DE4032291A1 - Kipphebelanordnung fuer einen ventiltrieb mit variabler ventilbetaetigungszeit bei brennkraftmaschinen - Google Patents
Kipphebelanordnung fuer einen ventiltrieb mit variabler ventilbetaetigungszeit bei brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer variablen Ven
tilsteueranordnung für eine Brennkraftmaschine, und insbeson
dere bezieht sich die Erfindung auf eine Kipphebelauslegungs
form für eine derartige Anordnung.
In JP-A-63-45 521 ist eine übliche Anordnung angegeben, die in
Fig. 14 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung ist ein einziges
Einlaßventil 101 mit einer Doppelnockenanordnung für den Nie
driggeschwindigkeitsbetrieb/Hochgeschwindigkeitsbetrieb über
einen Kipphebel 104 betriebsverbunden. Der Kipphebel 104 ist
beim dargestellten Beispiel mit einer Schwenklagerung um das
Mittelteil ausgelegt, und umfaßt einen Niedriggeschwindig
keitsventilstößel (nicht gezeigt) und einen Hochgeschwindig
keitsventilstößel 105. Der Hochgeschwindigkeitsventilstößel
105 bzw. die Hochgeschwindigkeitsnockennachlaufeinrichtung
105 ist auf dem Ende eines zylindrischen Teils vorgesehen,
das hin- und hergehend beweglich in einer Bohrung angeordnet
ist, welche am proximal liegenden einen Ende des Kipphebels
ausgebildet ist. Eine Feder, die in der Bohrung angeordnet
ist, belastet den Hochgeschwindigkeitsstößel 105 in Rich
tung seines Eingriffszustandes mit der Hochgeschwindigkeits
nocke 103 vor.
Ein drehbeweglicher Anschlag 106, der in der Bohrung angeord
net ist, ist mit einer hydraulisch betriebenen Beaufschla
gungseinrichtung 107 verbunden. In einer ersten Drehstellung
des Anschlages 106 wird eine hin- und hergehende Bewegung des
zylindrischen Teils in der Bohrung ermöglicht, während in ei
ner zweiten Drehstellung diese hin- und hergehende Bewegung
unterbunden wird.
Die Zufuhr des Hydraulikfluides zu der Beaufschlagungseinrich
tung wird mit Hilfe eines Mikroprozessors 109 bestimmt und ge
steuert, der ein Betätigungs- bzw. Steuerventil 110 steuert.
Das Ventil 110 verbindet selektiv den Ausgang einer Pumpe 111
über einen Durchgang, der sowohl in der Kipphebelwelle, auf
dem der Kipphebel schwenkbeweglich gelagert ist, als auch in
dem Kipphebel selbst ausgebildet ist.
Wenn die Beaufschlagungseinrichtung 107 mit Hydraulikfluid
von der Pumpe 111 versorgt wird, dreht ein Verbindungsglied
112 den Anschlag in eine Position, in der der Nockenstößel 105
in seiner Position arretiert ist, und hierdurch wird ermög
licht, daß die Hochgeschwindigkeitsnocke 103 in Wirkverbindung
mit dem Kipphebel treten kann.
Diese Auslegung hat jedoch den Nachteil, daß eine größere An
zahl von sich bewegenden Teilen erforderlich ist, und daß die
Anordnung eine relativ große Eigenmasse und ein hieraus resul
tierendes großes Trägheitsmoment hat. Es ergeben sich daher
ungünstigere Ventilstößelbetätigungseigenschaften. Zusätzlich
ist die Anordnung aus Beaufschlagungseinrichtung-Verbindungs
glied-Anschlag relativ umständlich und arbeitet langsam, und
häufig ist die Zeit, die während des Hochgeschwindigkeitsbe
triebs der Brennkraftmaschine für die Beaufschlagungseinrich
tung 107 zur Verfügung steht, um den Anschlag 106 in eine Po
sition zu drehen, in der eine Relativbewegung zwischen dem
Kipphebel 104 und dem Ventilstößel 105 verhindert wird, häu
fig nicht ausreichend, um den Anschlag in der geeigneten Po
sition anzuordnen.
In JP-A-63-1 67 016 und JP-A-63-57 805 sind Kipphebelanordnungen
angegeben, welche einen ersten Kipphebel, der mit einer Nie
driggeschwindigkeitsnocke zusammenarbeitet, und einen zweiten
Kipphebel umfaßt, der mit einer Hochgeschwindigkeitsnocke zu
sammenarbeitet. Die beiden Kipphebel sind schwenkbeweglich
an einer gemeinsamen Kipphebelwelle gelagert.
Eine hydraulisch betriebene Verbindungseinrichtung, welche er
möglicht, daß die ersten und zweiten Kipphebel selektiv mit
einander arretierbar sind, weist einen Satz von Kolbenbohrun
gen auf, die in den Kipphebeln derart ausgebildet sind, daß
sie parallel zu diesem und mit einem Abstand von der Achse der
Welle verlaufen, um die die Kipphebel gemeinsam schwenkbar ge
lagert sind. Wenn man das Ende oder die Enden der Kolben, die
in den Bohrungen hin- und hergehend beweglich angeordnet sind,
mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt, können die Kolben in
axialer Richtung längs ihren Bohrungen bewegt werden, und sie
können eine Stellung einnehmen, in der die beiden Kolben teil
weise in eine benachbarte Bohrung eintreten und hierdurch die
beiden Kipphebel miteinander blockiert werden.
Diese Auslegung hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund der
schwenkbeweglichen Lagerung der Kipphebel in einer Kipphebel
welle geringe Abweichungen der Kipphebelabmessungen für Ver
änderungen der Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile der
Brennkraftmaschine führen, und daß die Kipphebel relativ groß
sind und große Trägheitsmomente haben.
