DE4032291C2 - Ventilbetätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer variablen Ventilsteueranordnung für eine Brennkraftmaschine, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ventilbetäti­ gungshebelauslegungsform für eine derartige Anordnung.

In JP 63-45521 Y2 ist eine bekannte Anordnung angegeben, die in Fig. 14 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung ist ein einziges Einlaßventil 101 mit einer Doppelnockenanordnung für den Niedrigdrehzahlbetrieb/Hochdrehzahlbetrieb über einen Ventilbetätigungshebel 104 betriebsverbunden. Der Ventilbetätigungshebel 104 ist beim dargestellten Beispiel mit einer Schwenklagerung um das Mittelteil ausgelegt und umfaßt einen Niedrigdrehzahl­ ventilstößel (nicht gezeigt) und einen Hochdrehzahlventilstößel 105. Der Hochdrehzahl­ ventilstößel 105 bzw. der Hochdrehzahlnockenfolger 105 ist auf dem Ende eines zylindri­ schen Teils vorgesehen, das hin- und hergehend beweglich in einer Bohrung angeordnet ist, welche am proximal liegenden einen Ende des Ventilbetätigungshebels ausgebildet ist. Eine Feder, die in der Bohrung angeordnet ist, belastet den Hochdrehzahlventilstößel 105 in Richtung seines Eingriffszustandes mit dem Hochdrehzahlnocken 103 vor.

Ein drehbeweglicher Anschlag 106, der in der Bohrung angeordnet ist, ist mit einer hyd­ raulisch betriebenen Beaufschlagungseinrichtung 107 verbunden. In einer ersten Drehstellung des Anschlages 106 wird eine hin- und hergehende Bewegung des zylindrischen Teils in der Bohrung ermöglicht, während in einer zweiten Drehstellung diese hin- und hergehende Bewegung unterbun­ den wird.

Die Zufuhr des Hydraulikfluides zu der Beaufschlagungseinrichtung wird mit Hilfe eines Mikroprozessors 109 bestimmt und gesteuert, der ein Betätigungs- bzw. Steuerventil 110 steuert. Das Ventil 110 verbindet selektiv den Ausgang einer Pumpe 111 über einen Durchgang, der sowohl in der Ventilbetätigungshebelachse, auf der der Ventilbetäti­ gungshebel schwenkbeweglich gelagert ist, als auch in dem Ventilbetätigungshebel selbst ausgebildet ist.

Wenn die Beaufschlagungseinrichtung 107 mit Hydraulikfluid von der Pumpe 111 ver­ sorgt wird, dreht ein Verbindungsglied 112 den Anschlag in eine Position, in der der Hochdrehzahlventilstößel 105 in seiner Position arretiert ist, und hierdurch wird ermög­ licht, daß der Hochdrehzahlnocken 103 in Wirkverbindung mit dem Ventilbetätigungshe­ bel treten kann.

Diese Auslegung hat jedoch den Nachteil, daß eine größere Anzahl von sich bewegen­ den Teilen erforderlich ist, und daß die Anordnung eine relativ große Eigenmasse und ein hieraus resultierendes großes Trägheitsmoment hat. Es ergeben sich daher ungünstige­ re Ventilstößelbetätigungseigenschaften. Zusätzlich ist die Anordnung aus Beaufschla­ gungseinrichtung-Verbindungsglied-Anschlag relativ umständlich und arbeitet langsam, und häufig ist die Zeit, die während des Hochdrehzahlbetriebes der Brennkraftmaschine für die Beaufschlagungseinrichtung 107 zur Verfügung steht, um den Anschlag 106 in eine Position zu drehen, in der eine Relativbewegung zwischen dem Ventilbetätigungs­ hebel 104 und dem Ventilstößel 105 verhindert wird, nicht ausreichend, um den Anschlag in der geeigneten Position anzuordnen.

In JP 63-167016 A und JP 63-57805 A sind Ventilbetätigungshebelanordnungen ange­ geben, welche einen ersten Ventilbetätigungshebel, der mit einem Niedrigdrehzahlno­ cken zusammenarbeitet, und einen zweiten Ventilbetätigungshebel umfaßt, der mit einem Hochdrehzahlnocken zusammenarbeitet. Die beiden Ventilbetätigungshebel sind schwenkbeweglich an einer gemeinsamen Ventilbetätigungshebelachse gelagert.

Eine hydraulisch betriebene Verbindungseinrichtung, welche ermöglicht, daß die ersten und zweiten Ventilbetätigungshebel selektiv miteinander arretierbar sind, weist einen Satz von Kolbenbohrungen auf, die in den Ventilbetätigungshebeln derart ausgebildet sind, daß sie parallel zu diesem und mit einem Abstand von der Achse der Welle verlaufen, um die die Ventilbetätigungshebel gemeinsam schwenkbar gelagert 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 einneh­ men, in der die beiden Kolben teilweise in eine benachbarte Bohrung eintreten und hier­ durch die beiden Ventilbetätigungshebel miteinander blockiert werden.

