlaßventil V2 fluchtet. Die Oberfläche des erhöhten Abschnitts 106 ist kreisförmig mit einem Radius gleich dem Radius des Grundkreises 107 des Nockens C. Der erste Kipphebel 103 weist ein einstückiges Nockengleitstück 108 auf, das auf seiner oberen Fläche angeordnet und in Gleitkontakt mit dem Nocken c gehalten ist, und der zweite Kipphebel 104 weist ein einstückiges Gleitstück 109 auf, das auf seiner oberen Fläche angeordnet und in Gleitkontakt mit dem erhöhten Abschnitt 106 gehalten ist.
Die Kipphebel 103, 104 weisen Basisabschnitte auf, die im Winkel beweglich an einer Kipphebelwelle 110 gehalten sind, die an dem Motorkörper 101 parallel zu der Nockenwelle 102 befestigt ist, wobei die Basisabschnitte miteinander in Gleitkontakt stehen.
Die Kipphebel 103, 104 enthalten an jedem ihrer Enden jeweilige Gehäuse 111, 112 zum Angreifen der Oberenden der jeweiligen Einlaßventile V1, V2. Hydraulische Mitnahmeeinsteller T1, T2 sind in den jeweiligen Gehäusen 111, 112 angeordnet. Die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2 haben die gleiche Grundkonstruktion. Demzufolge wird nur einer der hydraulischen Mitnahmeeinsteller, der mit T2 bezeichnet ist, im Detail beschrieben.
Der hydraulische Mitnahmeeinsteller T2 weist eine Hydraulikdruckkammer 115 auf, die in der Rückseite eines Kolbens 114 begrenzt ist, der normalerweise durch eine Feder 113 zur Bewegung in Eingriff mit dem Einlaßventil V2 vorgespannt ist. Ein Rückschlagventil in Form einer Kugel 117 ist zwischen der Hydraulikdruckkammer 115 und einer Hydraulikreservoirkammer 116 angeordnet, die jederzeit mit einer Hydraulikdruckzufuhrquelle (nicht gezeigt) in Verbindung steht.
Das Gehäuse 112 weist eine Bohrung 118 auf, die sich zu dem Einlaßventil V2 hin öffnet. Der Kolben 114, der an seinem Unterende geschlossen ist, ist in der Bohrung 118 gleitend aufgenommen. Das geschlossene Unterende des Kolbens 114 enthält einen Kugelkopf 119, der zu dem Einlaßventil V2 weist. Ein Ring 120 ist gegen die Innenfläche des offenen Endes der Bohrung 118 gehalten, um zu verhindern, daß der Kolben 114 sich aus dieser entfernt.
Die Hydraulikreservoirkammer 116 ist durch ein zylindrisches Element 121 begrenzt, das gleitend in den Kolben 114 eingesetzt ist. Die Hydraulikdruckkammer 116 ist zwischen dem unteren Ende des zylindrischen Elements 121 und dem unteren Ende des Kolbens 114 begrenzt. Ein Ventilkäfig 122 ist in der Hydraulikdruckkammer 115 angeordnet und wird durch eine Feder 113 gegen das zylindrische Element 121 gedrückt. Das Kugelrückschlagventil 117 ist schwimmend in dem Ventilkäfig 122 aufgenommen. Das zylindrische Element 121 weist ein Ventilloch 123 auf, das in seinem Unterende begrenzt ist und mit der Hydraulikdruckkammer 115 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen dem Ventilloch 123 und der Hydraulikdruckkammer 115 kann durch das Rückschlagventil 117 geschlossen werden.
