DE3787522T2

DE3787522T2 - Valve drive mechanism for an internal combustion engine.

Info

Publication number: DE3787522T2
Application number: DE19873787522
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ajiki; Kazuo Inoue; Masaaki Katoh; Kenichi Nagahiro
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2007-01-31
Also published as: DE3787522D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventilantriebsmechanismus für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Nockenwelle, die synchron zur Rotation der Brennkraftmaschine drehbar ist und einteilige Nocken zum Antrieb eines Paares von Einlaß- oder Auslaßventilen aufweist, und auf einer Kipphebelwelle gehaltene, winkelig bewegliche Kipphebel oder Nockenfolger zum Öffnen und Schließen der Einlaß- oder Auslaßventile infolge der Drehung der Nocken.The present invention relates to a valve drive mechanism for an internal combustion engine comprising a camshaft rotatable in synchronism with the rotation of the internal combustion engine and having integral cams for driving a pair of intake or exhaust valves, and angularly movable rocker arms or cam followers supported on a rocker shaft for opening and closing the intake or exhaust valves in response to rotation of the cams.

Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 59 (1984)-226216 offenbart beispielsweise einen Ventilantriebsmechanismus zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Einlaß- oder Auslaßventilen pro Maschinenzylinder. Wenn die Maschine bei einer niedrigen Geschwindigkeit arbeitet, bleiben einige der Einlaß- oder Auslaßventile geschlossen. Wenn die Einlaß- oder Auslaßventile eines bestimmten Zylinders einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine außer Betrieb gehalten werden könnten, um den Betrieb dieses Zylinders der Maschine abzuschalten, würde der Kraftstoffverbrauch dadurch reduziert werden, daß der Antrieb der Einlaß- oder Auslaßventile dieses bestimmten Zylinders gestoppt wird, während die Maschine in einem Niedergeschwindigkeitsbereich arbeitet. In der Vergangenheit sind jedoch keine Vorrichtungen erhältlich gewesen, um eine derartige Aufgabe zufriedenstellend zu erfüllen.For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 59 (1984)-226216 discloses a valve drive mechanism for use in an internal combustion engine having a plurality of intake or exhaust valves per engine cylinder. When the engine operates at a low speed, some of the intake or exhaust valves remain closed. If the intake or exhaust valves of a particular cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine could be held inoperative to shut down the operation of that cylinder of the engine, fuel consumption would be reduced by stopping the drive of the intake or exhaust valves of that particular cylinder while the engine is operating in a low speed range. However, in the past, no devices have been available to satisfactorily accomplish such a task.

Aus der GB-A-2 162 246 (auf die sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 stützt) ist es bekannt, einen Mechanismus zum Antrieb eines Paares von Ventilen vorzusehen, der zwei Nockenfolger oder Kipphebel umfaßt, die jeder mit einem Nocken beziehungsweise einem ringförmigen erhabenen Abschnitt, welche auf einer Nockenwelle vorgesehen sind, zusammenwirken, wobei jeder Kipphebel ein jeweiliges Ventil antreibt, und die Kipphebel wahlweise derart miteinander verbindbar sind, daß beide Ventile gemäß dem Profil des Nockens angetrieben werden, und derart trennbar sind, daß ein Ventil von dem Nocken angetrieben wird und das andere geschlossen bleibt.From GB-A-2 162 246 (on which the preamble of claim 1 is based) it is known to provide a mechanism for driving a pair of valves comprising two cam followers or rocker arms each cooperating with a cam or an annular raised portion provided on a camshaft, each rocker arm driving a respective valve, and the rocker arms being selectively connectable to one another so that both valves are driven according to the profile of the cam, and separable so that one valve is driven by the cam and the other remains closed.

Aus der DE-A-3 613 945 (Fig. 1E) ist es bekannt, ein Paar von Ventilen durch einen ersten Nockenfolger zu steuern, mit einem zweiten Nockenfolger, der wahlweise angeschlossen werden kann, um die Bewegung des ersten Nockenfolgers zu übernehmen. Der erste Nockenfolger wirkt mit einem Paar von gleichartigen Niedergeschwindigkeitsnocken zusammen, der zweite Nockenfolger wirkt mit einem Hochgeschwindigkeitsnocken zusammen. Das Ventilpaar kann von beiden Nockenfolgern getrennt werden, um die Ventile antriebslos zu machen.From DE-A-3 613 945 (Fig. 1E) it is known to control a pair of valves by a first cam follower, with a second cam follower that can be optionally connected to take over the movement of the first cam follower. The first cam follower interacts with a pair of similar low-speed cams, the second cam follower interacts with a high-speed cam. The valve pair can be separated from both cam followers to de-energize the valves.

Aus der DE-A-3 326 768 ist es bekannt, einen Mechanismus zum Antrieb eines Einlaß- und Auslaßventils eines Maschinenzylinders vorzusehen, umfassend einen Kipphebel für jedes Ventil, der auf einer Kipphebelwelle axial beweglich ist. Axiale Bewegung des Kipphebels stellt ihn vom Eingriff mit einem Nocken, der für den Normalbetrieb das Ventil öffnet und schließt, um in den Eingriff mit einem allgemein ringförmigen erhabenen Abschnitt, um das Ventil im wesentlichen geschlossen zu halten. Es gibt keine selektiv miteinander verbindbaren Kipphebel.From DE-A-3 326 768 it is known to provide a mechanism for driving an intake and exhaust valve of an engine cylinder, comprising a rocker arm for each valve which is axially movable on a rocker arm shaft. Axial movement of the rocker arm moves it from engagement with a cam which opens and closes the valve for normal operation, to engagement with a generally annular raised portion to keep the valve substantially closed. There are no selectively interconnectable rocker arms.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilantriebsmechanismus für eine Brennkraftmaschine mit einer vergleichsweise einfachen Struktur vorzusehen, der die Einlaß- oder Auslaßventile eines bestimmten Zylinders der Maschine antriebslos macht, um bessere Kraftstoffverbrauchswerte zu erzielen.It is an object of the present invention to provide a valve drive mechanism for an internal combustion engine having a comparatively simple structure, which deactivates the intake or exhaust valves of a specific cylinder of the engine in order to achieve better fuel consumption.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilantriebsmechanismus vorgesehen, der im Betrieb eine Mehrzahl von Ventilen eines bestimmten Zylinders einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine antreibt, umfassend:According to the present invention there is provided a valve drive mechanism which, in operation, drives a plurality of valves of a particular cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, comprising:

eine Nockenwelle, die eine ringförmige erhabene Abschnittseinrichtung trägt, um mindestens eines der Ventile in einem geschlossenen Zustand zu halten, und eine Nockeneinrichtung trägt, welche ein Nockenprofil zum aufeinanderfolgenden Öffnen und Schließen der Ventile aufweist;a camshaft carrying an annular raised portion means for maintaining at least one of the valves in a closed condition and a cam means having a cam profile for sequentially opening and closing the valves;

eine erste Nockenfolgereinrichtung, die mit der ringförmigen erhabenen Abschnittseinrichtung gleitend zusammenwirkt und betrieblich das mindestens eine Ventil mit der ringförmigen erhabenen Abschnittseinrichtung verbindet;a first cam follower means slidably cooperating with the annular raised portion means and operatively connecting the at least one valve to the annular raised portion means;

eine zweite Nockenfolgereinrichtung, die mit der Nockeneinrichtung gleitend zusammenwirkt; unda second cam follower device which slidably cooperates with the cam device; and

eine Kupplungseinrichtung, um bei einem vorherbestimmten Betriebszustand der Maschine die erste und zweite Nockenfolgereinrichtung selektiv miteinander zu verbinden und zu trennen, wobei die ringförmige erhabene Abschnittseinrichtung wirksam ist, das mindestens eine Ventil während eines Geschwindigkeitsbereichs des Maschinenbetriebs, wenn die erste und zweite Nockenfolgereinrichtung getrennt sind, geschlossen zu halten, und die Nockeneinrichtung wirksam ist, die Ventile während eines anderen Geschwindigkeitsbereichs des Maschinenbetriebs, wenn die erste und zweite Nockenfolgereinrichtung miteinander verbunden sind, anzutreiben; dadurch gekennzeichnet, daßclutch means for selectively connecting and disconnecting the first and second cam follower means during a predetermined operating condition of the engine, the annular raised portion means being operative to maintain the at least one valve closed during one speed range of engine operation when the first and second cam follower means are disconnected, and the cam means being operative to drive the valves during another speed range of engine operation when the first and second cam follower means are connected; characterized in that