Diese Auslegung hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund der schwenkbeweglichen Lage­ rung der Ventilbetätigungshebel in einer Ventilbetätigungshebelachse geringe Abwei­ chungen der Ventilbetätigungshebelabmessungen für Veränderungen der Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile der Brennkraftmaschine führen, und daß die Ventilbetätigungs­ hebel relativ groß sind und große Trägheitsmomente haben.

Zusätzlich hierzu müssen Sitze für Totgangfedern, die betriebsmäßig mit den Hochdreh­ zahlventilbetätigungshebeln verbunden sind, an dem Zylinderkopf vorgesehen sein. Hierdurch nimmt jedoch die Kompliziertheit der Ausgestaltung und Auslegung der oberen Fläche des Zylinderkopfs zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilbetätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß ein schnelles Ansprechen auf ein zugeführtes Steuersignal gestattet ist, die kompakt ausgelegt ist, und bei der keine be­ sonderen Federaufnahmesitze am Zylinderkopf vorgesehen zu werden brauchen.

Erfindungsgemäß wird die vorgenannte Aufgabe durch eine Ventilbetätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Kurz gesagt gibt die Erfindung eine Anordnung an, bei der ein Ventilbetätigungshebel schwenkbeweglich an einer Ventilbetätigungshebelachse gelagert ist. Ein erster No­ ckenfolger, wie eine Rolle, ist an dem Ventilbetätigungshebel vorgesehen und derart an­ geordnet, daß dieser mit einem Niedrigdrehzahlnocken zusammenarbeitet. Ein zweiter Nockenfolger ist hin- und hergehend beweglich an dem Ventilbetätigungshebel ange­ bracht und derart ausgelegt, daß dieser mit einem Hochdrehzahlnocken zusammenar­ beitet. Eine Arretiereinrichtung zum selektiven Arretieren des zweiten Nockenfolgers an der jeweiligen Stelle weist drei Kolben auf, die hin- und hergehend beweglich in jeweils zugeordneten Bohrungen aufgenommen sind. Eine der Bohrungen ist in dem zweiten Nockenfolger ausgebildet, während die beiden anderen Bohrungen in dem Ventilbetäti­ gungshebel ausgebildet sind. Wenn ein Ende eines der Kolben mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt wird, und der Hochdrehzahl- und der Niedrigdrehzahl-Nockenfolger in Ein­ griff mit den Grundkreisen der zugeordneten Hochdrehzahl- und Niedrigdrehzahlnocken sind, werden die Kolben in axialer Richtung entgegen einer Rückholfeder derart verscho­ ben, daß zwei derselben in eine benachbarte Bohrung vorstehen und ein wechselseitiges Ineinandergreifen ermöglichen.

Insbesondere wird gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Ventilbetäti­ gungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine angegeben, die einen Zylinderkopf, ein Tellerventil, das im zugeordneten Zylinderkopf vorgesehen ist, und eine Ventilbetäti­ gungshebelachse hat, die am Zylinderkopf gelagert ist, wobei die Auslegung sich durch folgendes auszeichnet: Einen Ventilbetätigungshebel, wobei der erste Ventilbetätigungshebel schwenkbeweglich an der Ventilbetätigungshe­ belachse gelagert ist, wobei dieser Ventilbetätigungshebel einen Abschnitt hat, der derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er mit dem Tellerventil zusammenarbeitet; einen ers­ ten Nockenfolger, der an dem Ventilbetätigungshebel gelagert ist, wobei der erste No­ ckenfolger derart eingerichtet ist, daß dieser mit einem ersten Nocken zusammenarbei­ tet, der an einer Nockenwelle vorgesehen ist; einen zweiten Nockenfolger, der an dem Ventilbetätigungshebel hin- und hergehend beweglich vorgesehen ist, wobei der zweite Nockenfolger aufweist: eine Federeinrichtung zum Vorbelasten des zweiten Nockenfol­ gers in einen Berührungszustand mit einem zweiten Nocken, der auf der Nockenwelle vorgesehen ist; eine Einrichtung zur Bildung einer ersten Bohrung in dem zweiten No­ ckenfolger, in der ein erster Kolben hin- und hergehend beweglich angeordnet ist; eine Einrichtung zur Bildung einer zweiten Bohrung in dem Ventilbetätigungshebel, wobei die zweite Bohrung derart ausgelegt ist, daß sie mit der ersten Bohrung bei einer vorbe­ stimmten Ventilbetätigungshebelarbeitsweise fluchtet; und eine hydraulisch gesteuerte Einrichtung, welche bewirkt, daß der Kolben in axialer Richtung in der ersten Bohrung gleitbeweglich verschoben wird und die ferner bewirkt, daß ein Teil des Kolbens in die zweite Bohrung ragt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ stehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Ventilbetätigungshebelanordnung gemäß ei­ ner ersten bevorzugten Ausführungsform,