Zusätzlich hierzu müssen Sitze für Totgangfedern, die betriebs
mäßig mit den Hochgeschwindigkeitskipphebeln verbunden sind,
an dem Zylinderkopf vorgesehen sein. Hierdurch nimmt jedoch
die Kompliziertheit der Ausgestaltung und Auslegung der obe
ren Fläche des Zylinderkopfs zu.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Kipphebelanordnung be
reitzustellen, die ein schnelles Ansprechen auf ein zugeführ
tes Steuersignal gestattet, die kompakt ausgelegt ist, und
bei der keine besonderen Federaufnahmesitze am Zylinderkopf
vorgesehen zu werden brauchen.
Kurz gesagt gibt die Erfindung eine Anordnung an, bei der ein
Kipphebel schwenkbeweglich an einer Kipphebelwelle gelagert
ist. Eine erste Nockennachlaufeinrichtung, wie eine Rolle,
ist an dem Kipphebel vorgesehen und derart angeordnet, daß
sie mit einer Niedriggeschwindigkeitsnocke zusammenarbeitet.
Eine zweite Nockennachlaufeinrichtung ist hin- und hergehend
beweglich an dem Kipphebel angebracht und derart ausgelegt,
daß sie mit einer Hochgeschwindigkeitsnocke zusammenarbeitet.
Eine Arretiereinrichtung zum selektiven Arretieren der zwei
ten Nockennachlaufeinrichtung an der jeweiligen Stelle weist
drei Kolben auf, die hin- und hergehend beweglich in jeweils
zugeordneten Bohrungen aufgenommen sind. Eine der Bohrungen
ist in der zweiten Nockennachlaufeinrichtung ausgebildet, wäh
rend die beiden anderen Bohrungen in dem Kipphebel ausgebil
det sind. Wenn ein Ende einer der Kolben mit einem Hydraulik
druck beaufschlagt wird, und die Hochgeschwindigkeits- und
die Niedriggeschwindigkeits-Nockennachlaufeinrichtung in Ein
griff mit den Grundkreisen der zugeordneten Hochgeschwindig
keits- und Niedriggeschwindigkeitsnocken sind, werden die
Kolben in axialer Richtung entgegen einer Rückholfeder derart
verschoben, daß zwei derselben in eine benachbarte Bohrung
vorstehen und ein wechselweises Ineinandergreifen ermöglichen.
Insbesondere wird gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung ein Ventiltrieb für eine Brennkraft
maschine angegeben, die einen Zylinderkopf, ein Tellerventil
das im zugeordneten Zylinderkopf vorgesehen ist, und eine
Kipphebelwelle hat, die am Zylinderkopf gelagert ist, wobei
die Auslegung sich durch folgendes auszeichnet: Einen Kipp
hebel, wobei der erste Kipphebel schwenkbeweglich an der Kipp
hebelwelle gelagert ist, dieser Kipphebel einen Abschnitt hat,
der derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er mit dem Tel
lerventil zusammenarbeitet; eine erste Nockennachlaufeinrich
tung, die an dem Kipphebel gelagert ist, wobei die erste Nocken
nachlaufeinrichtung derart eingerichtet ist, daß sie mit ei
ner ersten Nocke zusammenarbeitet, die an einer Nockenwelle
vorgesehen ist; eine zweite Nockennachlaufeinrichtung, die an
dem Kipphebel hin- und hergehend beweglich vorgesehen ist,
wobei die zweite Nockennachlaufeinrichtung aufweist: Eine Fe
dereinrichtung zum Vorbelasten der zweiten Nockennachlauf
einrichtung in einen Berührungszustand mit einer zweiten Nocke,
die auf der Nockenwelle vorgesehen ist; eine Einrichtung zur
Bildung einer ersten Bohrung in der zweiten Nockennachlaufein
richtung, in der ein erster Kolben hin- und hergehend beweg
lich angeordnet ist; eine Einrichtung zur Bildung einer zwei
ten Bohrung in dem Kipphebel, wobei die zweite Bohrung derart
ausgelegt ist, daß sie mit der ersten Bohrung bei einer vor
bestimmten Kipphebelarbeitsweise fluchtet; und eine hydrau
lisch gesteuerte Einrichtung, welche bewirkt, daß der Kolben
in axialer Richtung in der ersten Bohrung gleitbeweglich ver
schoben wird und die ferner bewirkt, daß ein Teil des Kolbens
in die zweite Bohrung ragt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er
geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich
nung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Kipphebelanordnung ge
mäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht längs der Linie A-A in
Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht längs der Linie B-B in
Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie
C-C in Fig. 1,
Fig. 5 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der
Erfindung,
Fig. 6 eine Schnittansicht der zweiten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung in einer
Darstellung längs einer Schnittlinie, die der
Schnittlinie C-C in Fig. 4 entspricht,
Fig. 7 eine Draufsicht zur Verdeutlichung einer drit
ten bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung,
Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie E-E in
Fig. 7,
Fig. 8A eine perspektivische Ansicht zur Verdeutli
chung der Ausgestaltungsform der Nockennach
laufeinrichtung, die bei der dritten bevorzug
ten Ausführungsform eingesetzt wird,
Fig. 9 eine Draufsicht mit Teilschnittdarstellung
zur Verdeutlichung einer vierten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 10 eine Draufsicht in Teilschnittdarstellung zur
Verdeutlichung einer fünften bevorzugten Aus
führungsform nach der Erfindung,
Fig. 11 eine Schnittansicht der fünften bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung längs der
Schnittlinie D-D in Fig. 10,
Fig. 12 und 13 Draufsichten und Seitenansichten zur Verdeut
lichung einer sechsten bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung, und
Fig. 14 eine übliche Auslegungsform, die in der Be
schreibungseinleitung vorstehend angegeben ist.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungs
form nach der Erfindung. Diese bevorzugte Ausführungsform ist
in Form eines Kipphebels 1 ausgelegt, welcher derart einge
richtet ist, daß er synchron zwei Tellerventile 9 öffnet und
schließt. Diese Ventile 9 können entweder Einlaß- oder Aus
laßventile sein.