Das zylindrische Element 121 weist eine an seiner Außenfläche vorgesehene Ringnut 124 auf, die über eine Passage 124' mit der Hydraulikreservoirkammer 116 in Verbindung steht. Der Kolben 114 weist eine in seiner Außenfläche gebildete Ringnut 125 auf, die mit der Ringnut 24 über eine Passage 25' unabhängig von der Relativbewegung des zylindrischen Elements 21 und des Kolbens 14 in Verbindung steht. Das zylindrische Element 21 wird durch die Kraft der Feder 113 vorgespannt, so daß es gegen das geschlossene Ende der Bohrung 118 gedrückt wird. Das obere Ende des zylindrischen Elements 121 enthält ein Durchgangsloch 126, das mit der Hydraulikreservoirkammer 116 in Verbindung steht. Die Bohrung 118, der Kolben 114 und das zylindrische Element 121 wirken an ihren Oberenden zur Bildung einer Ringkammer 127 zusammen. Ein durch den zweiten Kipphebel 104 verlaufendes Lüftungsloch 128 entlüftet die Ringkammer 127 zur Atmosphäre, um zu verhindern, daß sich der Kolben 114 durch Druckanlage und Druckminderung in der Ringkammer 127 bewegt.
Die Kipphebelwelle 110 weist eine axial verlaufende Trennwand 136 auf, die unter Krafteinwirkung oder fest darin angebracht ist oder mit dieser einstückig ausgebildet ist. Die Trennwand 136 trennt das Innere der Kipphebelwelle 110 in erste und zweite Hydraulikdruckzufuhrpassagen 137, 138. Die ersten und zweiten Hydraulikdruckzufuhrpassagen 137, 138 sind einzeln mit entsprechenden Hydraulikdruckzufuhrquellen (nicht gezeigt) verbunden. Die erste Hydraulikdruckzufuhrpassage 138 wird mit Fluid versorgt, das einen relativ hohen Hydraulikdruck aufweist.
Der zweite Kipphebel 104 weist eine Ringnut 139 auf, welche die Kipphebelwelle 110 umgibt. Ein Loch 140 ist in der Kipphebeiwelle 110 vorgesehen, durch das die erste Hydraulikdruckzufuhrpassage 37 mit der Ringnut 139 in Verbindung steht. Der zweite Kipphebel 104 weist eine erste Hydraulikpassage 131 auf, welche die Ringnut 139 mit der Ringnut 125 des Kolbens 114 verbindet, wobei die erste Hydraulikpassage 131 eine Verengung 132 aufweist. Somit wird die Hydraulikreservoirkammer 116 des hydraulischen Mitnahmeeinstellers T2 jederzeit mit der ersten Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 in Verbindung gehalten. Die Verengung 132 dient zur Begrenzung der Zufuhrrate des Hydraulikmediums von der ersten Hydraulikdruckzufuhrpassage 137. Das Gehäuse 112 des zweiten Kipphebels 104 weist in seinem oberen Abschnitt, der mit dem Durchgangsloch 126 in Verbindung steht, eine Verengung 133 auf. Diese Verengung 133 dient zur Begrenzung der Ausfuhrrate von Hydraulikmedium aus der Hydraulikreservoirkammer 116. Die Verengungen 132, 133 verhindern daher, daß sich der Hydraulikdruck in der Hydraulikreservoirkammer 116 abrupt ändert.
Wie in Figur 14 gezeigt, die einen Mitnahmeeinsteller zeigt, wie er etwa oben in Verbindung mit dem zweiten Kipphebel 104 beschrieben ist, weist der erste Kipphebel 103 eine Ringnut 141 auf, die mit der ersten Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 in Verbindung steht, und eine erste Hydraulikpassage 142, welche den hydraulischen Mitnahmeeinsteller Tl mit der Ringnut 141 verbindet. Die erste Hydraulikpassage 142 weist eine Verengung (nicht gezeigt) auf, die der Verengung 132 in der Passage 131 ähnelt.
Flansche 134, 135 sind an den oberen Abschnitten der jeweiligen Einlaßventile V1, V2 angebracht. Die Einlaßventile V1, V2 werden normalerweise in eine Ventilschließrichtung nach oben durch Ventilfedern S1, S2 vorgespannt (Figur 13), die zwischen den Flanschen 134, 135 und dem Motorkörper 101 jeweils um die Einlaßventile V1, V2 herum angeordnet sind.