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,

Fig. 6 eine Schnittansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Darstellung längs einer Schnittlinie, die der Schnittlinie C-C in Fig. 4 entspricht,

Fig. 7 eine Draufsicht zur Verdeutlichung einer dritten bevorzugten Aus­ führungsform,

Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie E-E in Fig. 7,

Fig. 8A eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Ausgestal­ tungsform des zweiten Nockenfolgers, der bei der dritten bevor­ zugten Ausführungsform eingesetzt wird,

Fig. 9 eine Draufsicht mit Teilschnittdarstellung zur Verdeutlichung einer vierten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 10 eine Draufsicht in Teilschnittdarstellung zur Verdeutlichung einer fünften bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 11 eine Schnittansicht der fünften bevorzugten Ausführungsform längs der Schnittlinie D-D in Fig. 10,

Fig. 12 und 13 Draufsichten und Seitenansichten zur Verdeutlichung einer sechs­ ten bevorzugten Ausführungsform, und

Fig. 14 eine bekannte Auslegungsform, die in der Beschreibungseinleitung vorstehend angegeben ist.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform. Diese bevorzugte Aus­ führungsform ist in Form eines Ventilbetätigungshebels 1 ausgelegt, welcher derart ein­ gerichtet ist, daß er synchron zwei Tellerventile 9 öffnet und schließt. Diese Ventile 9 können entweder Einlaß- oder Auslaßventile sein.

Der Ventilbetätigungshebel 1 ist derart ausgelegt, daß ein Ende desselben mit beiden Ventilen 9 zusammenarbeitet, während das andere Ende schwenkbeweglich am Zylin­ derkopf mit Hilfe einer Haupt-Ventilbetätigungshebelachse 3 gelagert ist. Die Enden des Ventilbetätigungshebels, die mit den Ventilen 9 zusammenarbeiten, sind mit Stellschrau­ ben 10 und selbsthemmenden Muttern 11 versehen. Eine Rolle 14 ist in einer Öffnung 49 angeordnet, die in dem Ventilbetätigungshebel 1 ausgebildet ist, und sie ist in derselben mit Hilfe einer Achse 13 und Nadellagern 12 drehbeweglich gelagert. Diese Rolle 14 ist derart ausgelegt, daß sie als ein erster Nockenfolger wirkt, der mit einem Niedrigdreh­ zahlnocken 21 (beispielsweise einem Nocken, der für den Niedrigdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine gestaltet ist) zusammenarbeitet.

Die Achse 13, auf der die Rolle 14 gelagert ist, ist mittels eines Preßsitzes in die Bohrungen 47, 48 eingesetzt, die in dem Ventilbetätigungshebel 1 ausgebildet sind.

Eine zweite, im wesentlichen T-förmig ausgelegte, pilzähnliche Hochdrehzahl- Nockenfolgereinrichtung 2 ist direkt unterhalb der Nockenwelle 20 und angrenzend an die Rolle 14 (Niedrigdrehzahlnockenfolger) angeordnet. Diese Nockenfolgereinrichtung weist einen zweiten Nockenfolger 23 auf, der eine gekrümmte obere Fläche 24, welche derart ausgelegt ist, daß sie mit einem Hochdrehzahlnocken zusammenarbeitet, und ei­ nen einteilig ausgelegten, zylindrischen, schaftähnlichen Abschnitt 25 umfaßt. Der zylind­ rische, schaftähnliche Abschnitt 25 ist in einer zylindrischen Bohrung 16 hin- und herge­ hend beweglich aufgenommen, die in dem Ventilbetätigungshebel 1 ausgebildet ist. Bei diesem Beispiel ist die Mittellinie "d" der Bohrung 16 so angeordnet, daß, wenn die Rolle 14 mit dem Grundkreis des Niedrigdrehzahlnockens 21 (der Ventilbetätigungshebel bei­ spielsweise nicht in Richtung zur Ausführung einer Schwenkbewegung beaufschlagt ist) in Eingriff ist, diese die Drehachse "e" der Nockenwelle 20 schneidet.

Der Ventilbetätigungshebel 1 ist mit einer Führungsfläche 17 versehen, welche mit einem Rand des viereckförmig ausgestalteten zweiten Nockenfolgers 23 zusammenarbeitet, und welche verhindert, daß dasselbe sich um die Achse des zylindrischen schaftähnli­ chen Abschnittes 25 dreht.