Der Kipphebel 1 ist derart ausgelegt, daß ein Ende desselben
mit beiden Ventilen 9 zusammenarbeitet, während das andere
Ende schwenkbeweglich am Zylinderkopf mit Hilfe einer Haupt
kipphebelwelle 3 gelagert ist. Die Enden des Kipphebels, die
mit den Ventilen 9 zusammenarbeiten, sind mit Stellschrauben
10 und selbsthemmenden Muttern 11 versehen. Eine Rolle 14 ist
in einer Öffnung 49 angeordnet, die in dem Kipphebel 1 aus
gebildet ist, und sie ist in derselben mit Hilfe einer Welle
13 und Nadellagern 12 drehbeweglich gelagert. Diese Rolle 14
ist derart ausgelegt, daß sie als eine Nachlaufeinrichtung
wirkt, die mit einer Niedriggeschwindigkeitsnocke 21 (bei
spielsweise einer Nocke, die für den Niedriggeschwindigkeits
betrieb der Brennkraftmaschine gestaltet ist) zusammenarbei
tet.
Die Welle 13, auf der die Rolle 14 gelagert ist, ist mittels
eines Preßsitzes in die Bohrungen 47, 48 eingesetzt, die
in dem Kipphebel 1 ausgebildet sind.
Eine zweite, im wesentlichen T-förmig ausgelegte, pilzähn
liche Hochgeschwindigkeits-Nockennachlaufeinrichtung 2 ist
direkt unterhalb der Nockenwelle 20 und angrenzend an die
Rolle 14 (Niedriggeschwindigkeitsnockennachlaufeinrichtung)
angeordnet. Diese Nockennachlaufeinrichtung umfaßt ein Nocken
nachlaufteil 23, das eine gekrümmte obere Fläche 24 hat, wel
che derart ausgelegt ist, daß sie mit einer Hochgeschwindig
keitsnocke zusammenarbeitet, und sie umfaßt einen einteilig
ausgelegten, zylindrischen, schaftähnlichen Abschnitt 25.
Der zylindrische, schaftähnliche Abschnitt 25 ist in einer zy
lindrischen Bohrung 16 hin- und hergehend beweglich aufgenom
men, die in dem Kipphebel 1 ausgebildet ist. Bei diesem Bei
spiel ist die Mittellinie "d" der Bohrung 16 so angeordnet,
daß, wenn die Rolle 3 in Eingriff mit dem Grundkreis der Nie
driggeschwindigkeitsnocke 21 (der Kipphebel beispielsweise
nicht in Richtung zur Ausführung einer Schwenkbewegung beauf
schlagt ist) in Eingriff ist, diese die Drehachse "e" der
Nockenwelle 2 schneidet.
Der Kipphebel 1 ist mit einer Führungsfläche 17 versehen, wel
che mit einem Rand des viereckförmig ausgestalteten Nocken
nachlaufteils 23 zusammenarbeitet, und welche verhindert, daß
dasselbe sich um die Achse des zylindrischen schaftähnlichen
Abschnittes 25 dreht.
Eine Totgangfeder 15 ist zwischen einer Schulter 18 angeord
net, die in der Nähe des oberen Endes der Bohrung 16 und der
unteren Fläche des Nockennachlaufteils 23 vorgesehen ist. Wie
gezeigt ist diese Feder in Form einer Schraubenkompressions
feder ausgelegt, die um den schaftähnlichen Abschnitt 25 an
geordnet und derart ausgelegt ist, daß der Nockennachlaufteil
in seinen Eingriffszustand mit der Hochgeschwindigkeitsnocke
22 vorbelastet wird.
Das untere Ende des schaftähnlichen Abschnittes 25 hat einen
Stift 19 (einen geteilten Stift oder dergleichen), welcher
derart angeordnet ist, daß die Bewegung des schaftähnlichen
Abschnittes 25 (wie dies nachstehend noch näher beschrieben
wird), in Richtung der Nockenwelle 20 begrenzt wird, und der
verhindert, daß der schaftähnliche Abschnitt aus der Bohrung
16 austritt.
Eine ineinandergreifende Einrichtung zum Festlegen der Nocken
nachlaufanordnung 2 in einer Position und zum Verhindern, daß
dieselbe sich in der Bohrung 16 hin- und hergehend bewegt,
weist eine Radialbohrung 32 auf, die in dem schaftähnlichen
Abschnitt 25 ausgebildet ist, und sie weist einen Tauchkolben
31 auf, der in der Bohrung 32 hin- und hergehend beweglich
aufgenommen ist. Die Anordnung umfaßt ferner koaxial fluchten
de Bohrungen 35, 36, die in dem Körper des Kipphebels 1 aus
gebildet sind, und in denen Kolben 33, 34 hin- und hergehend
beweglich angeordnet sind.
Das innenliegende Ende des Kolbens 33 liegt zu der Steuerkam
mer 37 frei, während das innenliegende Ende des Kolbens 34
gegen eine Rückstellfeder 38 anliegt. Eine durchmesserkleine
Bohrung 40 entlüftet die Federkammer, welche in der Bohrung
36 durch den Kolben 34 begrenzt wird.
Die Enden des Mittelkolbens 31 sind kuppelförmig ausgelegt,
während die Kolben 33 und 34 flache Enden haben. Die Kolben
31, 33 und 34 sind derart dimensioniert, daß beim Fehlen ei
nes Drucks in der Steuerkammer 37 in einer solchen Größe, daß
die Vorbelastung der Rückstellfeder 38 überwunden wird, die
Kolben Stellungen einnehmen, in denen der schaftähnliche Ab
schnitt 25 sich in der Bohrung 16 frei hin- und hergehend be
wegen kann.