Die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 sind in seitlichem Gleitkontakt miteinander gehalten. Eine selektiv betätigte Kupplung 105 ist in den Kipphebeln 103, 104 angeordnet, um selektiv die Kipphebel zur relativen Winkelverschiebung zu trennen und diese zur gemeinsamen Bewegung miteinander zu verbinden.
Die Kupplung 105 enthält einen Kolben 151, der entlang einer zur Kipphebelwelle 110 parallelen Achse beweglich ist zwischen einer Stellung, in der er die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 verbindet, und einer Stellung, in der er die Kipphebel voneinander trennt. Ferner vorgesehen sind ein Anschlag 152 zur Bewegungsbegrenzung des Kolbens 151 sowie eine Feder 153 zum Vorspannen des Anschlags 152 zur Bewegung des Kolbens 151 in Richtung der Stellung zum Trennen der Kipphebel voneinander.
Der erste Kipphebel 103 weist ein erstes Führungsloch 154 auf, das sich zu dem zweiten Kipphebel 104 hin öffnet und parallel zu der Kipphebelwelle 110 verläuft. Der erste Kipphebel 103 weist ferner nahe dem geschlossenen Endes des ersten Führungslochs 154 ein Loch 156 kleineren Durchmessers auf, wobei eine Stufe 155 zwischen dem Loch 156 kleineren Durchmessers und dem ersten Führungsloch 154 gebildet ist. Der Kolben 151 ist gleitend in das erste Führungsloch 154 eingesetzt. Der Kolben 151 und das geschlossene Ende des Lochs 156 kleineren Durchmessers wirken zusammen, um zwischen sich eine Hydraulikdruckkammer 157 zu begrenzen. Der erste Kipphebel 103 weist ferner eine zweite Hydraulikpassage 158 auf, die mit der Hydraulikdruckzufuhrpassage 138 in der Kipphebelwelle 110 mittels eines Durchgangslochs 159 in Verbindung steht, das in der Seitenwand der Kipphebelwelle 110 gebildet ist.
Der Kolben 151 hat eine derartige Axiallänge, daß, wenn sein Innenende gegen die Stufe 155 anschlägt, sein anderes Ende nicht von der zu dem zweiten Kipphebel 104 weisenden Seite des ersten Kipphebels 103 vorsteht.
Der zweite Kipphebel 104 weist ein zweites Führungsloch 160 auf, das sich zu dem zweiten Kipphebel 103 zur Registerstellung mit dem ersten Führungsloch 154 in dem ersten Kipphebel 103 öffnet, wobei das zweite Führungsloch 160 den gleichen Durchmesser wie den des ersten Führungslochs 154 hat. Der kreisförmige Anschlag 152 ist gleitend in das zweite Führungsloch 160 eingesetzt. Der zweite Kipphebel 104 weist auch ein Loch 162 kleineren Durchmessers nahe dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs 160 auf, wobei zwischen dem zweiten Führungsloch 160 und dem Loch 162 kleineren Durchmessers eine Stufe 161 zur Bewegungsbegrenzung des kreisförmigen Anschlags 152 gebildet ist. Der zweite Kipphebel 104 weist auch ein Durchgangsloch 163 auf, das koaxial zu dem Loch 162 kleineren Durchmessers gebildet ist und einen kleineren Durchmesser als das Loch 162 hat, wobei das Loch 163 zwischen dem Boden des Lochs 162 und der Außenseite des zweiten Kipphebels 104 verläuft. Eine Führungsstange 164, die einstückig und koaxial mit dem kreisförmigen Anschlag 152 verbunden ist, verläuft durch das Loch 163. Die Schraubenfeder 153 ist um die Führungsstange 164 herum zwischen dem Anschlag 152 und dem geschlossenen Ende des Lochs 162 kleineren Durchmessers angeordnet.