die Nockeneinrichtung einen Niedergeschwindigkeitsnocken und einen Hochgeschwindigkeitsnocken umfaßt und die zweite Nockenfolgereinrichtung Nockenfolger umfaßt, welche mit dem Niederbeziehungsweise dem Hochgeschwindigkeitsnocken gleitend zusammenwirken, daß alle Ventile durch die erste Nockenfolgereinrichtung betrieblich mit der ringförmigen erhabenen Abschnittseinrichtung verbunden sind, wobei die ringförmige erhabene Abschnittseinrichtung wirksam ist, alle Ventile während des genannten einen Geschwindigkeitsbereichs des Maschinenbetriebs geschlossen zu halten, wobei die Kupplungseinrichtung selektiv derart angeordnet ist, das sie die erste Nockenfolgereinrichtung und den Nockenfolger, der mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken gleitend zusammenwirkt, miteinander verbindet, um alle Ventile in einem Niedergeschwindigkeitsbereich gemäß dem Profil des Niedergeschwindigkeitsnockens anzutreiben, und wobei die Kupplungseinrichtung selektiv derart angeordnet ist, daß sie die erste Nockenfolgereinrichtung und den Nockenfolger, der mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken gleitend zusammenwirkt, miteinander verbindet, um alle Ventile in einem Hochgeschwindigkeitsbereich gemäß dem Profil des Hochgeschwindigkeitsnockens anzutreiben.the cam device comprises a low-speed cam and a high-speed cam and the second cam follower device comprises cam followers which slidably cooperate with the low-speed cam and the high-speed cam, respectively, so that all valves are controlled by the first Cam follower means operatively connected to the annular raised portion means, the annular raised portion means operative to maintain all of the valves closed during said one speed range of engine operation, the clutch means selectively arranged to interconnect the first cam follower means and the cam follower slidably cooperating with the low speed cam to drive all of the valves in a low speed range according to the profile of the low speed cam, and the clutch means selectively arranged to interconnect the first cam follower means and the cam follower slidably cooperating with the high speed cam to drive all of the valves in a high speed range according to the profile of the high speed cam.

Die Ventile bleiben dann durch den ringförmigen erhabenen Abschnitt antriebslos und werden durch die Nieder- und Hochgeschwindigkeitsnocken selektiv in Nieder- und Hochgeschwindigkeitsbereichen angetrieben.The valves then remain unpowered by the annular raised section and are selectively driven in low and high speed ranges by the low and high speed cams.

In einer bevorzugten Ausführung ist der ringförmige erhabene Abschnitt zwischen dem Nieder- und Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet.In a preferred embodiment, the annular raised portion is disposed between the low and high speed cams.

In einer anderen bevorzugten Ausführung ist der Niedergeschwindigkeitsnocken zwischen dem ringförmigen erhabenen Abschnitt und dem Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet.In another preferred embodiment, the low speed cam is disposed between the annular raised portion and the high speed cam.

Anhand von Beispielen und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden nun bestimmte Ventilantriebsmechanismen beschrieben. Die Mechanismen der Fig. 1 bis 10 sind keine erfindungsgemäßen Ausführungen, sind jedoch hier einbezogen, um das Verständnis der Mechanismen der Fig. 11 bis 15, welche erfindungsgemäße Ausführungen sind, zu erleichtern. In den Zeichnungen zeigt:Certain valve drive mechanisms will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. The mechanisms of Figures 1 to 10 are not embodiments of the invention, but are included here to aid understanding of the mechanisms of Figures 11 to 15, which are embodiments of the invention. In the drawings:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen Ventilantriebsmechanismus mit Blick entlang der Linie I-I gemäß Fig. 2;Fig. 1 is a vertical cross-section through a valve drive mechanism looking along the line I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Ventilantriebsmechanismus;Fig. 2 is a plan view of the valve drive mechanism shown in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1, in dem untereinander verbundene erste und zweite Nockenfolger zu sehen sind;Fig. 3 is a cross-section along the line III-III according to Fig. 1, in which interconnected first and second cam followers can be seen;

Fig. 4 einen Querschnitt ähnlich dem aus Fig. 3, in dem voneinander getrennte erste und zweite Nockenfolger zu sehen sind;Fig. 4 is a cross-section similar to that of Fig. 3, showing separated first and second cam followers;

Fig. 5 einen senkrechten Querschnitt durch einen anderen Ventilantriebsmechanismus entlang der Linie V-V gemäß Fig. 6;Fig. 5 is a vertical cross-section through another valve drive mechanism along the line V-V according to Fig. 6;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den in Fig. 5 gezeigten Ventilantriebsmechanismus;Fig. 6 is a plan view of the valve drive mechanism shown in Fig. 5;

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 6;Fig. 7 is a cross-section along the line VII-VII according to Fig. 6;

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII gemäß Fig. 5 in dem erste bis dritte Nockenfolger voneinander getrennt gezeigt sind;Fig. 8 is a cross-section along the line VIII-VIII according to Fig. 5 in which the first to third cam followers are shown separated from each other;

Fig. 9 einen Querschnitt ähnlich dem aus Fig. 8, in dem der erste bis dritte Nockenfolger miteinander verbunden gezeigt sind;Fig. 9 is a cross-sectional view similar to that of Fig. 8, showing the first to third cam followers connected together;

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen weiteren Ventilantriebsmechanismus;Fig. 10 is a plan view of another valve drive mechanism;

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführung eines Ventilantriebsmechanismus;Fig. 11 is a plan view of a first embodiment of a valve drive mechanism according to the invention;

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII gemäß Fig. 11;Fig. 12 is a cross-section along the line XII-XII according to Fig. 11;

Fig. 13 einen Querschnitt entlang der Linie XIII-XIII gemäß Fig. 12, in dem ein Mechanismus gezeigt ist, der den Ventilantriebsmechanismus aus Fig. 11 betätigt;Fig. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII of Fig. 12, showing a mechanism that operates the valve drive mechanism of Fig. 11;

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine zweite erfindungsgemäße Ausführung eines Ventilantriebsmechanismus; undFig. 14 is a plan view of a second embodiment of a valve drive mechanism according to the invention; and

Fig. 15 einen Querschnitt ähnlich dem aus den Fig. 8, 9 und 13, in dem ein Mechanismus gezeigt wird, der den Ventilantriebsmechanismus aus Fig. 14 betätigt.Fig. 15 is a cross-sectional view similar to that of Figs. 8, 9 and 13, showing a mechanism that operates the valve drive mechanism of Fig. 14.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen in eine Brennkraftmaschine eingebauten Ventilantriebsmechanismus zum Gebrauch mit einem bestimmten Zylinder der Maschine, welcher ein Paar von Einlaßventilen 1a, 1b aufweist, über die ein Kraftstoff- Luftgemisch in eine in einem Maschinenkörper definierte Brennkammer eingeführt wird.Figures 1 and 2 show a valve drive mechanism incorporated in an internal combustion engine for use with a specific cylinder of the engine, which has a pair of intake valves 1a, 1b through which a fuel-air mixture is introduced into a combustion chamber defined in an engine body.

Der Ventilantriebsmechanismus umfaßt eine Nockenwelle 2, die synchron zur Rotation der Maschine bei einem Geschwindigkeitsverhältnis von 1/2 in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Maschine drehbar ist. Die Nockenwelle 2 weist einen ringförmigen erhabenen Abschnitt 3 und einen Nocken 5 auf, welche einteilig auf dem Umfang der Nockenwelle 2 angeordnet sind. Der Ventilantriebsmechanismus weist auch eine Kipphebelwelle 6 auf, welche sich parallel zur Nockenwelle 2 erstreckt, und erste und zweite Kipphebel oder Nockenfolger 7, 8, die winkelig beweglich auf der Kipphebelwelle 6 gelagert sind und gegen den Nocken 5 bzw. den erhabenen Abschnitt 3 auf der Nockenwelle 2 gehalten sind. Durch den erhabenen Abschnitt 3 bleiben die Einlaßventile 1a, 1b in einem Niedergeschwindigkeitsbereich der Maschine geschlossen oder antriebslos.The valve drive mechanism comprises a camshaft 2 which is rotatable in synchronism with the rotation of the engine at a speed ratio of 1/2 with respect to the rotation speed of the engine. The camshaft 2 has an annular raised portion 3 and a cam 5 which are integrally arranged on the circumference of the camshaft 2. The valve drive mechanism also comprises a rocker arm shaft 6 which extends parallel to the camshaft 2, and first and second rocker arms or cam followers 7, 8 which are angularly movably mounted on the rocker arm shaft 6 and held against the cam 5 and the raised portion 3 on the camshaft 2, respectively. Due to the raised section 3, the intake valves 1a, 1b remain closed or driveless in a low speed range of the machine.