Die Bohrungen 32, 35 und 36 sind derart ausgelegt, daß sie
fluchten, wenn sowohl die Niedriggeschwindigkeits- als auch
die Hochgeschwindigkeitsnockennachlaufeinrichtungen 14, 23
jeweils in Eingriff mit den Grundkreisen der Niedrig- und
Hochgeschwindigkeitsnocken 21, 22 sind, wie dies in Fig. 3 ge
zeigt ist.
Eine Durchgangseinrichtung 41, über die ein hydraulischer
Steuerdruck an die Steuerkammer 37 angelegt wird, umfaßt ei
nen Durchgang, der von der Steuerkammer 37 einer Bohrung 42 weg
führt, in der die Kipphebelwelle 3 aufgenommen ist, einen Öl
vorratsraum 44, der koaxial längs der Kipphebelwelle 3 verläuft,
und eine Radialbohrung 46, die eine Fluidverbindung zwischen
dem Ölvorratsraum 44 und dem Durchgang 43 herstellt.
Der Ölvorratsraum 44 stellt eine kommunizierende Verbindung
mit einer nicht dargestellten Quelle für unter Druck stehen
des Hydraulikfluid her. Diese Quelle weist ein Schaltventil
(nicht gezeigt) auf, das in Fluidverbindung zwischen der Kam
mer 37 und einer Ölpumpe angeordnet ist. Das Ventil wird mit
Hilfe einer Steuereinheit gesteuert, die Dateneingänge er
hält, welche die Brennkraftmaschinendrehzahl, die Kühlmittel
temperatur, die Schmieröltemperatur, den Ladedruck, und die
Brennkraftmaschinendrosselklappenstellung beispielsweise wie
dergeben. Diese Steuereinheit bestimmt, wenn es erforderlich
ist, eine Umschaltung zwischen dem großen und dem kleinen
Nockenhub vorzunehmen.
Die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken
21, 22 sind beide einteilig an einer Nockenwelle vorgesehen
und haben Profile, welche derart ausgelegt sind, daß man die
jeweils geeignete Hubgröße und die Steuergröße für den je
weiligen Niedriggeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeits
betrieb der Brennkraftmaschine erhält. Die Hubgröße und/oder
die Öffnungszeit des Ventiles in Verbindung mit der Hochge
schwindigkeitsnocke 22 ist größer als jene, die man in Ver
bindung mit der Niedriggeschwindigkeitsnocke erhält.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebe
nen bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform ist derart, daß während den Niedriggeschwin
digkeitsbetriebsweisen des Brennkraftmaschinenbetriebs der
Druck, der in der Steuerkammer 37 anliegt, entweder abgelei
tet oder auf einen solchen Wert herabgesetzt wird, bei dem
die Vorbelastung der Rückholfeder 38 nicht überwunden werden
kann, so daß die Kolben die in Fig. 3 gezeigten Positionen
einnehmen können. Hierbei handelt es sich beispielsweise um
Positionen, bei denen der schaftähnliche Abschnitt 25 frei
in der Bohrung 16 entgegen der Federkraft der Totgangfeder 15
hin- und hergehend beweglich ist. Der schaftähnliche Abschnitt
25 ist derart ausgelegt, daß bis zum Zusammenarbeiten des Hub
profils der Niedriggeschwindigkeitsnocke 21 mit der Rolle 14
die Achse derselben die Drehachse der Nockenwelle 20 schneidet.
Unter diesen Umständen wird der schaftähnliche Abschnitt 25
nunmehr gleichmäßig in der Bohrung 16 gemäß einer Gleitbewe
gung nach unten bewegt, wenn das Hochgeschwindigkeitsnocken
hubprofil mit der gekrümmten oberen Fläche 24 des Nockennach
laufteils 23 zusammenarbeitet. Der Zwischenraum zwischen der
unteren Fläche des Nockennachlaufteils 23 und der oberen Flä
che des Kipphebels 1 ist größer als die Differenz der maxima
len Hubgrößen, die man durch die Hochgeschwindigkeits- und
Niedriggeschwindigkeitsnocken 22, 21 erhält. Hierdurch wird
ein direkter Kontakt zwischen der unteren Fläche des Nocken
nachlaufteils 23 und der Oberseite des Kipphebels 1 während
der Niedriggeschwindigkeitsbetriebsarten vermieden, und hier
durch lassen sich durch den Ventiltrieb verursachte Geräusche
reduzieren.
Wenn die Brennkraftmaschine in eine Hochgeschwindigkeitsbe
triebsart beim Arbeiten und/oder in eine solche Betriebsart
wechselt, bei der es erforderlich ist, daß die Ventile 9 durch
die Hochgeschwindigkeitsnocke 22 zu beaufschlagen sind, wird
ein Druck über den Ölvorratsraum und den Durchgang 43 zur
Drucksteuerung über die Kammer 37 angelegt. Hierdurch wird
eine Druckbelastung erzeugt, die, wenn die Nockennachlaufein
richtungen 14 und 23 in Eingriff mit den Grundkreisen der Nie
driggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken 21, 22
sind, die Vorbelastung der Rückholfeder überwindet, und die
Kolben 35, 31 und 34 werden derart bewegt, daß die Kolben 33
und 31 sich axial bewegen und jeweils teilweise in die zuge
ordneten Bohrungen 32 und 36 ragen.
Hierdurch wird natürlich der schaftähnliche Abschnitt 25 in
der Bohrung festgelegt, und es wird verhindert, daß sich der
selbe relativ zu dem Kipphebel 1 bewegen kann. Unter diesen
Bedingungen wird der Kipphebel 1 unter der Einwirkung der Hoch
geschwindigkeitsnocke 22 anstelle der Niedriggeschwindigkeits
nocke 21 verschwenkt, und die Hubgröße und/oder die Ventil
steuerzeiten der Ventile 9 werden durch das Profil der Hochge
schwindigkeitsnocke 22 bestimmt.
Wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine auf eine Niedrigge
schwindigkeitsbetriebsart zurückgeführt wird, wird der in der
Steuerkammer 37 herrschende Druck herabgesetzt, und die Rück
holfeder 38 kann die drei axial fluchtenden Kolben 33, 31 und
34 in die Positionen zurückdrücken, die in Fig. 3 gezeigt
sind, wenn die Nockennachlaufeinrichtungen 14, 23 beide in
Eingriff mit den Grundkreisen der Nocken 21, 22 sind. Unter
diesen Bedingungen wird die Größe der Schwenkbewegung des
Kipphebels durch das Zusammenarbeiten zwischen der Niedrig
geschwindigkeitsnocke 21 und der Niedriggeschwindigkeitsnocken
nachlaufeinrichtung (Rolle 14) bestimmt. In diesem Zusammen
hang ist beispielsweise die Hochgeschwindigkeitsnockennach
laufanordnung derart ausgelegt, daß sie lediglich eine hin
und hergehende Bewegung in der Bohrung 16 ausführt.
Mit dieser Auslegung ist es möglich, daß man das Abtriebsdreh
moment der Brennkraftmaschine mit hohen Werten sowohl während
der Niedriggeschwindigkeitsbetriebsart als auch der Hochge
schwindigkeitsbetriebsart der Brennkraftmaschine aufrechter
halten kann.
Da die drei Kolben 31, 33 und 34 in Anlageberührung mitein
ander bei ansteigendem Druck in der Steuerkammer auf einen
Wert sind, bei dem die Vorbelastung der Rückholfeder 38 über
wunden wird und die drei Bohrungen in fluchtgerechter Aus
richtung zueinander kommen, können sich die Kolben schnell
in die zugeordneten Arretierstellungen bewegen. Daher hat die
vorstehend beschriebene Auslegung ein gutes Ansprechverhal
ten, insbesondere im Vergleich gegenüber der üblichen Ausle
gungsweise, die in der Beschreibungseinleitung der vorliegen
den Anmeldung diskutiert ist.
Ferner ist die Kipphebelanordnung gemäß der ersten bevorzug
ten Ausführungsform einfach und kompakt. Es wird nämlich der
Zwischenraum zwischen Kipphebelwelle 3 und den Ventilen 9 ge
nutzt, um die drei Kolben und die Steuerkammer 37 vorzusehen
und die hin- und hergehend bewegliche Hochgeschwindigkeits
nockennachlaufeinrichtung 2 sowie die Totgangfeder 15 anzu
ordnen. Da die Hochgeschwindigkeitsnockennachlaufanordnung
relativ kleinbemessen ist, kann man eine relativ schwache
Totgangfeder 15 einsetzen, und hierdurch werden die Reibungs
verluste herabgesetzt, die sich zwischen der Hochgeschwindig
keitsnocke und dem Nockennachlaufteil 23 während des Betriebs
der Brennkraftmaschine im Niedriggeschwindigkeitsbetrieb er
geben.
Selbst wenn die Auslegung der Hochgeschwindigkeitsnockennach
laufeinrichtung dem Kipphebel 1 in unnötiger Weise eine zu
sätzliche Masse während den Betriebsarten der Brennkraftma
schine im Niedriggeschwindigkeitsbetrieb verleiht, ist jedoch
die Geschwindigkeit, mit der die Ventile 9 geöffnet und ge
schlossen werden, relativ niedrig, so daß sich keine nachtei
ligen Auswirkungen auf die Ventilbetätigungscharakteristika
ergeben.
Ferner kann die Anordnung des Kipphebels nach der ersten be
vorzugten Ausführungsform in einer Einheit vorgesehen sein,
die sich dann an der Kipphebelwelle 3 anordnen läßt. Die Ge
nauigkeit, mit der die Rolle 14 und das Nachlaufteil 23 auf
den zugeordneten Kipphebeln angeordnet sind, läßt sich über
prüfen und/oder einstellen, bevor die Einheit dann schließ
lich am Zylinderkopf angebracht wird. Hierdurch läßt sich der
Arbeitsaufwand reduzieren, der sonst erforderlich war, um
gleichmäßige Hubcharakteristika bei der Ventilbetätigung von
Zylinder zu Zylinder in zuverlässiger Weise einzustellen.
Bei den vorstehend angegebenen zweiten und dritten üblichen
Auslegungsformen können diese Einflußgrößen nicht geprüft
werden, bis beide Kipphebel am Zylinderkopf angebracht sind.
Die Tatsache, daß die Totgangfeder 25 keinen Sitz am Zylin
derkopf an sich benötigt, vereinfacht zusätzlich die Ausle
gung des Zylinderkopfs an sich, und hierdurch lassen sich die
Montageschritte reduzieren.
Nachstehend wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach
der Erfindung näher erläutert.
In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der Er
findung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform weist die Hochge
schwindigkeitsnockennachlaufanordnung 2′ eine im Querschnitt
viereckförmige Ausnehmung 51 auf, in der ein kolbenähnliches
Teil 223 in Form eines viereckförmigen Blockes hin- und her
gehend beweglich angeordnet ist. Die obere Fläche des block
förmigen Teils 223 ist mit einer gekrümmten Nockennachlauf
fläche 224 versehen. Der Grund der Ausnehmung 51 ist stufen
förmig derart ausgebildet, daß das untere Ende einer Totgang
feder 15′ aufgenommen werden kann. Das Teil 223 ist mit ei
ner Bohrung versehen, in der ein Kolben 31 hin- und hergehend
beweglich angeordnet ist. Die Enden dieses Kolbens sind eben
und der Kolben ist derart dimensioniert, daß die Enden des
selben bündig zu den Seitenwänden des Teils 223 sein können.
Die Kolben 34′, 35′ sind hin- und hergehend beweglich in ko
axial ausgerichteten Bohrungen angeordnet. Die außenliegen
den Enden dieser Kolben sind ebenfalls eben.
