DE4122827C2 - Ventilsteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor nach dem Patenanspruch 1.

Es ist wohlbekannt, daß bei einer Ventilsteuervorrichtung für einen OHC-Motor (OHC: Overhead camshaft) (obenliegende Nockenwelle) ein Ende eines Kipphebels in Berührung mit einem Antriebsnocken steht, und dessen anderes Ende in Berührung mit Ventilschaftenden steht, um in Reaktion auf die Bewegung des Nockens Ventile zu öffnen und zu schließen.

Bei einem derartigen Ventilsystem wurden Einrichtungen vorgeschlagen, um selektiv den Betrieb von Ventilen und Zylindern aubzuschalten, um Brennstoff beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Belastung zu sparen, und um die Ventile wirkungsvoll zu betreiben, um den Lufteinlaß und die Gasabgabe beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu vergrößern.

Fig. 26 der beigefügten Zeichnungen stellt eine Querschnittsansicht dar, die einen Aufbau eines Beispiels für den voranstehend beschriebenen Mechanismus zum Abschalten der Hin- und Herbewegung von Ventilen zeigt. In Fig. 26 befindet sich ein hin- und herbeweglicher Plungerkolben C an einem Abschnitt eines Kipphebels A. Dem Plunger­ kolben C ist eine Stopplatte D zugeordnet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Plungerkolbens C beweglich ist und eine kreisförmige Öffnung Dl in ihrem Zentrum aufweist, wie dies in Fig. 27 dargestellt ist. Der Plungerkolben C paßt durch die Öff­ nung Dl. In Fig. 26 bezeichnet I eine Kipphebelwelle.

Ein Ende der Stopplatte D ist an einen Kolben E gekoppelt, der senkrecht zu der Bewe­ gungsrichtung des Plungerkolbens C oberhalb des Kippzentrums des Kipphebels A gleitbeweglich ist. Der Kolben E wird durch den Druck in einem Ölkanal F angetrieben, der mit einer nicht dargestellten Öldrucksteuerung verbunden ist.

Normalerweise sorgt die Vorspannung der Druckfedern G und H dafür, daß der Plun­ gerkolben C in Richtung auf das Ventilschaftende B vorsteht, und daß der Kolben E verhindert, daß das Zentrum der kreisförmigen Öffnung Dl der Stopplatte P auf eine Achse des Plungerkolbens C ausgerichtet ist. Dementsprechend ist aus der JP 57-86512 A bzw. dem zugehörigen Abstract, Patents Abstracts of Japan, M-155, September 11, 1982, Vol. 6, Nr. 178, eine solche Ventilsteuervorrichtung für Kraftfahrzeugmotoren bekannt. Diese soll das Einlaßventil vor dem Auslaßventil abschalten, um in einem Zylinder des Kraftfahrzeugmotors Überlastsituationen zu vermeiden.

Bei der voranstehend beschriebenen Anordnung veranlaßt Öl unter Druck von der Öldrucksteuerung den Kolben E beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit und beim Fahren mit niedriger Belastung dazu, gegen die Vorspannung der Druckfeder H nach rechts zu gleiten, wie dies in Fig. 28 gezeigt ist. In Reaktion auf den Kolben E wird die Stopplatte D nach rechts bewegt, wodurch die kreisförmige Öffnung Dl der Stopplatte D zu der Achse des Plungerkolbens C ausgerichtet ist. Wird der Kipphebel A durch den Ventilantriebsnocken gekippt (um einen Winkel 9, der in Fig. 28 gezeigt ist), so wird die Kippbewegung des Hebels A nicht an den Plungerkolben C weitergegeben. Daher erfolgt keine Hin- und Herbewegung des Ventilschaftendes B, wodurch verhindert wird, daß die Ventile geöffnet und geschlossen werden.

Bei dem voranstehend beschriebenen Aufbau befinden sich der Ventilantriebsmecha­ nismus ebenso wie der Plungerkolben C zur Hin- und Herbewegung des Ventilschaftes an dem Kippabschnitt, der weit von der Basis des Kipphebels entfernt ist. Daher liegt am Kippabschnitt des Kipphebels ein hohes Gewicht vor, welches die träge Masse ver­ größert und dazu fährt, daß der Kipphebel verhältnismäßig langsam bezüglich einer wirksamen Betätigung der Ventile beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit ist.