Die Nockenwelle 2 ist drehbar über dem Maschinenkörper angeordnet. Der erhabene Bereich 3 ist in einer Lage angeordnet, die einer Zwischenposition zwischen den Einlaßventilen 1a, 1b, wie in Fig. 2 gezeigt, entspricht. Der Nocken 5 ist mit dem Einlaßventil 1b im wesentlichen auf einer Linie angeordnet. Der erhabene Abschnitt 3 weist ein Umfangsprofil in der Form eines Kreises auf, der dem Grundkreis 5b des Nockens 5 entspricht. Der Nocken 5 weist einen vom Grundkreis 5b nach radial außen hervor stehenden Nockenbuckel 5a auf.The camshaft 2 is rotatably mounted above the engine body. The raised portion 3 is arranged in a position corresponding to an intermediate position between the intake valves 1a, 1b as shown in Fig. 2. The cam 5 is arranged substantially in line with the intake valve 1b. The raised portion 3 has a circumferential profile in the shape of a circle corresponding to the base circle 5b of the cam 5. The cam 5 has a cam lobe 5a projecting radially outward from the base circle 5b.

Die Kipphebelwelle 6 ist unterhalb der Nockenwelle 2 befestigt. Der drehbar auf der Kipphebelwelle 6 gelagerte erste Nockenfolger 7 ist mit dem Nocken 5 ausgerichtet, der drehbar auf der Kipphebelwelle 6 gelagerte zweite Nockenfolger 8 ist mit dem erhabenen Abschnitt 3 ausgerichtet. Die Nockenfolger 7, 8 weisen auf ihren oberen Außenflächen jeweilige Nockengleitstücke 7a, 8a auf, welche in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 bzw. dem erhabenen Abschnitt 3 gehalten sind. Der zweite Nockenfolger 8 umfaßt ein Paar von Armen 8b, 8c, die körperferne Enden aufweisen, die über den jeweiligen Einlaßventilen 1a, 1b positioniert sind. Stößelschrauben 12, 13 sind in ein Gewinde durch die körperfernen Enden der Arme 8b, 8c geschraubt und weisen Spitzen auf, die mit dem jeweiligen oberen Ende des Ventilschafts der Einlaßventile 1a, 1b zusammenwirken.The rocker arm shaft 6 is fixed below the camshaft 2. The first cam follower 7 rotatably supported on the rocker arm shaft 6 is aligned with the cam 5, the second cam follower 8 rotatably supported on the rocker arm shaft 6 is aligned with the raised portion 3. The cam followers 7, 8 have on their upper outer surfaces respective cam sliders 7a, 8a which are held in sliding contact with the cam 5 and the raised portion 3, respectively. The second cam follower 8 comprises a pair of arms 8b, 8c having distal ends positioned above the respective intake valves 1a, 1b. Tappet screws 12, 13 are screwed into a thread through the distal ends of the arms 8b, 8c and have tips that interact with the respective upper end of the valve stem of the intake valves 1a, 1b.

An den oberen Enden der Ventilschäfte der Einlaßventile 1a, 1b sind Flansche 14, 15 angebracht. Normalerweise werden die Einlaßventile 1a, 1b durch Schraubendruckfedern 16, 17, welche unter Druck um die Ventilschäfte zwischen den Flanschen 14, 15 und dem Maschinenkörper angeordnet sind, dazu gebracht, die Einlaßkanäle zu schließen.Flanges 14, 15 are attached to the upper ends of the valve stems of the intake valves 1a, 1b. Normally, the intake valves 1a, 1b are caused to close the intake ports by helical compression springs 16, 17, which are arranged under pressure around the valve stems between the flanges 14, 15 and the machine body.

Ein unten liegendes zylindrisches Hubteil 19 ist derart angeordnet, daß es an eine untere Außenfläche des ersten Nockenfolgers 7 anstößt. Durch eine zwischen das Hubteil 19 und den Maschinenkörper eingesetzte Druckfeder 20 mit verhältnismäßig geringer Rückstellkraft wird das Hubteil 19 normalerweise aufwärts gedrückt, um das Nockengleitstück 7a des ersten Nockenfolgers 7 gleitend gegen den Nocken federvorzuspannen.A lower cylindrical lifting member 19 is arranged so as to abut against a lower outer surface of the first cam follower 7. The lifting member 19 is normally pressed upward by a compression spring 20 having a relatively small restoring force inserted between the lifting member 19 and the machine body in order to bias the cam slider 7a of the first cam follower 7 against the cam spring in a sliding manner.

Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, weisen der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 entgegengerichtete Seitenwände auf, die miteinander in gleitendem Kontakt gehalten sind. In und zwischen dem ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 ist eine Wählkupplung 21 betriebsmäßig angeordnet, um selektiv die Nockenfolger 7, 8 voneinander für Relativerschiebung zu trennen und ebenso um die Nockenfolger 7, 8 miteinander für deren Bewegung im Gleichtakt zu verbinden.As illustrated in Fig. 3, the first and second cam followers 7, 8 have oppositely directed side walls held in sliding contact with each other. A selector clutch 21 is operatively disposed in and between the first and second cam followers 7, 8 to selectively separate the cam followers 7, 8 from each other for relative displacement and also to connect the cam followers 7, 8 to each other for synchronous movement thereof.

Die Wählkupplung 21 umfaßt einen Kolben 23, der beweglich ist zwischen einer Position, in der er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 miteinander verbindet, und einer Position, in der er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 voneinander trennt, einen kreisförmigen Anschlag 24 zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 23, und eine Schraubenfeder 25, um den Anschlag 24 dazu zu bringen, den Kolben 23 in Richtung der Position zu bewegen, in der der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 voneinander getrennt sind.The selector clutch 21 comprises a piston 23 which is movable between a position in which it connects the first and second cam followers 7, 8 and a position in which it separates the first and second cam followers 7, 8, a circular stopper 24 for limiting the movement of the piston 23, and a coil spring 25 for causing the stopper 24 to move the piston 23 toward the position in which the first and second cam followers 7, 8 are separated from each other.

Der zweite Nockenfolger 8 weist ein erstes Führungsloch 26 auf, das in Richtung des ersten Nockenfolgers 7 geöffnet ist und sich parallel zur Kipphebelwelle 6 erstreckt. Der zweite Nockenfolger 8 weist auch ein Loch mit kleinerem Durchmesser 28 nahe dem geschlossenen Ende des ersten Führungslochs 26 auf, wobei eine Stufe oder Schulter 27 zwischen dem Loch mit kleinerem Durchmesser 28 und dem ersten Führungsloch 26 begrenzt wird. Der Kolben 23 ist gleitend in das erste Führungsloch 26 eingepaßt. Das geschlossene Ende des Lochs mit kleinerem Durchmesser 28 und der Kolben 23 begrenzen zwischen sich eine Hydraulikdruckkammer 29.The second cam follower 8 has a first guide hole 26 which is opened towards the first cam follower 7 and extends parallel to the rocker arm shaft 6. The second cam follower 8 also has a smaller diameter hole 28 near the closed end of the first guide hole 26, defining a step or shoulder 27 between the smaller diameter hole 28 and the first guide hole 26. The piston 23 is slidably inserted into the first Guide hole 26 is fitted. The closed end of the smaller diameter hole 28 and the piston 23 define a hydraulic pressure chamber 29 between them.

Der zweite Nockenfolger 8 weist einen Hydraulikdurchgang 30 auf, der darin in Verbindung mit der Hydraulikdruckkammer 29 definiert ist. Die Kipphebelwelle 6 weist einen Hydraulikdurchgang 31 auf, der darin axial begrenzt ist und mit einer nicht gezeigten Hydraulikdruckquelle über einen geeigneten Hydraulikdruck-Steuermechanismus gekoppelt ist. Die Hydraulikdurchgänge 30, 31 werden miteinander über ein Loch 32, welches in einer Seitenwand der Kipphebelwelle 6 definiert ist, in Verbindung gehalten, unabhängig davon, wie der zweite Nockenfolger 8 um die Kipphebelwelle 6 winkelig bewegt wird.The second cam follower 8 has a hydraulic passage 30 defined therein in communication with the hydraulic pressure chamber 29. The rocker shaft 6 has a hydraulic passage 31 axially defined therein and coupled to a hydraulic pressure source (not shown) via a suitable hydraulic pressure control mechanism. The hydraulic passages 30, 31 are kept in communication with each other via a hole 32 defined in a side wall of the rocker shaft 6, regardless of how the second cam follower 8 is angularly moved about the rocker shaft 6.