Die Arbeitsweise dieser bevorzugten Ausführungsform stimmt
mit jener der ersten bevorzugten Ausführungsform überein.
Nachstehend wird eine dritte bevorzugte Ausführungsform nach
der Erfindung näher erläutert.
In den Fig. 7 und 8 ist eine dritte bevorzugte Ausführungs
form nach der Erfindung gezeigt. Diese bevorzugte Ausführungs
form ist in ihren Grundzügen ähnlich den beiden vorstehend
beschriebenen und unterscheidet sich im wesentlichen durch
die Lage der Totgangfeder 15 und die Fläche, die schließlich
mit der Hochgeschwindigkeitsnocke zusammenarbeitet, wobei
diese bezüglich einander versetzt angeordnet sind. Die Hoch
geschwindigkeitsnockennachlaufeinrichtung ist auf die in
Fig. 8A gezeigte Weise ausgelegt. Hierdurch ergibt sich eine
Platzersparnis, und es lassen sich die Abmessungen des hin
und hergehend beweglichen Teils reduzieren, an dem die Hoch
geschwindigkeitsnockennachlauffläche ausgebildet ist.
Nachstehend wird eine vierte bevorzugte Ausführungsform nach
der Erfindung näher erläutert.
In Fig. 9 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform nach der
Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Rolle
14 in der Mitte des Kipphebels angeordnet, und zwei Hochge
schwindigkeitsnockennachlaufanordnungen 61, 62 sind in Boh
rungen angeordnet, die jeweils auf einer Seite der Rolle lie
gen. Bei dieser Ausführungsform haben die Nockennachlaufein
richtungen Auslegungsformen, die im wesentlichen mit jenen
übereinstimmen, die in Fig. 5 gezeigt sind. Die beiden Steu
erkammern sind einzeln mit den Ölvorratsräumen oder den Lei
tungen 65 und 66 in Verbindung, die in der Kipphebelwelle 3
ausgebildet sind. Bei dieser Auslegung können die beiden
Hochgeschwindigkeitsnockennachlaufeinrichtungen einzeln an
Ort und Stelle festgelegt und derart angeordnet werden, daß
sie mit Hochgeschwindigkeitsnocken zusammenarbeiten, die un
terschiedliche Profile haben. Beispielsweise ist es bei die
sen bevorzugten Ausführungsformen möglich, die Auslegung für
die Rolle 14 derart zu treffen, daß sie mit einer Nocke zusam
menarbeitet, die ein Profil hat, welches einen kleinen Hub
hat und die Ventile zeitlich gesteuert insbesondere für den
Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine öffnet. Eine der Hochge
schwindigkeits-Nockennachlaufeinrichtungen kann so beschaf
fen sein, daß sie mit einer Nocke zusammenarbeiten, die ein
Profil hat, das für den Hochbelastungsbetrieb bei niedriger
Drehzahl der Brennkraftmaschine geeignet ist, während die zwei
te Nachlaufeinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie mit ei
ner Nocke zusammenarbeitet, die derart profiliert ist, daß
sie für den Hochgeschwindigkeits/Hochbelastungsbetrieb der
Brennkraftmaschine geeignet ist.
Nachstehend wird eine fünfte bevorzugte Ausführungsform nach
der Erfindung näher erläutert.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine fünfte bevorzugte Ausführungs
form nach der Erfindung. Diese Auslegung ist etwas ähnlich
wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform und unterschei
det sich von dieser dadurch, daß einer der Kolben (beispiels
weise der Kolben 74) auch doppelt wie die Lagerrolle 14 vor
gesehen ist. Die Bohrungen, in denen die Kolben angeordnet
sind, sind derart ausgebildet, daß sie im wesentlichen paral
lel zu der Kipphebelwelle sind. Eine Rückholfeder 79 ist an
einem Ende des Kolbens/des Schafts 74 angeordnet, an dem die
Rolle 14 mit Hilfe von Nadellagern gelagert ist. Ein Kolben
71 ist hin- und hergehend beweglich in einer Bohrung aufge
nommen, die in der Welle ausgebildet ist, welche sich von
dem viereckförmigen Kopfabschnitt 68 nach unten erstreckt,
an dem die Nockennachlauffläche gebildet ist. Ein dritter Kol
ben 73 ist in der dritten Bohrung aufgenommen. Ein Ende die
ses Kolbens liegt zu einer Steuerkammer 78 frei.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerkammer
78 in einer Verlängerung 82 ausgebildet, die von einer Seite
des Kipphebels 1 seitlich nach außen vorsteht. Ein Durchgang
83 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Steuerkammer und
einem Durchgang her, der in der Kipphebelwelle 3 ausgebildet
ist. Da die Bewegung der drei Kolben nur auftritt, wenn beide
Nockennachlaufeinrichtungen 14, 68 in Eingriff mit den Grund
kreisen der Niedriggeschwindigkeits- und der Hochgeschwindig
keitsnocken sind, ist die auf den Kolben/den Schaft 74 wir
kende Belastung relativ gering, und es tritt ein geringer
Reibungswiderstand bei der Axialbewegung desselben auf. Daher
erhält man auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform ein
sehr gutes Ansprechverhalten auf die Druckbeaufschlagung in
der Steuerkammer 78.
Die Rückholfeder 79 ist in einem schalenförmigen Teil 61 auf
genommen, das auf einem Vorsprung mittels einer Gewindever
bindung aufgenommen und dort festgelegt ist, der an der Sei
te des Kipphebels 1 ausgebildet ist. Hierdurch wird ermög
licht, daß die Kolben in die gewünschte Stelle eingesetzt
werden kann und daß dann der Satz umfassend die Kappe und die
Feder in die gewünschte Stelle gebracht werden können. Zu
sätzlich zu einer Vereinfachung der Montage hat diese Ausle
gung eine verminderte Anzahl von Teilen.