Eine Totgangfeder 15 (lost motion spring) ist zwischen einer Schulter 18 angeordnet, die in der Nähe des oberen Endes der Bohrung 16 und der unteren Fläche des zweiten No­ ckenfolgers 23 vorgesehen ist. Wie gezeigt, ist diese Feder in Form einer Schrauben­ kompressionsfeder ausgelegt, die um den schaftähnlichen Abschnitt 25 angeordnet und derart ausgelegt ist, daß der zweite Nockenfolger in seinen Eingriffszustand mit dem Hochdrehzahlnocken 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 schaft­ ähnlichen Abschnittes 25 (wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird), in Rich­ tung der Nockenwelle 20 begrenzt wird, und der verhindert, daß der schaftähnliche Ab­ schnitt aus der Bohrung 16 austritt.

Eine ineinandergreifende Einrichtung zum Festlegen der Hochdrehzahl-Nockenfolger­ einrichtung 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 koaxi­ al fluchtende Bohrungen 35, 36, die in dem Körper des Ventilbetätigungshebels 1 ausge­ bildet sind, und in denen Kolben 33, 34 hin- und hergehend beweglich angeordnet sind.

Das innenliegende Ende des Kolbens 33 liegt zu der Steuerkammer 37 frei, während das innenliegende Ende des Kolbens 34 gegen eine Rückstellfeder 38 anliegt. Eine durch­ messerkleine 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 eines Drucks in der Steuerkammer 37 in einer solchen Größe, daß die Vorbelas­ tung der Rückstellfeder 38 überwunden wird, die Kolben Stellungen einnehmen, in denen der schaftähnliche Abschnitt 25 sich in der Bohrung 16 frei hin- und hergehend bewegen kann.

Die Bohrungen 32, 35 und 36 sind derart ausgelegt, daß sie fluchten, wenn sowohl der Niedrigdrehzahl- als auch der Hochdrehzahlnockenfolger 14, 23 jeweils in Eingriff mit den Grundkreisen der Niedrig- und Hochdrehzahlnocken 21, 22 sind, wie dies in Fig. 3 ge­ zeigt ist.

Eine Durchgangseinrichtung 41, über die ein hydraulischer Steuerdruck an die Steuer­ kammer 37 angelegt wird, umfaßt einen Durchgang 43, der von der Steuerkammer 37 zu einer Bohrung 42 weg führt, in der die Ventilbetätigungshebelachse 3 aufgenommen ist, einen Ölvorratsraum 44, der koaxial längs der Ventilbetätigungshebelachse 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 darge­ stellten Quelle für unter Druck stehendes Hydraulikfluid her. Diese Quelle weist ein Schaltventil (nicht gezeigt) auf, das in Fluidverbindung zwischen der Kammer 37 und ei­ ner Ölpumpe angeordnet ist. Das Ventil wird mit Hilfe einer Steuereinheit gesteuert, die Dateneingänge erhält, welche die Brennkraftmaschinendrehzahl, die Kühlmitteltempera­ tur, die Schmieröltemperatur, den Ladedruck, und die Brennkraftmaschinendrosselklap­ penstellung beispielsweise wiedergeben. Diese Steuereinheit bestimmt, wenn es erfor­ derlich ist, eine Umschaltung zwischen dem großen und dem kleinen Nockenhub vorzu­ nehmen.

Die Niedrigdrehzahl- und Hochdrehzahlnocken 21, 22 sind beide einteilig an einer No­ ckenwelle 20 vorgesehen und haben Profile, welche derart ausgelegt sind, daß man die jeweils geeignete Hubgröße und die Steuergröße für den jeweiligen Niedrigdrehzahl- bzw. Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine erhält. Die Hubgröße und/oder die Öffnungszeit des Ventiles in Verbindung mit dem Hochdrehzahlnocken 22 ist größer als jene, die man in Verbindung mit dem Niedrigdrehzahlnocken erhält.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsform näher erläutert.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist derart, daß während den Niedrigdrehzahlbetriebsweisen des Brennkraftmaschinenbetriebs der Druck, der in der Steuerkammer 37 anliegt, entweder abgeleitet oder auf einen solchen Wert herabgesetzt wird, bei dem die Vorbelastung der Rückholfeder 38 nicht überwun­ den werden kann, so daß die Kolben die in Fig. 3 gezeigten Positionen einnehmen kön­ nen. 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 Hubprofils des Niedriggdrehzahlnockens 21 mit der Rolle 14 die Achse derselben die Drehachse der Nockenwelle 20 schneidet. Unter die­ sen Umständen wird der schaftähnliche Abschnitt 25 nunmehr gleichmäßig in der Boh­ rung 16 gemäß einer Gleitbewegung nach unten bewegt, wenn das Hochdrehzahlno­ ckenhubprofil mit der gekrümmten oberen Fläche 24 des zweiten Nockenfolgers 23 zu­ sammenarbeitet. Der Zwischenraum zwischen der unteren Fläche des zweiten Nocken­ folgers 23 und der oberen Fläche des Ventilbetätigungshebels 1 ist größer als die Diffe­ renz der maximalen Hubgrößen, die man durch die Hochdrehzahl- und Niedrigdrehzahl­ nocken 22, 21 erhält. Hierdurch wird ein direkter Kontakt zwischen der unteren Fläche des zweiten Nockenfolgers 23 und der Oberseite des Ventilbetätigungshebels 1 während der Niedrigdrehzahlbe­ triebsarten vermieden, und hierdurch lassen sich durch den Ventiltrieb verursachte Ge­ räusche reduzieren.