Der erste Nockenfolger 7 weist ein zweites Führungsloch 35 auf, das sich paßgenau zu dem ersten Führungsloch 26 im zweiten Nockenfolger 8 in Richtung des zweiten Nockenfolgers 8 öffnet. Der kreisförmige Anschlag 24 ist in dem zweiten Führungsloch 35 gleitend eingepaßt. Der erste Nockenfolger 7 weist auch ein Loch mit kleinerem Durchmesser 37 nahe dem geschlossenen Ende des zweiten Führungsloch 35 auf, wobei eine Stufe oder Schulter 36 zur Begrenzung der Bewegung des kreisförmigen Anschlags 24 zwischen dem zweiten Führungsloch 35 und dem Loch mit kleinerem Durchmesser 37 definiert wird. Der erste Nockenfolger 7 weist auch ein koaxial zu dem Loch mit kleinerem Durchmesser 37 definiertes durchgehendes Loch 38 auf. Einteilig und koaxial mit dem kreisförmigen Anschlag 24 ist eine Führungsstange 39 verbunden, die sich durch das Loch 38 hindurch erstreckt. Zwischen den Anschlag 24 und das geschlossene Ende des Lochs mit kleinerem Durchmesser 37 ist die Schraubenfeder 25 um die Führungsstange 39 herum angeordnet.The first cam follower 7 has a second guide hole 35 that opens in the direction of the second cam follower 8 in register with the first guide hole 26 in the second cam follower 8. The circular stop 24 is slidably fitted in the second guide hole 35. The first cam follower 7 also has a smaller diameter hole 37 near the closed end of the second guide hole 35, with a step or shoulder 36 for limiting the movement of the circular stop 24 being defined between the second guide hole 35 and the smaller diameter hole 37. The first cam follower 7 also has a through hole 38 defined coaxially with the smaller diameter hole 37. A guide rod 39 is integrally connected coaxially with the circular stop 24 and extends through the hole 38. The coil spring 25 is arranged around the guide rod 39 between the stop 24 and the closed end of the hole with smaller diameter 37.

Die axiale Länge des Kolbens 23 ist derart gewählt, daß wenn das eine Ende des Kolbens 23 an der Stufe 27 anstößt, dessen anderes Ende genau zwischen und damit fluchtend mit den gleitenden Seitenwänden des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8 liegt, und wenn der Kolben 23 in das zweite Führungsloch 35 geschoben wird, bis er den Anschlag 24 soweit verschiebt, daß dieser an der Stufe 36 anstößt, das besagte eine Ende des Kolbens 23 im ersten Führungsloch 26 verbleibt und damit der Kolben 23 sich zwischen dem ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 erstreckt. Normalerweise wird der Kolben 23 in Richtung des ersten Nockenfolgers 7 unter der Rückstellkraft einer Schraubenfeder 33 gedrückt, die in der Hydraulikdruckkammer 29 angeordnet ist und zwischen dem Kolben 23 und dem geschlossenen Boden des Lochs mit kleinerem Durchmesser 28 wirkt. Die Federkraft der Feder 33, die in der Hydraulikdruckkammer 29 unter Druck gesetzt ist, ist so gewählt, daß sie kleiner ist als die der unter Druck eingebauten Feder 25.The axial length of the piston 23 is selected such that when one end of the piston 23 abuts the step 27, its other end lies exactly between and thus flush with the sliding side walls of the first and second cam followers 7, 8, and when the piston 23 is pushed into the second guide hole 35 until it displaces the stop 24 so far that it abuts the step 36, said one end of the piston 23 remains in the first guide hole 26 and thus the piston 23 extends between the first and second cam followers 7, 8. Normally, the piston 23 is pressed towards the first cam follower 7 under the restoring force of a coil spring 33 which is arranged in the hydraulic pressure chamber 29 and acts between the piston 23 and the closed bottom of the smaller diameter hole 28. The spring force of the spring 33 which is pressurized in the hydraulic pressure chamber 29 is selected to be smaller than that of the spring 25 installed under pressure.

Die Arbeitsweise des Ventilantriebsmechanismus wird mit Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. Wenn die Maschine in einem Niedergeschwindigkeitsbereich zu betreiben ist, wird die Wählkupplung 21 betätigt, um den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 wie in Fig. 4 veranschaulicht, voneinander zu trennen. Genauer, wird in der Hydraulikdruckkammer 29 der Hydraulikdruck durch den Hydraulikdruck- Steuermechanismus abgelassen, wodurch sich der Anschlag 24 unter der Rückstellkraft der Feder 25 in Richtung des zweiten Nockenfolgers 8 bewegen kann, bis der Kolben 23 an der Stufe 27 anstößt. Wenn der Kolben 23 mit der Stufe 27 in Eingriff steht, fluchten die sich gegenseitig berührenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlags 24 mit den gleitenden Seitenwänden des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8. Folglich werden der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 in gegenseitigem gleitenden Kontakt für relative Winkelbewegung gehalten.The operation of the valve drive mechanism will be described with reference to Figs. 3 and 4. When the engine is to be operated in a low speed range, the select clutch 21 is operated to separate the first and second cam followers 7, 8 from each other as shown in Fig. 4. More specifically, the hydraulic pressure in the hydraulic pressure chamber 29 is released by the hydraulic pressure control mechanism, allowing the stopper 24 to move toward the second cam follower 8 under the restoring force of the spring 25 until the piston 23 abuts the step 27. When the piston 23 is engaged with the step 27, the mutually contacting ends of the piston 23 and the stopper 24 are aligned with the sliding side walls of the first and second cam followers 7, 8. Consequently, the first and second cam followers 7, 8 are held in mutual sliding contact for relative angular movement.

Mit dem derart getrennten ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8, wird der erste Nockenfolger 7 winkelig in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 bewegt, während der zweite Nockenfolger 8 in gleitendem Kontakt mit dem erhabenen Abschnitt 3 gehalten wird. Da der erhabene Abschnitt 3 dem zweiten Nockenfolger 8 keine durch einen Nocken hervorgerufene Bewegung aufzwingt, bleiben die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen. Die durch den Nocken 5 verursachte Drehbewegung des ersten Nockenfolgers 7 beeinflußt die Einlaßventile 1a, 1b nicht, da der erste Nockenfolger 7 vom zweiten Nockenfolger 8 zu diesem Zeitpunkt getrennt ist. Die Reibungsverluste des Ventilantriebsmechanismus sind vergleichsweise gering, weil der erste Nockenfolger 7 unter der vergleichsweise kleinen Federkraft der Feder 20 in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 gehalten wird.With the first and second cam followers 7, 8 separated in this way, the first cam follower 7 is angularly in sliding Contact with the cam 5 while the second cam follower 8 is held in sliding contact with the raised portion 3. Since the raised portion 3 does not impose any cam-induced movement on the second cam follower 8, the intake valves 1a, 1b remain closed. The rotary movement of the first cam follower 7 caused by the cam 5 does not affect the intake valves 1a, 1b since the first cam follower 7 is separated from the second cam follower 8 at this time. The friction losses of the valve drive mechanism are comparatively small because the first cam follower 7 is held in sliding contact with the cam 5 under the comparatively small spring force of the spring 20.

Folglich bleiben die Einlaßventile 1a, 1b während des Niedergeschwindigkeitsbetriebs der Maschine geschlossen oder antriebslos, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.Consequently, the intake valves 1a, 1b remain closed or de-energized during low-speed operation of the engine to reduce fuel consumption.

Für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Maschine werden der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 durch die Wählkupplung 21, wie in Fig. 3 gezeigt, miteinander verbunden. Genauer, wird der Hydraulikdruckkammer 29 der Wählkupplung 21 Hydraulikdruck zugeführt, um den Kolben 23 zu veranlassen, den Anschlag 24 in das zweite Führungsloch 35 gegen die Rückstellkraft der Feder 25 zu stoßen, bis der Anschlag 24 mit der Stufe 36 in Eingriff steht. Der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 sind jetzt miteinander für Winkelbewegung im Gleichtakt verbunden.For high speed operation of the machine, the first and second cam followers 7, 8 are connected to each other through the selector clutch 21, as shown in Fig. 3. More specifically, hydraulic pressure is supplied to the hydraulic pressure chamber 29 of the selector clutch 21 to cause the piston 23 to push the stopper 24 into the second guide hole 35 against the restoring force of the spring 25 until the stopper 24 engages the step 36. The first and second cam followers 7, 8 are now connected to each other for angular movement in unison.

Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Nockenfolger 8 dazu gebracht, sich mit dem ersten Nockenfolger 7 zu drehen. Abwechselnd öffnen und schließen deshalb die Einlaßventile 1a, 1b den jeweiligen Einlaßkanal mit der dem Profil des Nockens 5 entsprechenden Ventileinstellung und dem entsprechenden Ventilhub.At this time, the second cam follower 8 is caused to rotate with the first cam follower 7. The intake valves 1a, 1b therefore alternately open and close the respective intake port with the valve setting and the corresponding valve lift corresponding to the profile of the cam 5.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen einen anderen Ventilantriebsmechanismus.Figs. 5 to 9 show another valve drive mechanism.

Der Ventilantriebsmechanismus umfaßt eine Nockenwelle 2, die synchron zur Rotation der Maschine bei einem Geschwindigkeitsverhältnis von 1/2 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Maschine drehbar ist. Die Nockenwelle 2 weist ein Paar von ringförmigen erhabenen Abschnitten 3 und einen Nocken 5 auf, welche einteilig auf dem Umfang der Nockenwelle 2 angeordnet sind. Wobei der Nocken 5 zwischen den erhabenen Abschnitten 3 angeordnet ist. Der Ventilantriebsmechanismus weist ebenso eine Kipphebelwelle 6 auf, die sich parallel zur Nockenwelle 2 erstreckt, und erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9, die winkelig beweglich auf der Kipphebelwelle 6 gelagert und gegen den Nocken 5 bzw. die erhabenen Abschnitte 3 auf der Nockenwelle 2 gehalten sind. Ein Paar von Einlaßventilen 1a, 1b bleibt in einem Niedergeschwindigkeitsbereich der Maschine durch die erhabenen Abschnitte 3 antriebslos.The valve drive mechanism includes a camshaft 2 which is rotatable in synchronism with the rotation of the engine at a speed ratio of 1/2 with respect to the rotation speed of the engine. The camshaft 2 has a pair of annular raised portions 3 and a cam 5 which are integrally arranged on the circumference of the camshaft 2, with the cam 5 being arranged between the raised portions 3. The valve drive mechanism also includes a rocker arm shaft 6 which extends parallel to the camshaft 2, and first to third cam followers 7, 8, 9 which are angularly movably supported on the rocker arm shaft 6 and held against the cam 5 and the raised portions 3 on the camshaft 2, respectively. A pair of intake valves 1a, 1b remains driveless in a low speed range of the engine by the raised portions 3.

Die Nockenwelle 2 ist drehbar über dem Maschinenkörper angeordnet. Der Nocken 5 ist, wie in Fig. 6 gezeigt, in einer Lage entsprechend einer Zwischenposition zwischen den Einlaßventilen 1a, 1b angeordnet. Die erhabenen Abschnitte 3 sind im wesentlichen in einer Linie mit den jeweiligen Einlaßventilen 1a, 1b angebracht. Die erhabenen Abschnitte 3 weisen ein kreisförmiges Umfangsprofil auf, das dem Grundkreis 5b des Nockens 5 entspricht. Der Nocken 5 weist einen Nockenbuckel 5a auf, der nach radial außen vom Grundkreis 5b hervorsteht.The camshaft 2 is rotatably mounted above the engine body. The cam 5 is arranged, as shown in Fig. 6, in a position corresponding to an intermediate position between the intake valves 1a, 1b. The raised portions 3 are arranged substantially in line with the respective intake valves 1a, 1b. The raised portions 3 have a circular peripheral profile corresponding to the base circle 5b of the cam 5. The cam 5 has a cam lobe 5a which projects radially outward from the base circle 5b.

Die Kipphebelwelle 6 ist unterhalb der Nockenwelle 2 befestigt. Der drehbar auf der Kipphebelwelle 6 gelagerte erste Nockenfolger 7 ist mit dem Nocken 5 ausgerichtet, der drehbar auf der Kipphebelwelle 6 gelagerte zweite und dritte Nockenfolger 8, 9 sind mit dem jeweiligen erhabenen Abschnitt 3 ausgerichtet. Die Nockenfolger 7, 8, 9 weisen jeweils auf ihrer oberen Außenfläche ein Nockengleitstück 7a, 8a, 9a auf, die in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 bzw. den erhabenen Abschnitten 3 gehalten sind. Der zweite und dritte Nockenfolger 8, 9 weisen über dem jeweiligen Einlaßventil 1a, 1b angebrachte körperferne Enden auf. Durch die körperfernen Enden der Nockenfolger 8, 9 sind Stößelschrauben 12, 13 in Gewinde eingeschraubt, die Spitzen aufweisen, welche mit dem oberen Ende des Ventilschafts des jeweiligen Einlaßventils 1a, 1b zusammenwirken.The rocker arm shaft 6 is mounted below the camshaft 2. The first cam follower 7, which is rotatably mounted on the rocker arm shaft 6, is aligned with the cam 5, the second and third cam followers 8, 9, which are rotatably mounted on the rocker arm shaft 6, are aligned with the respective raised portion 3. The cam followers 7, 8, 9 each have a cam slider 7a on their upper outer surface, 8a, 9a which are held in sliding contact with the cam 5 and the raised portions 3 respectively. The second and third cam followers 8, 9 have distal ends mounted above the respective intake valve 1a, 1b. Through the distal ends of the cam followers 8, 9, tappet screws 12, 13 are screwed into threads which have tips which cooperate with the upper end of the valve stem of the respective intake valve 1a, 1b.

An den oberen Enden der Ventilschäfte der Einlaßventile 1a, 1b sind Flansche 14, 15 angebracht. Normalerweise werden die Einlaßventile 1a, 1b durch Schraubendruckfedern 16, 17, welche unter Druck um die Ventilschäfte zwischen die Flansche 14, 15 und den Maschinenkörper angeordnet sind, dazu gebracht, die Einlaßkanäle zu schließen.Flanges 14, 15 are attached to the upper ends of the valve stems of the intake valves 1a, 1b. Normally, the intake valves 1a, 1b are caused to close the intake ports by helical compression springs 16, 17, which are arranged under pressure around the valve stems between the flanges 14, 15 and the machine body.

Ein untenliegendes zylindrisches Hubteil 19 ist derart angeordnet, daß es an eine untere Außenfläche des ersten Nockenfolgers 7 anstößt. Normalerweise wird das Hubteil 19 durch eine Druckfeder 20 von verhältnismäßig schwacher Rückstellkraft, die zwischen dem Hubteil 19 und dem Maschinenkörper eingesetzt ist, um das Nockengleitstück 7a des ersten Nockenfolgers 7 gleitend gegen den Nocken 5 federvorzuspannen, aufwärts gedrückt.A lower cylindrical lifting member 19 is arranged so as to abut against a lower outer surface of the first cam follower 7. Normally, the lifting member 19 is urged upward by a compression spring 20 of relatively weak restoring force which is inserted between the lifting member 19 and the machine body to spring-load the cam slider 7a of the first cam follower 7 to slide against the cam 5.

Wie in Fig. 8 veranschaulicht, haben der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 einander gegenüberliegende Seitenwände, die in gleitendem Kontakt miteinander gehalten werden. Eine erste Wählkupplung 21 ist betriebsmäßig in und zwischen dem ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 angeordnet, um die Nockenfolger 7, 8 selektiv für Relativverschiebung voneinander zu trennen und ebenso um die Nockenfolger 7, 8 für deren Bewegung im Gleichtakt miteinander zu verbinden. Desgleichen weisen der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 einander gegenüberliegende Seitenwände auf, die in gleitendem Kontakt miteinander gehalten werden. Eine zweite Wählkupplung 22 ist betriebsmäßig in und zwischen dem ersten und dritten Nockenfolger 7, 9 angeordnet, um selektiv die Nockenfolger 7, 9 für Relativverschiebung voneinander zu trennen und ebenso um die Nockenfolger 7, 9 für deren Bewegung im Gleichtakt miteinander zu verbinden.As illustrated in Fig. 8, the first and second cam followers 7, 8 have opposing side walls held in sliding contact with each other. A first selector clutch 21 is operatively disposed in and between the first and second cam followers 7, 8 to selectively separate the cam followers 7, 8 from each other for relative displacement and also to interconnect the cam followers 7, 8 for synchronous movement thereof. Likewise, the first and third cam followers 7, 9 have opposing side walls held in sliding contact with each other. A second selector clutch 22 is operatively disposed in and between the first and third Cam followers 7, 9 are arranged to selectively separate the cam followers 7, 9 from each other for relative displacement and also to connect the cam followers 7, 9 to each other for their movement in synchronism.