Nachstehend wird eine sechste bevorzugte Ausführungsform nach
der Erfindung näher erläutert.
In den Fig. 12 und 13 ist eine sechste bevorzugte Ausführungs
form nach der Erfindung gezeigt. Bei dieser Auslegung hat die
Hochgeschwindigkeitsnockennachlaufanordnung 86 eine solche
Anordnung, daß sie im Schatten der Nockenwelle 85 liegt, wäh
rend die Rolle 14, die als Niedriggeschwindigkeitsnockennach
laufeinrichtung wirkt, geringfügig hinter der Nockenwelle
liegt und näher zu der Kipphebelwelle 3 liegt. Die Rolle 14
ist an einer Welle 93 gelagert, die mittels eines kraftschlüs
sigen Sitzes in einer Bohrung angeordnet ist, die in dem Kipp
hebel 1 ausgebildet ist. Die Hochgeschwindigkeitsnockennach
laufanordnung hat eine viereckförmige, mit einem Kopf verse
hene, pilzähnliche Gestalt, ähnlich wie bei der in den Fig. 10
und 11 gezeigten bevorzugten Ausführungsform.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die drei Kolben
in Bohrungen 87, 88, 89 angeordnet, die im wesentlichen paral
lel zu der Kipphebelwelle 3 sind. Die Rückholfeder ist bei
diesem Beispiel in einer entlüfteten Ausnehmung untergebracht,
die in einem kappenähnlichen Teil auf einer Seite des Kipp
hebels 1 ausgebildet ist.
Hydraulische Spielnachstelleinrichtungen 95 sind an den vor
deren Ecken des Kipphebels 1 vorgesehen und derart ausgelegt,
daß sie mit den Oberteilen der Ventile 9 zusammenarbeiten.
Ein Durchgang 96, der von der Bohrung ausgeht, in der die
Kipphebelwelle aufgenommen ist, erstreckt sich in Richtung
nach vorne zu der ersten Spielnachstelleinrichtung, und dann
erstreckt er sich über den vorderen Rand des Kipphebels zu
der zweiten entsprechenden Spielnachstelleinrichtung. Der
Durchgang 96 ist derart ausgelegt, daß er unter der Kolben
bohrung 89 durchgeht.
Ein zweiter Durchgang 90 geht von der Kipphebelwellenbohrung
aus, unter dem Schaft 93 vorbei und dann zu der Vorderseite
der Ausnehmung, in der die Rolle angeordnet ist, und geht
dann zu der Steuerkammer, die am Ende der Kolbenbohrung 87 ge
bildet wird. Obgleich die Auslegung der Durchgänge nicht nä
her dargestellt ist, die in der Kipphebelwelle 3 vorgesehen
sind, so ist die Auslegung dennoch derart getroffen, daß die
Durchgänge 90 und 96 mit gesonderten Drücken beaufschlagbar
sind.
Claims (11)
1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Zy
linderkopf, einem Tellerventil, das dem Zylinderkopf zugeord
net ist, und mit einer Kipphebelwelle, die am Zylinderkopf
gelagert ist, gekennzeichnet durch:
einen Kipphebel (1), wobei der Kipphebel (1) schwenk beweglich an der Kipphebelwelle (3) gelagert ist, und wobei der Kipphebel (1) einen Abschnitt hat, der so beschaffen ist, daß er mit dem Tellerventil (9) zusammenarbeitet,
eine erste Nockennachlaufeinrichtung (14), die am Kipphebel (1) gelagert ist, wobei die erste Nockennachlauf einrichtung (14) derart ausgelegt ist, daß sie mit einer er sten Nocke (21) zusammenarbeitet, die auf einer Nockenwelle vorgesehen ist,
eine zweite Nockennachlaufeinrichtung (2, 23), die hin und hergehend beweglich an dem Kipphebel (1) gelagert ist, wobei die zweite Nockennachlaufeinrichtung (2, 23) aufweist:
eine Federeinrichtung (15) zur Vorbelastung der zwei ten Nockennachlaufeinrichtung (2) derart, daß diese in Kon takt mit einer zweiten Nocke (22) ist, die auf der Nocken welle vorgesehen ist,
eine Einrichtung zur Bildung einer ersten Bohrung (32) in der zweiten Nockennachlaufeinrichtung (2), in welcher ein erster Kolben (31) hin- und hergehend beweglich angeord net ist,
eine Einrichtung zur Bildung einer zweiten Bohrung (35, 36) in dem Kipphebel (1), wobei die zweite Bohrung (35, 36) derart ausgelegt ist, daß sie mit der ersten Bohrung (32) bei einem vorbestimmten Arbeiten des Kipphebels (1) fluchtet und
eine hydraulisch gesteuerte Einrichtung (37, 44, 46), welche bewirkt, daß der Kolben (31) in Axialrichtung in der ersten Bohrung (32) verschoben wird und die bewirkt, daß ein Teil des Kolbens (31) in die zweite Bohrung (35, 36) ragt.