Wenn die Brennkraftmaschine in eine Hochdrehzahlbetriebsart beim Arbeiten und/oder in eine solche Betriebsart wechselt, bei der es erforderlich ist, daß die Ventile 9 durch den Hochdrehzahlnocken 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 Nockenfolger 14 und 23 in Eingriff mit den Grundkreisen der Niedrigdrehzahl- und Hochdrehzahlnocken 21, 22 sind, die Vor­ belastung der Rückholfeder überwindet, und die Kolben 33, 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 derselbe relativ zu dem Ventilbetätigungshebel 1 bewegen kann. Unter diesen Bedingungen wird der Ventilbetätigungshebel 1 unter der Einwirkung des Hochdrehzahlnockens 22 anstelle des Niedrigdrehzahlnockens 21 verschwenkt, und die Hubgröße und/oder die Ventilsteuerzeiten der Ventile 9 werden durch das Profil des Hochdrehzahlnockens 22 bestimmt.

Wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine auf eine Niedrigdrehzahlbetriebsart zurück­ geführt wird, wird der in der Steuerkammer 37 herrschende Druck herabgesetzt, und die Rückholfeder 38 kann die drei axial fluchtenden Kolben 33, 31 und 34 in die Positionen zurückdrücken, die in Fig. 3 gezeigt sind, wenn die Nockenfolger 14, 23 beide in Eingriff mit den Grundkreisen der Nocken 21, 22 sind. Unter diesen Bedingungen wird die Größe der Schwenkbewegung des Ventilbetätigungshebels durch das Zusammenar­ beiten zwischen dem Niedrigdrehzahlnocken 21 und dem Niedrigdrehzahlnockenfolger (Rolle 14) bestimmt. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise der Hochdrehzahlno­ ckenfolger derart ausgelegt, daß dieser lediglich eine hin- und hergehende Bewegung in der Bohrung 16 ausführt.

Mit dieser Auslegung ist es möglich, daß man das Abtriebsdrehmoment der Brennkraft­ maschine mit hohen Werten sowohl während der Niedrigdrehzahlbetriebsart als auch der Hochdrehzahlbetriebsart der Brennkraftmaschine aufrechterhalten kann.

Da die drei Kolben 31, 33 und 34 in Anlageberührung miteinander bei ansteigendem Druck in der Steuerkammer auf einen Wert sind, bei dem die Vorbelastung der Rückhol­ feder 38 überwunden wird und die drei Bohrungen in fluchtgerechter Ausrichtung zuein­ ander kommen, können sich die Kolben schnell in die zugeordneten Arretierstellungen bewegen. Daher hat die vorstehend beschriebene Auslegung ein gutes Ansprechver­ halten, insbesondere im Vergleich gegenüber der bekannten Auslegungsweise.

Ferner ist die Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungs­ form einfach und kompakt. Es wird nämlich der Zwischenraum zwischen Ventilbetäti­ gungshebelachse 3 und den Ventilen 9 genutzt, um die drei Kolben und die Steuerkam­ mer 37 vorzusehen und die hin- und hergehend bewegliche Hochdrehzahlnockenfol­ gereinrichtung 2 sowie die Totgangfeder 15 anzuordnen. Da der Hochdrehzahlnocken­ folger relativ klein bemessen ist, kann man eine relativ schwache Totgangfeder 15 einsetzen, und hierdurch werden die Reibungsverluste herabgesetzt, die sich zwischen dem Hochdrehzahlnocken und dem zweiten Nockenfolger 23 während des Betriebs der Brennkraftmaschine im Niedrigdrehzahlbetrieb ergeben.

Selbst wenn die Auslegung des zweiten Nockenfolgers dem Ventilbetätigungshebel 1 in unnötiger Weise eine zusätzliche Masse während den Betriebsarten der Brennkraftma­ schine im Niedrigdrehzahlbetrieb verleiht, ist jedoch die Geschwindigkeit, mit der die Ventile 9 geöffnet und geschlossen werden, relativ niedrig, so daß sich keine nachteiligen Auswirkungen auf die Ventilbetätigungscharakteristika ergeben.

Ferner kann die Anordnung des Ventilbetätigungshebels nach der ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Einheit vorgesehen sein, die sich dann an der Ventilbetäti­ gungshebelachse 3 anordnen läßt. Die Genauigkeit, mit der die Rolle 14 und der zweite Nockenfolger 23 auf den zugeordneten Ventilbetätigungshebeln angeordnet sind, läßt sich überprüfen und/oder einstellen, bevor die Einheit dann schließlich am Zylinderkopf angebracht wird. Hierdurch läßt sich der Arbeitsaufwand reduzieren, der sonst erforder­ lich 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 wer­ den, bis beide Ventilbetätigungshebel am Zylinderkopf angebracht sind. Die Tatsache, daß die Totgangfeder 15 keinen Sitz am Zylinderkopf an sich benötigt, vereinfacht zu­ sätzlich die Auslegung des Zylinderkopfs an sich, und hierdurch lassen sich die Monta­ geschritte reduzieren.