Die ersten und zweiten Führungslöcher 154, 162 fluchten koaxial zueinander, wenn das Nockengleitstück 108 des ersten Kipphebels 103 den Grundkreis 107 des Nockens C gleitend berührt und das Gleitstück des zweiten Kipphebels 104 den kreisförmig erhöhten Abschnitt 106 gleitend berührt.
Der Betrieb der obigen Ausführung ist wie folgt. Während Niederdrehzahlbetriebs des Motors wird kein Arbeitsöl der Hydraulikdruckkammer 157 der Kupplung 105 zugeführt. Der Anschlag 152 ist durch die Feder 153 zu dem ersten Kipphebel 103 hin vorgespannt, und der Kolben 151 liegt an der Stufe 155 an. In diesem Zustand fluchten die Stützfläche des Kolbens 151 und des Anschlags 152 mit den Gleitflächen der ersten und zweiten Kipphebel 103, 104. Daher sind die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 in Gleitkontakt miteinander zur relativen Winkelverschiebung angeordnet, wobei der Kolben 151 und der Anschlag 152 einander gleitend berühren.
Wenn die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 somit durch die Kupplung 105 getrennt sind, wird der erste Kipphebel 103 durch den Nocken C im Winkel bewegt, um zu bewirken, daß das Einlaßventil V1 mit der Zeitsteuerung und dem Hub gemäß dem Nockenprofil des Nockens C geöffnet und geschlossen wird. Das Gleitstück 109 des zweiten Kipphebels 104 bleibt in Gleitkontakt mit dem kreisförmigen erhöhten Abschnitt 106, um hierdurch das andere Einlaßventil V2 geschlossen zu halten.
Für Hochdrehzahlbetrieb des Motors wird Arbeitsöl unter einem relativ hohen Druck von der Hydraulikdruckzufuhrpassage 38 zu der Hydraulikdruckkammer 152 der Kupplung 105 geleitet. Der Kolben 151 wird hierdurch in das zweite Führungsloch 160 bewegt, wobei die Feder 153 komprimiert wird, bis der Anschlag 152 gegen die Stufe 161 anschlägt, worauf die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 durch den Kolben 151 miteinander verbunden sind. Wenn somit die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 miteinander verbunden sind, werden sie gemeinsam im Winkel bewegt, wenn sich der Nocken C dreht, um hierdurch die Einlaßventile V1, V2 gemeinsam zu öffnen und zu schließen.
Wenn die Einlaßventile V1, V2 geschlossen sind, während die Kupplung 105 die Kipphebel 103, 104 verbindet, wird der erste Kipphebel 103 durch den hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1 in eine Richtung gedrängt, um das Nockengleitstück 103 in Gleitkontakt mit dem Grundkreis 107 des Nockens C zu bringen, und der zweite Kipphebel 104 wird durch den hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1 in eine Richtung gedrängt, um das Gleitstück 109 in Gleitkontakt mit dem erhöhten Abschnitt 106 zu bringen. Weil die ersten und zweiten Führungslöcher 154, 160 axial zueinander ausgerichtet sind, kann sich daher der Stift 151 leichtgängig bewegen, um eine zuverlässige Verbindung der Kipphebel durch die Kupplung 105 zu ermöglichen.
Mittels dieser Anordnung werden die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2 mit einem relativ geringen Hydraulikdruck versorgt, und die Kupplung 105 wird mit einem relativ hohen Hydraulikdruck versorgt. Die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2 und die Kupplung 105 können daher unter geeigneten Hydraulikdrücken betätigt werden, die sich voneinander unterscheiden können.