Die erste und zweite Wählkupplung 21, 22 sind von identischem Aufbau, weswegen im folgenden nur die erste Wählkupplung 21 im Detail beschrieben wird.The first and second selector clutches 21, 22 are of identical construction, which is why only the first selector clutch 21 is described in detail below.

Die erste Wählkupplung 21 umfaßt einen Kolben 23, der zwischen einer Position, in der er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 miteinander verbindet, und einer Position, in der er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 voneinander trennt, beweglich ist, einen kreisförmigen Anschlag 24 zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 23, und eine Schraubenfeder 25, um den Anschlag 24 dazu zu bringen, den Kolben 23 in Richtung der Position zu bewegen, in der der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 voneinander getrennt sind.The first selector clutch 21 comprises a piston 23 which is movable between a position in which it connects the first and second cam followers 7, 8 and a position in which it separates the first and second cam followers 7, 8, a circular stopper 24 for limiting the movement of the piston 23, and a coil spring 25 for causing the stopper 24 to move the piston 23 toward the position in which the first and second cam followers 7, 8 are separated from each other.

Der erste Nockenfolger 7 weist ein erstes Führungsloch 26 auf, das in Richtung des zweiten Nockenfolgers 8 geöffnet ist und sich parallel zur Kipphebelwelle 6 erstreckt. Der erste Nockenfolger 7 weist in der Nähe des geschlossenen Endes des ersten Führungslochs 26 auch ein Loch mit kleinerem Durchmesser 28 auf, wobei eine Stufe oder Schulter 27 zwischen dem Loch mit kleinerem Durchmesser 28 und dem ersten Führungsloch 26 begrenzt wird. Der Kolben 23 ist gleitend in das erste Führungsloch 26 eingepaßt. Der Kolben 23 und das geschlossene Ende des Lochs mit kleinerem Durchmesser 28 begrenzen zwischen sich eine Hydraulikdruckkammer 29.The first cam follower 7 has a first guide hole 26 opened toward the second cam follower 8 and extending parallel to the rocker arm shaft 6. The first cam follower 7 also has a smaller diameter hole 28 near the closed end of the first guide hole 26, with a step or shoulder 27 defined between the smaller diameter hole 28 and the first guide hole 26. The piston 23 is slidably fitted into the first guide hole 26. The piston 23 and the closed end of the smaller diameter hole 28 define a hydraulic pressure chamber 29 therebetween.

Der erste Nockenfolger 7 weist einen Hydraulikdurchgang 30 auf, der darin in Verbindung mit der Hydraulikdruckkammer 29 definiert ist. Die Kipphebelwelle 6 weist einen Hydraulikdurchgang 31 auf, der darin axial definiert ist und mit einer (nicht gezeigten) Hydraulikdruckquelle über einen geeigneten Hydraulikdruck-Steuermechanismus gekoppelt ist.The first cam follower 7 has a hydraulic passage 30 defined therein in communication with the hydraulic pressure chamber 29. The rocker shaft 6 has a hydraulic passage 31 axially defined therein and coupled to a hydraulic pressure source (not shown) via a suitable hydraulic pressure control mechanism.

Die Hydraulikdurchgänge 30, 31 werden über ein Loch 32, das in einer Seitenwand der Kipphebelwelle 6 definiert ist, miteinander in Verbindung gehalten, unabhängig davon, wie der erste Nockenfolger 7 um die Kipphebelwelle 6 winkelig bewegt wird.The hydraulic passages 30, 31 are kept in communication with one another via a hole 32 defined in a side wall of the rocker arm shaft 6, regardless of how the first cam follower 7 is angularly moved around the rocker arm shaft 6.

Der zweite Nockenfolger 8 weist ein zweites Führungsloch 35 auf, das sich paßgenau zu dem ersten Führungsloch 26 im ersten Nockenfolger 7 in Richtung des ersten Nockenfolgers 7 öffnet. Der kreisförmige Anschlag 24 ist gleitend in das zweite Führungsloch 35 eingepaßt. Der zweite Nockenfolger 8 weist nahe des geschlossenen Endes des zweiten Führungslochs 35 auch ein Loch mit kleinerem Durchmesser 37 auf, wobei eine Stufe oder Schulter 36 zwischen dem zweiten Führungsloch 35 und dem Loch mit kleinerem Durchmesser 37 zur Begrenzung der Bewegung des kreisförmigen Anschlags 24 begrenzt wird. Ebenso weist der zweite Nockenfolger 8 ein koaxial mit dem Loch mit kleinerem Durchmesser 37 definiertes durchgehendes Loch 38 auf. Eine einteilig und koaxial mit dem kreisförmigen Anschlag 24 verbundene Führungsstange 39 erstreckt sich durch das Loch 38. Zwischen dem Anschlag 24 und dem geschlossenen Ende des Lochs mit kleinerem Durchmesser 37 ist die Schraubenfeder 25 um die Führungsstange 39 angeordnet.The second cam follower 8 has a second guide hole 35 that opens toward the first cam follower 7 in register with the first guide hole 26 in the first cam follower 7. The circular stop 24 is slidably fitted into the second guide hole 35. The second cam follower 8 also has a smaller diameter hole 37 near the closed end of the second guide hole 35, with a step or shoulder 36 defined between the second guide hole 35 and the smaller diameter hole 37 for limiting the movement of the circular stop 24. Likewise, the second cam follower 8 has a through hole 38 defined coaxially with the smaller diameter hole 37. A guide rod 39, integrally and coaxially connected to the circular stop 24, extends through the hole 38. Between the stop 24 and the closed end of the smaller diameter hole 37, the coil spring 25 is arranged around the guide rod 39.

Der Kolbens 23 weist eine axiale Länge auf, die derart gewählt ist, daß wenn ein Ende des Kolbens 23 an der Stufe 27 anstößt, dessen anderes Ende genau zwischen und damit fluchtend mit den gleitenden Seitenwänden des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8 liegt, und wenn der Kolben 23 in das zweite Führungsloch 35 eingeführt wird, bis er den Anschlag 24 so verschiebt ist, daß dieser an der Stufe 36 anstößt, das eine Ende des Kolbens 23 im ersten Führungsloch 26 bleibt und damit sich der Kolben 23 zwischen dem ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 erstreckt. Der Hydraulikdurchgang 31 wird von der ersten und zweiten Wählkupplung 21, 22 gemeinsam benutzt, die damit gleichzeitig unter Fluiddruck, der über den Hydraulikdurchgang 31 zugeführt wird, betätigt werden.The piston 23 has an axial length which is selected such that when one end of the piston 23 abuts the step 27, the other end of the piston 23 lies exactly between and thus in alignment with the sliding side walls of the first and second cam followers 7, 8, and when the piston 23 is introduced into the second guide hole 35 until it has displaced the stop 24 so that it abuts the step 36, the one end of the piston 23 remains in the first guide hole 26 and thus the piston 23 extends between the first and second cam followers 7, 8. The hydraulic passage 31 is used jointly by the first and second selector clutches 21, 22, which thus simultaneously operated under fluid pressure supplied via the hydraulic passage 31.

Der Betrieb des Ventilantriebsmechanismus wird mit Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Wenn die Maschine in einem Niedergeschwindigkeitsbereich zu betreiben ist, werden die erste und zweite Wählkupplung 21, 22 betätigt, um den ersten bis dritten Nockenfolger 7, 8, 9 voneinander zu trennen, wie in Fig. 8 veranschaulicht. Genauer, wird der Hydraulikdruck durch den Hydraulikdruck-Steuermechanismus aus der Hydraulikdruckkammer 29 abgelassen, so daß sich der Anschlag 24 unter der Rückstellkraft der Feder 25 in Richtung des ersten Nockenfolgers 7 bewegen kann, bis der Kolben 23 an der Stufe 27 anstößt. Wenn der Kolben 23 mit der Stufe 27 in Eingriff steht, liegen die sich gegenseitig berührenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlags 24 der ersten Wählkupplung 21 fluchtend mit den gleitenden Seitenwänden des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8. Desgleichen liegen die sich gegenseitig berührenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlags 24 der zweiten Wählkupplung 22 fluchtend mit den gleitenden Seitenwänden des ersten und dritten Nockenfolgers 7, 9. Auf diese Weise sind der erste, zweite und dritte Nockenfolger 7, 8, 9 für relative Winkelbewegung in gegenseitigem gleitenden Kontakt gehalten.The operation of the valve drive mechanism will be described with reference to Figs. 8 and 9. When the engine is to be operated in a low speed range, the first and second select clutches 21, 22 are operated to separate the first to third cam followers 7, 8, 9 from each other, as illustrated in Fig. 8. More specifically, the hydraulic pressure is released from the hydraulic pressure chamber 29 by the hydraulic pressure control mechanism so that the stopper 24 can move toward the first cam follower 7 under the restoring force of the spring 25 until the piston 23 abuts the step 27. When the piston 23 is engaged with the step 27, the mutually contacting ends of the piston 23 and the stop 24 of the first selector clutch 21 are aligned with the sliding side walls of the first and second cam followers 7, 8. Likewise, the mutually contacting ends of the piston 23 and the stop 24 of the second selector clutch 22 are aligned with the sliding side walls of the first and third cam followers 7, 9. In this way, the first, second and third cam followers 7, 8, 9 are held in mutual sliding contact for relative angular movement.