Nachstehend wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform näher erläutert.

In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Ausführungsform weist die Hochdrehzahlnockenfolgereinrichtung 2' eine im Querschnitt viereckförmige Ausnehmung 51 auf, in der ein kolbenähnliches Teil 223 in Form eines viereckförmigen Blockes hin- und hergehend beweglich angeordnet ist. Die obere Fläche des blockförmi­ gen Teils 223 ist mit einer gekrümmten Nockenfolgerfläche 224 versehen. Der Grund der Ausnehmung 51 ist stufenförmig derart ausgebildet, daß das untere Ende einer Tot­ gangfeder 15' aufgenommen werden kann. Das Teil 223 ist mit einer 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 desselben bündig zu den Seitenwänden des Teils 223 sein können. Die Kolben 34', 35' sind hin- und hergehend beweglich in koaxial ausgerichteten Bohrungen angeordnet. Die außen­ liegenden Enden dieser Kolben sind ebenfalls eben.

Die Arbeitsweise dieser bevorzugten Ausführungsform stimmt mit jener der ersten bevor­ zugten Ausführungsform überein.

Nachstehend wird eine dritte bevorzugte Ausführungsform näher erläutert.

In den Fig. 7 und 8 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform gezeigt. Diese bevorzugte Ausführungsform ist in ihren Grundzügen ähnlich den beiden vorstehend beschriebenen und unterscheidet sich im wesentlichen durch die Lage der Totgangfeder 15 und die Flä­ che, die schließlich mit dem Hochdrehzahlnocken zusammenarbeitet, wobei diese be­ züglich einander versetzt angeordnet sind. Die Hochdrehzahlnockenfolgereinrichtung ist auf die in Fig. 8A gezeigte Weise ausgelegt. Hierdurch ergibt sich eine Platzersparnis, und es las­ sen sich die Abmessungen des hin- und hergehend beweglichen Teils reduzieren, an dem die Hochdrehzahlnockenfolgerfläche ausgebildet ist.

Nachstehend wird eine vierte bevorzugte Ausführungsform näher erläutert.

In Fig. 9 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Rolle 14 in der Mitte des Ventilbetätigungshebels angeordnet, und zwei Hochdreh­ zahlnockenfolger 61, 62 (Hochdrehzahlnockenfolger) sind in Bohrungen angeordnet, die jeweils auf einer Seite der Rolle liegen. Bei dieser Ausführungsform haben die Nocken­ folger Auslegungsformen, die im wesentlichen mit jenen übereinstimmen, die in Fig. 5 gezeigt sind. Die beiden Steuerkammern sind einzeln mit den Ölvorratsräumen oder den Leitungen 65 und 66 in Verbindung, die in der Ventilbetätigungshebelachse 3 ausgebildet sind. Bei dieser Auslegung können die beiden Hochdrehzahlnockenfolger einzeln an Ort und Stelle festgelegt und derart angeordnet werden, daß sie mit Hochdrehzahlnocken zusammenarbeiten, die unterschiedliche Profile haben. Beispielsweise ist es bei diesen bevorzugten Ausführungsformen möglich, die Auslegung für die Rolle 14 derart zu tref­ fen, daß sie mit einem Nocken zusammenarbeitet, der ein Profil hat, welches einen klei­ nen Hub hat und die Ventile zeitlich gesteuert insbesondere für den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine öffnet. Einer der Hochdrehzahlnockenfolger kann so beschaffen sein, daß dieser mit einem Nocken zusammenarbeitet, der ein Profil hat, das für den Hochbelastungsbetrieb bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine geeignet ist, wäh­ rend der zweite Nockenfolger derart ausgelegt ist, daß dieser mit einem Nocken zusam­ menarbeitet, der derart profiliert ist, daß dieser für den Hochdrehzahl/Hochbelastungsbetrieb der Brennkraftmaschine geeignet ist.