Figur 15 zeigt eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung ist die Kupplung 105 über einer ersten Hydraulikpassage 142' angeordnet, durch welche der hydraulische Mitnahmeeinsteller T1 des ersten Kipphebels 103 und die erste Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 verbunden sind. Der erste Kipphebel 103 weist eine Ringnut 165 auf, welche einen Kolben 151 der Kupplung 105 jederzeit umgibt. Die erste Hydraulikpassage 142' kommuniziert mit der Ringnut 165, um hierdurch eine Fluidverbindung zwischen der Passage 142' und der Hydraulikzufuhrpassage 137 über das Loch 140' in dem Kipphebel 110 um die Nut 151 in dem Kipphebel 103 einzurichten.
Figur 16 zeigt eine noch weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung sind die ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 an ihren Zwischenabschnitten an der Kipphebeiwelle 110 im Winkel beweglich gehalten. Hydraulische Mitnahmeeinsteller T1, T2, die die Einlaßventile V1, V2 jeweils angreifen, sind in Enden der jeweiligen Kipphebel 103, 104 angeordnet. Ein Nockengleitstück 108 ist an dem unteren Abschnitt des entgegengesetzten Endes des ersten Kipphebels 103 gebildet und ist in Gleitkontakt mit dem Nocken C gehalten, und ein Gleitstück 109 ist in ähnlicher Weise an dem unteren Abschnitt des entgegengesetzten Endes des zweiten Kipphebels 104 gebildet und in Gleitkontakt mit dem kreisförmigen erhöhten Abschnitt 106 gehalten. Die selektiv betätigte Kupplung 105 ist in dem Kipphebel 103, 104 an einer Stelle angeordnet, die von der Kipphebelwelle 110 zu den entgegengesetzten Enden der Kipphebel versetzt ist.
Die zweite Hydraulikdruckzufuhrpassage 138 der Kipphebelwelle 110 ist mit der Kupplung 105 verbunden, und deren erste Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 ist mit den hydraulischen Mitnahmeeinstellern T1, T2 verbunden, wobei die ersten und zweiten Hydraulikdruckzufuhrpassagen 37, 38 an entgegengesetzten Seiten der Trennwand 136 gebildet sind. Die zweite Hydraulikdruckpassage 138 und die Kupplung 105 sind durch eine zweite Hydraulikpassage 158 miteinander verbunden, und die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2 mit den ersten Hydraulikpassagen 142, 131.
In der in Figur 17 gezeigten Ausführung der Erfindung ist die Kupplung 105 in den ersten und zweiten Kipphebeln 103, 104 an einer Stelle angeordnet, die von der Kipphebelwelle 110 zu den hydraulischen Mitnahmeeinstellern T1, T2 hin versetzt ist.
Ringnuten 141, 139, die mit der ersten Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 kommunizieren, sind jeweils in den ersten und zweiten Kipphebel 103, 104 gebildet, wobei sie Kipphebelwelle 110 umgeben. Die hydraulischen Mitnahmeeinsteller T1, T2 und die Ringnuten 141, 139 sind durch einzelne erste Hydraulikpassagen 142, 131 miteinander verbunden. Die Kupplung 105 steht mit der zweiten Hydraulikdruckzufuhrpassage 138 über die zweite Hydraulikpassage 158 in Fluidverbindung.
In der in Figur 18 dargestellten Ausführung der Erfindung ist ein hydraulischer Mitnahmeeinsteller T an dem Kipphebel 103 angebracht. Der Kipphebel 103, der mit dem kreisförmig erhöhten Abschnitt 106 an der Nockenwelle 102 in Gleitkontakt gehalten ist, steht mit einem einzelnen Einlaßventil V in Eingriff. Die selektiv betätigte Kupplung 105 ist zwischen dem Kipphebel 103 und einem separaten Kipphebel 104 angeordnet, der durch den Nocken C schwenkbar angetrieben ist. Der Kipphebel 103 weist eine erste Hydraulikpassage (nicht gezeigt) auf, die zu dem hydraulischen Mitnahmeeinsteller T führt, und eine zweite Hydraulikpassage (nicht gezeigt), die zur selektiven Kupplung 105 führt.