Mit dem derart getrennten ersten bis dritten Nockenfolger 7, 8, 9, werden der zweite und dritte Nockenfolger 8, 9, welche die erhabenen Abschnitten 3 gleitend berühren, nicht winkelig bewegt, wobei sie die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen halten. Der zweite und dritte Nockenfolger 8, 9 werden durch die Winkelbewegung des ersten Nockenfolgers 7, der in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 steht, nicht beeinflußt. Die Reibungsverluste des Ventilantriebsmechanismus sind vergleichsweise gering, weil der erste Nockenfolger 7 unter der vergleichsweise kleinen Federkraft der Feder 20 in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 gehalten wird.With the first to third cam followers 7, 8, 9 thus separated, the second and third cam followers 8, 9, which slidably contact the raised portions 3, are not angularly moved, keeping the intake valves 1a, 1b closed. The second and third cam followers 8, 9 are not affected by the angular movement of the first cam follower 7, which is in slidable contact with the cam 5. The friction loss of the valve drive mechanism is comparatively small because the first cam follower 7 is kept in slidable contact with the cam 5 under the comparatively small spring force of the spring 20.

Daher wird der Kraftstoffverbrauch während des Niedergeschwindigkeitsbetriebs der Maschine insoweit reduziert, als die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen oder antriebslos bleiben.Therefore, fuel consumption is reduced during low-speed operation of the engine as long as the intake valves 1a, 1b remain closed or idle.

Wenn die Maschine bei einer hohen Geschwindigkeit zu betreiben ist, werden der erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9 durch die erste und zweite Wählkupplung 21, 22 durch Zufuhr von Hydraulikdruck in die Hydraulikdruckkammern 29 der ersten und zweiten Wählkupplung 21, 22 miteinander verbunden, wie in Fig. 9 gezeigt. Genauer, werden die Kolben 23 durch den zugeführten Hydraulikdruck in die zweiten Führungslöcher 35 gezwungen, während sie die Anschläge 24 gegen die Federkraft der Federn 25 drücken, bis die Anschläge 24 gegen die Stufen 36 gedrückt werden. Der erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9 sind durch die erste und zweite Wählkupplung 21, 22 miteinander verbunden, so daß sie veranlaßt werden, durch den Nocken 5 im Gleichtakt zu schwingen. Als Folge öffnen und schließen die Einlaßventile 1a, 1b abwechselnd den jeweiligen Einlaßkanal bei der Ventileinstellung und dem Ventilhub entsprechend dem Profil des Nockens 5.When the engine is to be operated at a high speed, the first to third cam followers 7, 8, 9 are connected to each other through the first and second select clutches 21, 22 by supplying hydraulic pressure to the hydraulic pressure chambers 29 of the first and second select clutches 21, 22, as shown in Fig. 9. More specifically, the pistons 23 are forced into the second guide holes 35 by the supplied hydraulic pressure while pressing the stoppers 24 against the spring force of the springs 25 until the stoppers 24 are pressed against the steps 36. The first to third cam followers 7, 8, 9 are connected to each other through the first and second select clutches 21, 22 so that they are caused to swing in unison by the cam 5. As a result, the intake valves 1a, 1b alternately open and close the respective intake port with the valve setting and the valve lift corresponding to the profile of the cam 5.

Fig. 10 zeigt einen anderen Ventilantriebsmechanismus. Die Nockenwelle 2 weist einen Nocken 5 und ein Paar von angrenzenden ringförmigen erhabenen Abschnitten 3 auf, die auf einer Seite des Nockens 5 angeordnet sind. Der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 sind mit den erhabenen Abschnitten 3 in gleitendem Kontakt gehalten und wirken mit den jeweiligen Einlaßventilen 1a, 1b zusammen. Der zweite Nockenfolger 8 ist in gleitendem Kontakt mit dem Nocken 5 gehalten. Die Einlaßventile 1a, 1b werden in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen durch den in den Fig. 8 und 9 gezeigten Mechanismus gesteuert. Im Niedergeschwindigkeitsbereich bleiben die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen oder antriebslos, da der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 nicht winkelig bewegt werden. Im Hochgeschwindigkeitsbereich werden die Einlaßventile 1a, 1b dazu veranlaßt, abwechselnd ihre Einlaßkanäle gemäß dem Nockenprofil des Nockens 5 zu öffnen und zu schließen.Fig. 10 shows another valve drive mechanism. The camshaft 2 has a cam 5 and a pair of adjacent annular raised portions 3 arranged on one side of the cam 5. The first and third cam followers 7, 9 are held in sliding contact with the raised portions 3 and cooperate with the respective intake valves 1a, 1b. The second cam follower 8 is held in sliding contact with the cam 5. The intake valves 1a, 1b are controlled in different speed ranges by the mechanism shown in Figs. 8 and 9. In the low speed range, the intake valves 1a, 1b remain closed or driveless since the first and third cam followers 7, 9 are not angularly moved. In the high speed range, the intake valves 1a, 1b are caused to alternately open and close their intake ports according to the cam profile of the cam 5.

Entsprechend einer in den Fig. 11 und 12 gezeigten ersten erfindungsgemäßen Ausführung weist die Nockenwelle 2 einen ringförmigen erhabenen Abschnitt 3, einen Niedergeschwindigkeitsnocken 4 und einen Hochgeschwindigkeitsnocken 5 auf, die einteilig auf der Nockenwelle 2 angeordnet sind, wobei der ringförmige erhabene Abschnitt 3 zwischen dem Nieder- und dem Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 angeordnet ist. Der erhabene Abschnitt 3 weist ein Umfangsprofil in der Form eines Kreises auf, das den Grundkreisen 4b, 5b des Nieder- und Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 entspricht. Der Niedergeschwindigkeitsnocken 4 weist einen Nockenbuckel 4a auf, der nach radial außen vom Grundkreis 4b hervorsteht, und der Hochgeschwindigkeitsnocken 5 weist einen Nockenbuckel 5a auf, der in einem größeren Ausmaß als der Nockenbuckel 4a vom Grundkreis 5b nach radial außen hervorsteht, wobei der Nockenbuckel 5a auch eine größere Winkelausdehnung als der Nockenbuckel 4a aufweist.According to a first embodiment of the invention shown in Figs. 11 and 12, the camshaft 2 has an annular raised portion 3, a low-speed cam 4 and a high-speed cam 5, which are arranged integrally on the camshaft 2, the annular raised portion 3 being arranged between the low- and high-speed cams 4, 5. The raised portion 3 has a circumferential profile in the shape of a circle, which corresponds to the base circles 4b, 5b of the low- and high-speed cams 4, 5. The low speed cam 4 has a cam lobe 4a that projects radially outward from the base circle 4b, and the high speed cam 5 has a cam lobe 5a that projects radially outward from the base circle 5b to a greater extent than the cam lobe 4a, the cam lobe 5a also having a larger angular extent than the cam lobe 4a.

Der erste Nockenfolger 7 ist mit dem erhabenen Abschnitt 3 in gleitendem Kontakt gehalten, während der zweite und dritte Nockenfolger 8, 9 mit dem Nieder- beziehungsweise Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 in gleitendem Kontakt gehalten sind. Der erste Nockenfolger 7 weist ein Paar von Armenden auf, die mit den oberen Enden der Ventilschäfte eines Paares von Einlaßventilen 1a, 1b zusammenwirken.The first cam follower 7 is held in sliding contact with the raised portion 3, while the second and third cam followers 8, 9 are held in sliding contact with the low and high speed cams 4, 5, respectively. The first cam follower 7 has a pair of arm ends which cooperate with the upper ends of the valve stems of a pair of intake valves 1a, 1b.