Nachstehend wird eine fünfte bevorzugte Ausführungsform näher erläutert.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine fünfte bevorzugte Ausführungsform. Diese Auslegung ist ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform und unterscheidet sich von die­ ser dadurch, daß einer der Kolben (beispielsweise der Kolben 74) auch doppelt wie die Lagerrolle 14 vorgesehen ist. Die Bohrungen 72, 75, 76, 77 in denen die Kolben 71, 73, 74 angeordnet sind, sind derart ausgebildet, daß sie im wesentlichen parallel zu der Ven­ tilbetätigungshebelachse 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 72 aufgenommen, die in dem schaftähnlichen Abschnitt 69 ausgebildet ist, welche sich von dem viereckförmigen Kopfabschnitt 68 nach unten erstreckt, an dem die Nockenfolgerfläche gebildet ist. Ein dritter Kolben 73 ist in der dritten Bohrung 75 aufgenommen. Ein Ende dieses Kolbens 73 liegt zu einer Steuerkammer 78 frei.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerkammer 78 in einer Verlängerung 82 ausgebildet, die von einer Seite des Ventilbetätigungshebels 1 seitlich nach außen vorsteht. Ein Durchgang 83 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Steuerkammer und einem Durchgang her, der in der Ventilbetätigungshebelachse 3 ausgebildet ist. Da die Bewegung der drei Kolben nur auftritt, wenn beide Nockenfolger 14, 68 in Eingriff mit den Grundkreisen des Niedrigdrehzahl- und des Hochdrehzahlnockens sind, ist die auf den Kolben/den Schaft 74 wirkende Belastung relativ gering, und es tritt ein geringer Rei­ bungswiderstand bei der Axialbewegung desselben auf. Daher erhält man auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform ein sehr gutes Ansprechver­ halten auf die Druckbeaufschlagung in der Steuerkammer 78.

Die Rückholfeder 79 ist in einem schalenförmigen Teil 81 aufgenommen, das auf einem Vorsprung mittels einer Gewindeverbindung aufgenommen und dort festgelegt ist, der an der Seite des Ventilbetätigungshebels 1 ausgebildet ist. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Kolben in die gewünschte Stelle eingesetzt werden können und daß dann der Satz, umfassend die Kappe und die Feder, in die gewünschte Stelle gebracht werden kann. Zusätzlich zu einer Vereinfachung der Montage hat diese Auslegung eine verminderte Anzahl von Teilen zur Folge.

Nachstehend wird eine sechste bevorzugte Ausführungsform näher erläutert.

In den Fig. 12 und 13 ist eine sechste bevorzugte Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Auslegung hat der Hochdrehzahlnockenfolger 86 eine solche Anordnung, daß dieser im Schatten der Nockenwelle 85 liegt, während die Rolle 14, die als Niedrigdrehzahlno­ ckenfolger wirkt, geringfügig hinter der Nockenwelle liegt und näher zu der Ventilbetäti­ gungshebelachse 3 liegt. Die Rolle 14 ist an einer Achse 93 gelagert, die mittels eines kraftschlüssigen Sitzes in einer Bohrung angeordnet ist, die in dem Ventilbetätigungshe­ bel 1 ausgebildet ist. Der Hochdrehzahlnockenfolger hat eine viereckförmige, mit einem Kopf versehene, 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 parallel zu der Ventilbetätigungshebelachse 3 sind. Die Rückholfeder ist bei diesem Beispiel in einer entlüfteten Ausnehmung untergebracht, die in einem kappen­ ähnlichen Teil auf einer Seite des Ventilbetätigungshebels 1 ausgebildet ist.

Hydraulische Spielnachstelleinrichtungen 95 sind an den vorderen Ecken des Ventilbetä­ tigungshebels 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 Ventil­ betätigungshebelachse aufgenommen ist, erstreckt sich in Richtung nach vorne zu der ersten Spielnachstelleinrichtung, und dann erstreckt er sich über den vorderen Rand des Ventilbetätigungshebels zu der zweiten entsprechenden Spielnachstelleinrichtung. Der Durchgang 96 ist derart ausgelegt, daß er unter der Kolbenbohrung 89 durchgeht.

Ein zweiter Durchgang 90 geht von der Ventilbetätigungshebelachsenbohrung aus, unter der Achse 93 vorbei und dann zu der Vorderseite der Ausnehmung, in der die Rolle an­ geordnet ist, und geht dann zu der Steuerkammer, die am Ende der Kolbenbohrung 87 gebildet wird. Obgleich die Auslegung der Durchgänge nicht näher dargestellt ist, die in der Ventilbetätigungshebelachse 3 vorgesehen sind, so ist die Auslegung dennoch derart getroffen, daß die Durchgänge 90 und 96 mit gesonderten Drücken beaufschlagbar sind.