einen Kipphebel (1), wobei der Kipphebel (1) schwenk beweglich an der Kipphebelwelle (3) gelagert ist, und wobei der Kipphebel (1) einen Abschnitt hat, der so beschaffen ist, daß er mit dem Tellerventil (9) zusammenarbeitet,
eine erste Nockennachlaufeinrichtung (14), die am Kipphebel (1) gelagert ist, wobei die erste Nockennachlauf einrichtung (14) derart ausgelegt ist, daß sie mit einer er sten Nocke (21) zusammenarbeitet, die auf einer Nockenwelle vorgesehen ist,
eine zweite Nockennachlaufeinrichtung (2, 23), die hin und hergehend beweglich an dem Kipphebel (1) gelagert ist, wobei die zweite Nockennachlaufeinrichtung (2, 23) aufweist:
eine Federeinrichtung (15) zur Vorbelastung der zwei ten Nockennachlaufeinrichtung (2) derart, daß diese in Kon takt mit einer zweiten Nocke (22) ist, die auf der Nocken welle vorgesehen ist,
eine Einrichtung zur Bildung einer ersten Bohrung (32) in der zweiten Nockennachlaufeinrichtung (2), in welcher ein erster Kolben (31) hin- und hergehend beweglich angeord net ist,
eine Einrichtung zur Bildung einer zweiten Bohrung (35, 36) in dem Kipphebel (1), wobei die zweite Bohrung (35, 36) derart ausgelegt ist, daß sie mit der ersten Bohrung (32) bei einem vorbestimmten Arbeiten des Kipphebels (1) fluchtet und
eine hydraulisch gesteuerte Einrichtung (37, 44, 46), welche bewirkt, daß der Kolben (31) in Axialrichtung in der ersten Bohrung (32) verschoben wird und die bewirkt, daß ein Teil des Kolbens (31) in die zweite Bohrung (35, 36) ragt.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Nockennachlaufeinrichtung (2) einen Kopfab
schnitt hat, der mit der zweiten Nocke (22) zusammenarbeitet,
und einen Schaftabschnitt (25) hat, der hin- und hergehend
beweglich in einer dritten Bohrung (16) aufgenommen ist, die
in dem Kipphebel (1) ausgebildet ist, und daß die Federein
richtung eine Totgangfeder (15) aufweist, die zwischen dem
Kipphebel (1) und dem Kopfabschnitt angeordnet ist.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Bohrungen (32; 35, 36) derart aus
gelegt sind, daß sie radial zum Kipphebel (1) verlaufen.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Bohrungen (32; 35, 36) derart aus
gelegt sind, daß sie radial zum Kipphebel (1) verlaufen.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kipphebel (1) schwenkbeweglich an der Kipphebelwel
le (3) in der Nähe eines Endes des Kipphebels (1) gelagert
ist.
6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, ferner dadurch gekenn
zeichnet, daß eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung
(95) vorgesehen ist, und daß die Spielnachstelleinrichtung
(95) derart ausgelegt ist, daß sie mit einem Oberteil des
Tellerventils (9) zusammenarbeitet.
7. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die hydraulisch gesteuerte Einrichtung aufweist:
einen zweiten Kolben (33), der in der zweiten Bohrung (35) hin- und hergehend beweglich angeordnet ist,
eine Rückholfeder (15), die in der zweiten Bohrung (32) angeordnet und derart ausgelegt ist, daß sie den zweiten Kolben (33) in Richtung auf den ersten Kolben (31) vorbela stet, und
eine Einrichtung zur Bildung einer dritten Bohrung (36) in dem Kipphebel (1), in der ein dritter Kolben (34) angeordnet ist, wobei die dritte Bohrung (36) koaxial zu der zweiten Bohrung (35) fluchtet, und wobei der dritte Kolben (34) eine Steuerkammer (37) in der dritten Bohrung (36) be grenzt, welcher unter Druck stehendes Hydraulikfluid selek tiv zuführbar ist.
einen zweiten Kolben (33), der in der zweiten Bohrung (35) hin- und hergehend beweglich angeordnet ist,
eine Rückholfeder (15), die in der zweiten Bohrung (32) angeordnet und derart ausgelegt ist, daß sie den zweiten Kolben (33) in Richtung auf den ersten Kolben (31) vorbela stet, und
eine Einrichtung zur Bildung einer dritten Bohrung (36) in dem Kipphebel (1), in der ein dritter Kolben (34) angeordnet ist, wobei die dritte Bohrung (36) koaxial zu der zweiten Bohrung (35) fluchtet, und wobei der dritte Kolben (34) eine Steuerkammer (37) in der dritten Bohrung (36) be grenzt, welcher unter Druck stehendes Hydraulikfluid selek tiv zuführbar ist.
8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Nockennachlaufeinrichtung eine Rolle (14) auf
weist, und daß die Rolle (14) drehbeweglich an einem Abschnitt
(25) des zweiten Kolbens (33) gelagert ist.
9. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Bohrungen (31, 33) fluchten, wenn
die ersten und zweiten Nockennachlaufeinrichtungen (2, 14)
in Eingriff mit den Grundkreisen der ersten und zweiten
Nocken (21, 22) sind.
10. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten, zweiten und dritten Bohrungen (32, 35, 36)
fluchten, wenn die ersten und zweiten Nockennachlaufeinrich
tungen (2, 14) mit den Grundkreisen der ersten und zweiten
Nocken (21, 22) zusammenarbeiten.
11. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten, zweiten und dritten Kolben (33, 31, 34) der
art bemessen sind, daß, wenn der Druck in der Steuerkammer
(37) eine Vorbelastung erzeugt, die niedriger als die Vorbe
lastungskraft der Rückholfeder (15) ist, die ersten, zwei
ten und dritten Kolben (33, 31, 34) in den ersten, zweiten
und dritten Bohrungen (32, 35, 36) bleiben, und daß die
zweite Nockennachlaufeinrichtung (2) sich bezüglich des Kipp
hebels (1) hin- und hergehend bewegen kann.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1265911A JP2814613B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | エンジンの弁作動装置 |
DE4042735 | 1990-10-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4032291A1 true DE4032291A1 (de) | 1991-04-25 |
DE4032291C2 DE4032291C2 (de) | 2002-08-29 |
Family
ID=25899935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904032291 Expired - Lifetime DE4032291C2 (de) | 1989-10-12 | 1990-10-11 | Ventilbetätigungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4032291C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4329590B4 (de) * | 1993-09-02 | 2005-01-27 | Bayerische Motoren Werke Ag | Ventiltrieb mit Stößelvorrichtung zur variablen Ventilhubsteuerung, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine |
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- 1990-10-11 DE DE19904032291 patent/DE4032291C2/de not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE4032291C2 (de) | 2002-08-29 |
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