Der in Fig. 11 gezeigte erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9 werden durch einen wie in Fig. 13 gezeigten Mechanismus angetrieben. Der Aufbau der Fig. 13 ist im wesentlichen ähnlich zu dem der Fig. 8 und 9, außer daß eine Stahlkugel 33 in den Hydraulikdurchgang 31 unter Kraft eingepaßt ist, um diesen in zwei unabhängige Durchgänge aufzutrennen, um die ersten und zweiten Wählkupplungen 21, 22 einzeln zu betätigen. Im Niedergeschwindigkeitsbereich ist der erste bis zweite Nockenfolger 7, 8, 9 ,wie in Fig. 8 gezeigt, voneinander getrennt, und damit bleiben die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen, da der erste Nockenfolger 7 nicht zum Schwenken veranlaßt wird. Im mittleren Geschwindigkeitsbereich sind der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 miteinander verbunden, während der erste und dritte Nockenfolger voneinander getrennt sind, wie in Fig. 13 gezeigt. Folglich werden die Einlaßventile 1a, 1b durch den Niedergeschwindigkeitsnocken 4 angetrieben. Im Hochgeschwindigkeitsbereich sind der erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9, wie in Fig. 9 gezeigt, miteinander verbunden, um die Einlaßventile 1a, 1b zu ermöglichen, durch den Hochgeschwindigkeitsnocken 5 angetrieben zu werden.The first to third cam followers 7, 8, 9 shown in Fig. 11 are driven by a mechanism as shown in Fig. 13. The structure of Fig. 13 is substantially similar to that of Figs. 8 and 9, except that a steel ball 33 is force-fitted into the hydraulic passage 31 to separate it into two independent passages to individually engage the first and second selector clutches 21, 22. In the low speed range, the first to second cam followers 7, 8, 9 are separated from each other as shown in Fig. 8, and thus the intake valves 1a, 1b remain closed since the first cam follower 7 is not caused to swing. In the medium speed range, the first and second cam followers 7, 8 are connected to each other while the first and third cam followers are separated from each other as shown in Fig. 13. Thus, the intake valves 1a, 1b are driven by the low speed cam 4. In the high speed range, the first to third cam followers 7, 8, 9 are connected to each other as shown in Fig. 9 to allow the intake valves 1a, 1b to be driven by the high speed cam 5.

Fig. 14 zeigt einen Ventilantriebsmechanismus, der einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung entspricht. In Fig. 14 ist der Niedergeschwindigkeitsnocken 4 zwischen dem Hochgeschwindigkeitsnocken 5 und dem ringförmigen erhabenen Abschnitt 3 angeordnet. Der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 sind in gleitendem Kontakt mit dem Nieder- und Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 gehalten, und der dritte Nockenfolger 9, der mit den Einlaßventilen 1a, 1b zusammenwirkt, ist mit dem erhabenen Abschnitt 3 in gleitendem Kontakt gehalten. Der in Fig. 15 gezeigte Mechanismus, der den Fig. 8 und 9 ähnlich und identisch zu dem aus Fig. 13 ist, wird zur Steuerung der Einlaßventile 1a, 1b eingesetzt. Im Niedergeschwindigkeitsbereich sind der erste bis zweite Nockenfolger 7, 8, 9 voneinander, wie in Fig. 8 gezeigt, getrennt, und damit bleiben die Einlaßventile 1a, 1b geschlossen. Im mittleren Geschwindigkeitsbereich sind der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 miteinander verbunden, während der erste und zweite Nockenfolger 7, 8, wie in Fig. 15 gezeigt, voneinander getrennt sind. Folglich werden die Einlaßventile 1a, 1b durch den Niedergeschwindigkeitsnocken 4 angetrieben. Im Hochgeschwindigkeitsbereich sind der erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9 wie in Fig. 9 gezeigt miteinander verbunden, um die Einlaßventile 1a, 1b entsprechend dem Nockenprofil des Hochgeschwindigkeitsnockens 5 zu anzutreiben.Fig. 14 shows a valve driving mechanism according to a second embodiment of the present invention. In Fig. 14, the low-speed cam 4 is arranged between the high-speed cam 5 and the annular raised portion 3. The first and second cam followers 7, 8 are held in sliding contact with the low-speed and high-speed cams 4, 5, and the third cam follower 9 which cooperates with the intake valves 1a, 1b is held in sliding contact with the raised portion 3. The mechanism shown in Fig. 15, which is similar to Figs. 8 and 9 and identical to that of Fig. 13, is used to control the intake valves 1a, 1b. In the low-speed range, the first to second cam followers 7, 8, 9 are separated from each other as shown in Fig. 8, and thus the intake valves 1a, 1b remain closed. In the middle speed range, the first and third cam followers 7, 9 are connected to each other, while the first and second cam followers 7, 8 are separated from each other as shown in Fig. 15. Consequently, the intake valves 1a, 1b are driven by the low speed cam 4. In the high speed range, the first to third cam followers 7, 8, 9 are connected as shown in Fig. 9. connected to each other to drive the intake valves 1a, 1b according to the cam profile of the high-speed cam 5.

Während gezeigt wurde, wie die Einlaßventile 1a, 1b durch jeden der Ventilantriebsmechanismen angetrieben werden, können auch Auslaßventile durch den erfindungsgemäßen Ventilantriebsmechanismus angetrieben werden. In einem derartigen Fall können im Niedergeschwindigkeitsbetrieb der Maschine durch Abgasturbulenzen bedingte, unverbrannte Anteile reduziert werden, während im Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Maschine hohe Maschinenausgangsleistung und hohes Drehmoment durch Verringern des Strömungswiderstandes eines Abgases aus der Verbrennungskammer erzeugt werden können.While it has been shown how the intake valves 1a, 1b are driven by each of the valve drive mechanisms, exhaust valves can also be driven by the valve drive mechanism of the present invention. In such a case, in low-speed operation of the engine, unburned portions caused by exhaust gas turbulence can be reduced, while in high-speed operation of the engine, high engine output and high torque can be generated by reducing the flow resistance of an exhaust gas from the combustion chamber.

Claims

1. A valve drive mechanism which, in operation, drives a plurality of valves (1a, 1b) of a specific cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, comprising:

a camshaft (2) carrying an annular raised portion means (3) for maintaining at least one of the valves in a closed state and a cam means (4, 5) having a cam profile for sequentially opening and closing the valves;

a first cam follower device (7 (Fig. 11-13); 9 (Fig. 14-15)) slidably cooperating with the annular raised portion device (3) and operatively connecting the at least one valve to the annular raised portion device (3);

a second cam follower device (8, 9 (Fig. 11-13); 7, 8 (Fig. 14-15)) which cooperates slidingly with the cam device (4, 5); and

coupling means (21, 22) for selectively connecting and disconnecting the first and second cam follower means during a predetermined operating condition of the engine, the annular raised portion means being operative to close the at least one valve during a speed range of engine operation when the first and second cam follower means are disconnected, closed, and the cam means is operative to drive the valves during another speed range of engine operation when the first and second cam follower means are interconnected; characterized in that

the cam means comprises a low speed cam (4) and a high speed cam (5) and the second cam follower means comprises cam followers (8, 9 (Fig. 11-13); 7, 8) (Fig. 14-15)) which slidably cooperate with the low and high speed cams (4, 5) respectively, such that all valves (1a, 1b) are operatively connected to the annular raised portion means (3) by the first cam follower means, the annular raised portion means being effective to keep all valves closed during said one speed range of engine operation, the clutch means (21, 22) being selectively arranged to engage the first cam follower means (7 (Fig. 11-13); 9 (Fig. 14-15)) and the cam follower (8 (Fig. 11-13); 7 (Fig. 14-15)) which slidably cooperates with the low speed cam (4) to drive all the valves (1a, 1b) in a low speed range according to the profile of the low speed cam (4), and wherein the clutch device (21, 22) is selectively arranged to connect the first cam follower device (7 (Fig. 11-13); 9 (Fig. 14-15)) and the cam follower (9 (Fig. 11-13); 8 (Fig. 14-15)) which slidably cooperates with the high speed cam (5) to drive all the valves (1a, 1b) in a high speed range according to the profile of the high speed cam (5).

2. Valve drive mechanism according to claim 1, in which the annular raised portion (3) is arranged between the low and high speed cams (4, 5) (Fig. 11-13).

3. Valve drive mechanism according to claim 1, in which the low speed cam (4) is arranged between the annular raised portion (3) and the high speed cam (5) (Fig. 14-15).