Claims (6)

1. Ventilbetätigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf,
mindestens einem Tellerventil (9), das dem Zylinderkopf zugeordnet ist,
einer Ventilbetätigungshebelachse (3), die am Zylinderkopf gelagert ist,
einem Ventilbetätigungshebel (1), der schwenkbeweglich an der Ventilbetäti­ gungshebelachse (3) gelagert ist und mit dem zumindest einen Tellerventil (9) im Eingriff steht,
einem ersten Nockenfolger (14), der am Ventilbetätigungshebel (1) gelagert ist, und der mit einem ersten Nocken (21) einer Nockenwelle (20) zum Erzeugen ei­ nes ersten Ventilhubes des zumindest einen Tellerventils (9) im Eingriff steht,
zumindest einem zweiten Nockenfolger (23), der am Ventilbetätigungshebel (1) gelagert und relativ zum Ventilbetätigungshebel (1) hin- und herbeweglich ist und der mit einem zweiten Nocken (22) der Nockenwelle (20) zum Erzeugen eines zweiten Ventilhubes des zumindest einen Tellerventils (9) im Eingriff steht,
wobei der durch den jeweiligen zweiten Nocken (22) bewirkte zweite Ventilhub größer ist als der durch den ersten Nocken (21) bewirkte erste Ventilhub,
einer Feder (15), die zwischen dem zweiten Nockenfolger (23) und dem Ventilbe­ tätigungshebel (1) angeordnet ist, um den zweiten Nockenfolger (23) an den zweiten Nocken (22) anzudrücken,
eine hydraulisch gesteuerten Sperreinrichtung (33, 35, 37, 44, 46) für jeden zweiten Nockenfolger (23), die zumindest einen in einer Bohrung verschiebbar angeord­ neten Kolben aufweist,
wobei in einer ersten Stellung des Kolbens eine Relativbewegung zwischen dem jeweiligen zweiten Nockenfolger (23) und dem Ventilbetätigungshebel (1) ermög­ licht und in einer zweiten Stellung des Kolbens die Relativbewegung verhindert ist, wobei die erste Stellung des Kolbens einem ersten Zustand der Sperreinrichtung und die zweite Stellung des Kolbens einem zweiten Zustand der Sperreinrichtung entspricht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Nockenfolger (14) und der zumindest eine zweite Nockenfolger (23) zwi­ schen der Ventilbetätigungshebelachse (3) und einem Ende des Ventilbetäti­ gungshebels (1), das mit dem zumindest einen Tellerventil (9) im Eingriff steht, angeordnet sind,
und jede hydraulische Sperreinrichtung drei Bohrungen (32, 35, 36) aufweist,
wobei eine der Bohrungen im jeweiligen zweiten Nockenfolger (23) und die beiden anderen jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Nockenfolgers (23) im Ventil­ betätigungshebel (1) ausgeformt sind,
wobei die drei Bohrungen (32, 35, 36) in einem bestimmten Betriebszustand des Ventilbetätigungshebels (1) miteinander fluchten und in jeder Bohrung ein einzel­ ner Kolben (31, 33, 34) angeordnet ist,
wobei die einzelnen Kolben in dem ersten Zustand der Sperreinrichtung in den entsprechenden Bohrungen aufgenommen sind und in dem zweiten Zustand der Sperreinrichtung mindestens zwei Kolben in die benachbarten Bohrungen hinein­ reichen,
und die Kolben (31, 33, 34) durch eine Rückstellfeder (38) in eine erste Stellung der Kolben, die dem ersten oder dem zweiten Zustand der Sperreinrichtung entspricht, und durch einen Hydraulikdruck in eine zweite Stellung der Kolben, die dem ent­ sprechenden anderen Zustand des ersten und zweiten Zustand der Sperreinrich­ tung entspricht, verschiebbar sind,
wobei die Rückstellfeder (38) in einer der beiden im Ventilbetätigungshebel (1) ausgeformten Bohrungen aufgenommen ist, und der Hydraulikdruck über die ent­ sprechende andere im Ventilbetätigungshebel (1) ausgeformte Bohrung wirkt.

2. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine zweite Nockenfolger (23) einen Kopfabschnitt (24), der mit dem jeweiligen zweiten Nocken (22) in Eingriff steht, und einen Schaftabschnitt (25) aufweist, der in einer stufenförmigen Bohrung (16) aufgenommen ist, die in dem Ventilbetätigungshebel (1) ausgebildet ist, und daß die den zumindest einen zweiten Nockenfolger (23) jeweils drückende Feder (15) eine Totgangfeder (lost motion spring) ist, die zwischen dem Ventilbetätigungshebel (1) und dem Kopfab­ schnitt (24) angeordnet ist.

3. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Bohrungen sich in einer Richtung erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Ventilbetätigungshebelachse (3) verläuft.

4. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Bohrungen sich in einer Richtung erstrecken, die im wesentlichen pa­ rallel zur Achse der Ventilbetätigungshebelachse (3) verläuft.

5. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nockenfolger eine Rolle (14) aufweist, die drehbar in einem der drei Kol­ ben (74) gelagert ist, derart, daß die äußere zylindrische Oberfläche der Rolle (14) in Eingriff mit dem ersten Nocken (21) ist.

6. Ventilbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die drei Bohrungen (32, 35, 36) der Sperreinrichtung fluchten, wenn der erste und der zumindest eine zweite Nockenfolger (14, 23) in Eingriff mit den Grundkreisen des ersten und des jeweiligen zweiten Nockens (21, 22) sind.