In der in Figur 19 dargestellten Ausführung der Erfindung ist einer eines Paars von Kipphebeln 103, 104, zwischen denen eine selektiv betätigte Kupplung 105 angeordnet ist, z.B. der Kipphebel 104, unter Bildung zweier Arme 104a, 104b gegabelt, von denen jeder hydraulische Mitnahmeeinsteller (nicht gezeigt) aufweist, die jeweils ein eines Paars von Einlaßventilen (nicht gezeigt) angreifen. In dem Kipphebel 104 ist eine erste Hydraulikpassage 131 über die Kupplung 105 gebildet, und die Arme 104a, 104b weisen jeweilige zweite Hydraulikpassagen 131a, 131b auf, die die erste Hydraulikpassage 131 mit den jeweiligen hydraulischen Mitnahrneeinstellern verbindet. Der andere Kipphebel 103 weist eine Hydraulikpassage 158 auf, die zu der Kupplung 105 führt.
In der Ausführung von Figur 20 sind hydraulische Mitnahmeeinsteller (nicht gezeigt) , die jeweilige Einlaßventile (ebenfalls nicht gezeigt) angreifen, jeweils an Kipphebeln 171, 172 angebracht, die in Gleitkontakt mit jeweiligen Nocken (nicht gezeigt) schwenkbar sind. Ein Kipphebel 173 ist zwischen den Kipphebeln 171, 172 angeordnet und in Gleitkontakt mit einem Nocken gehalten, der dem zuvor beschriebenen Nocken an der Nockenwelle ähnelt. Selektiv betatigte Kupplungen 105' sind jeweils zwischen den Kipphebeln 171, 173 und zwischen den Kipphebeln 172, 173 angeordnet.
Die Kipphebel 171, 172 weisen jeweils erste Hydraulikpassagen 174, 175 auf, welche die hydraulischen Mitnahmeeinsteller mit einer ersten Hydraulikdruckzufuhrpassage 137 verbinden. Die Passagen 174, 175 verlaufen jeweils über die Kupplungen 105'. Der Kipphebel 173 weist ein Paar zweiter Hydraulikpassagen 176 auf, mittels derer die Kupplungen 105' mit der zweiten Hydraulikdruckzufuhrpassage 138 verbunden werden.
In der Ausführung von Figur 21 weist der Kipphebel 171 eine erste Hydraulikpassage 174 auf, weist der Kipphebel 172 erste und zweite Hydraulikpassagen 175, 176 auf und weist der Kipphebel 173 eine zweite Hydraulikpassage 177 auf.
Gemäß den vorliegenden Ausführungen sind daher selektiv betätigte Kupplungen zwischen einander benachbarten Kipphebeln angeordnet, um diese miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen. Die Kupplungen sind durch Aufnahme von Arbeitsfluid von getrennten Hydraulikdruckquellen unabhängig voneinander betätigbar. Daher kann der gesamte Betriebsbereich eines Motors in drei oder mehrere Bereiche zur Ventilantriebssteuerung unterteilt werden, um eine erhöhte Motorausgangsleistung und einen wirtschaftlichen Umgang mit Kraftstoff zu erreichen. Wie in den verschiedenen beschriebenen Ausführungen der Erfindung gezeigt, können ferner die ersten und zweiten Hydraulikpassagen für jegliche Anzahl von Ventilen und jegliche besondere Anordnung von Kipphebeln und selektiv betätigten Kupplungen vorgesehen sein, die sich von Steuermodus zu Steuermodus ändern können. Die zwei Hydraulikpassagen können unabhängig vorgesehen sein, um eine 3-Modussteuerung zu ermöglichen.
Weil eine Mehrzahl von Hydraulikdruckpassagen, die einzeln mit den jeweiligen selektiven Kupplungen verbunden sind, durch eine axial verlaufende Trennwand in der Kipphebelwelle begrenzt sind, kann das Hydraulikdruckzufuhrsystem, und zwar auch ein in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor verwendetes, vereinfacht werden. Zusätzlich kann die Anzahl separater Hydraulikdruckpassagen gewählt werden, um zusätzlich Arbeitsfluid zu hydraulischen Mitnahmeeinstellern und Öl zur Schmierung von Arbeitsteilen der Vorrichtung zuzuführen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in den vorigen Ausführungen anhand der Einlaßventile beschrieben wurde, ist dies so zu verstehen, daß die Erfindung gleichermaßen auch zum Antrieb von Auslaßventilen anwendbar ist. Auch ist es möglich, ohne jegliche Begrenzung der Steuermodi und der Anzahl von Ventilen, den Zylinderabschaltbetrieb und die variable Ventilsteuerzeit mit einem einzelnen Einlaß- oder Auslaßventil in einer Mehrzahl von Modi zu ändern.

Claims

1. Selektive Ventilantriebsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit Einlaß- und Auslaßventilen (1a, 1b; V1, V2; V), wobei die selektive Ventilantriebsvorrichtung umfaßt:

eine Kipphebelwelle (6; 110) mit einer ein Fluidzufuhrmittel (32, 33, 46, 59; 137, 138) festlegenden Axialöffnung;

eine Mehrzahl von zur Schwenkbewegung an der Kipphebelwelle (6; 110) angebrachter Kipphebel (7, 8 , 9; 8', 9'; 103, 104; 171, 172, 173) , wobei die Kipphebel wenigstens einen Antriebskipphebel (8, 9; 8' , 9' ; 103, 104; 171, 172) umfassen, dessen eines Ende mit einem der Ventile (la, ib; Vi, V2; V) betriebsmäßig verbunden ist;

eine durch den Motor drehend angetriebene Nockenwelle (2; 102);

ein Nockenmittel (3, 4, 5; 65; C, 106), das an der Nockenwelle (2; 102) zur Drehung mit dieser angebracht ist und mit einer Kipphebelfolgerfläche betriebsmäßig in Eingriff steht;

hydraulisch betätigte, selektiv betätigbare Kopplungsmittel (21, 22; 105; 105'), die von den Kipphebeln zum selektiven Verbinden oder Trennen benachbarter Kipphebel (7, 8, 9; 8', 9'; 103, 104; 171, 172, 173) gehalten sind; und

ein Fluidpassagenmittel (34, 42; 158; 176, 177) in den Kipphebeln, das mit dem Kopplungsmittel (21, 22; 105; 105') kommuniziert;

dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidpassagenmittel Fluidpassagen (34, 42; 158; 176, 177) in den Kipphebeln umfaßt, und daß das Fluidzufuhrmittel (32, 33, 46, 59; 137, 138) ein Trennmittel (31; 45; 60; 136) in der Axialöffnung der Kipphebelwelle umfaßt, das sich axial entlang der Kipphebelwelle (6; 110) erstreckt und eine Mehrzahl unabhängiger Fluidzufuhrleitungen (32, 33; 46; 59; 137, 138) festlegt, sowie Mittel zum unabhängigen Verbinden jeweils einer der Fluidzufuhrleitungen mit jeweils einer der Kipphebelfluidpassagen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die Schmierfluidzufuhrpassagen (58) in den Kipphebeln (8', 9') zum Leiten von Schmierfluid zu der Folgerfläche sowie Mittel (57, 61) zum Verbinden der Schmierfluidzufuhrpassagen (58) mit dem Fluidzufuhrmittel (59) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die Kipphebel einen zwischen einem Paar von Antriebskipphebeln (8, 9) angeordneten freien Kipphebel (7) umfassen und das Kopplungsmittel (21, 22) Kupplungen (23) zum selektiven Verbinden des freien Kipphebels mit jedem benachbarten Antriebskipphebel enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in der das Kopplungsmittel (21, 22) ein Paar von Kupplungen (23) umfaßt, die zur selektiven Verbindung mit den benachbarten Antriebskipphebeln (8, 9) einander gegenüberliegend angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, in der das Kopplungsmittel (21', 22') eine Kupplung (23') in jedem Antriebskipphebel zur selektiven Verbindung mit dem freien Kipphebel umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: einen hydraulischen Mitnahmeeinsteller (T1, T2, T), der ein Ende jedes Antriebskipphebels (8', 9'; 103, 104) mit dem zugeordneten Ventil (1a, 1b; V1, V2, V) betriebsmäßig verbindet; mit den Mitnahmeeinstellern verbundene Fluidzufuhrpassagen (49; 131, 142) durch die Antriebskipphebel; und Mittel zum Verbinden einer der Kipphebelfluid-Zufuhrleitungen (46; 137) mit den Fluidzufuhrpassagen der Kipphebelmitnahmeeinsteller.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der der Mitnahmeeinsteller (T1, T2) an dem Antriebskipphebel (103, 104) an der der Folgerfläche entgegengesetzten Seite der Kipphebelwelle (110) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, umfassend einen Antriebskipphebel (104) mit einem ein Paar von Ventilen betriebsmäßig verbindenden gabelförmigen Körper; einen Mitnahmeeinsteller an jedem Segment (104a, 104b) des Körpers; und wobei sich die Fluidpassage (131, 131a, 131b) durch den Antriebskipphebel entlang der Segmente erstreckt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der die Kipphebelwelle (110) zwischen dem Kipphebelende und der Folgerfläche angeordnet ist, wobei das Kopplungsmittel (105) nahe der Folgerfläche angeordnet ist, wobei die Fluidpassagen (138) des Kopplungsmittels und die Fluidpassagen (137) des Mitnahmeeinstellers an entgegengesetzten Seiten der Kipphebelwelle verlaufen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, umfassend einen Kipphebel mit einer an der Kipphebelwelle angebrachten Kippbasis; eine Ringnut (41; 139, 141) in der Kippbasis, die mit einer Kipphebelfluidpassage (49, 131, 142) verbunden ist, sowie ein Mittel (50; 140) zur Verbindung der Ringnut mit einer der Fluidzufuhrleitungen (46, 137) der Kipphebelwelle.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, in der die Kipphebelwelle (110) zwischen dem Kipphebelende und der Folgerfläche (109) angeordnet ist, wobei das Kopplungsmittel (105) nahe dem Kipphebelende angeordnet ist, wobei die Fluidpassagen (158) des Kopplungsmittels und die Fluidpassagen (131, 142) des Mitnahmeeinstellers angeordnet sind, um eine mit der Kipphebelwelle und eine mit der Ringnut (139, 141) zu verbinden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der das Kopplungsmittel (105) Führungslöcher (153, 154) in benachbarten Kipphebeln mit in Registerstellung bringbaren Öffnungen umfaßt; einen beweglichen Kolben (151), der von einem der Führungslöcher zum Ausfahren in die Öffnung des benachbarten Führungslochs gehalten ist; wobei die Fluidzufuhrpassage (158) des Kopplungsmittels mit dem einen Führungsloch an dem von der Öffnung entfernten Ende verbunden ist; eine Ringnut (165) in der Wand des einen Führungslochs nahe dessen Öffnung; und wobei die Fluidzufuhrpassage (142') des Mitnahmeeinstellers die Ringnut schneidet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 6, in der die Kipphebelwellen-Fluidzufuhrleitungen (32, 33; 137, 138) Fluide mit unterschiedlichen Drücken leiten.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der jeder der Nocken (3, 4, 5; 65; C, 106) ein einen unterschiedlichen Ventilbetriebsmodus festlegendes Nockenprofil aufweist und das Kopplungsmittel (21, 22; 105; 105') gemäß einem erwünschten Ventilbetriebsmodus selektiv betätigbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, in der wenigstens einer der Nocken (3, 4, 5; 65; C, 106) ein Kreisprofil aufweist.