Da verschiedene Bauteile an dem Kippabschnitt des Kipphebels angebracht sind, wird der Kippabschnitt notwendigerweise kompliziert. Wird diese Anordnung bei einem Ventilsystem für einen DOHC-Motor eingesetzt (DOHC: Double Overhead Camshaft) (doppelte obenliegende Nockenwelle), bei welcher Ventile Seite an Seite angeordnet sind, so ist es unmöglich, das hauptsächliche Ziel der Reduzierung von Brennstoffkosten und der Verbesserung des Wirkungsgrades für den Lufteinlaß und den Gasausstoß zu erreichen, da kein Platz für einen voranstehend beschriebenen Mechanismus vorhanden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Bereitstellung einer Ventil­ steuervorrichtung, die einfach ausgestaltet ist und den Ventilbetätigungszeitpunkt der Ventile beim Fahren mit hoher Drehzahl verbessert.

Die Aufgabe wird durch eine Ventilsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 10.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die träge Masse des Kipphebels zu verrin­ gern, um so Brennstoffkosten zu verringern und die Steuerung der Öffnung und des Schließens der Ventile während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern.

Eine selektive Betätigung des Hochdrehzahlnockens oder des Niederdrehzahlnockens kann eine hohe Motorausgangsleistung in dem gesamten Drehzahlbereich des Motors sichern.

Darüber hinaus führt der einfache Aufbau zu einer Kostenersparnis bei der Herstellung der Ventilsteuervorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht, teilweise im Querschnitt, einer Ventilsteuervor­ richtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung, eingesetzt bei einem DOHC-Motor;

Fig. 2 eine Aufsicht in Richtung 2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Perspektivansicht, teilweise im Querschnitt, einer bei einem OHC- Motors eingesetzten Ventilsteuervorrichtung;

Fig. 4 eine Aufsicht aus der Richtung 4 von Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 1;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht in vergrößertem Maßstab eines Hauptteils des in Fig. 5 gezeigten Aufbaus;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 6;

Fig. 8 und 9 Blockschaltbilder mit einer Darstellung der Öldrucksteuerungen, die bei dem Hauptteil der Ventilsteuervorrichtung von Fig. 1 verwendet wer­ den;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 6 mit einer Darstellung eines geänderten Beispiels für den Hauptteil von Fig. 1;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11-11 von Fig. 10;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 10 mit einer Darstellung des Be­ triebsablaufs bei einem abgeänderten Beispiel;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13-13 von Fig. 12;

Fig. 14 eine Perspektivansicht, teilweise im Querschnitt, einer Ventilsteuervor­ richtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 15 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung mit einer Darstellung eines Hauptteils der Ventilsteuervorrichtung von Fig. 14;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht entlang Linie 16-16 von Fig. 15;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht entlang der Axialrichtung einer Kipphebelwelle von Fig. 14;

Fig. 18 u. 19 Blockschaltbilder mit einer Darstellung der Öldrucksteuerungen für den in Fig. 14 gezeigten Hauptteil;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung des Betriebs des Haupt­ teils von Fig. 14;

Fig. 21 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 21-21 von Fig. 20;

Fig. 22 eine Ansicht ähnlich Fig. 20 mit einer Darstellung eines abgeänderten Beispiels für das Hauptteil von Fig. 14;

Fig. 23 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 23-23 von Fig. 22;

Fig. 24 eine Ansicht ähnlich Fig. 22 mit einer Darstellung des Betriebsablaufs eines abgeänderten Beispiels;

Fig. 25 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 25-25 von Fig. 24;

Fig. 26 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung des Aufbaus einer konven­ tionellen Ventilsteuervorrichtung;

Fig. 27 eine Querschnittsansicht in einer Betrachtung aus der Richtung 27 von Fig. 26;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 26 mit einer Darstellung des Betriebsablaufs der Ventilsteuervorrichtung von Fig. 26; und

Fig. 29 eine Querschnittsansicht, betrachtet aus der Richtung 29 von Fig. 28.

Unter Bezug auf die Fig. 1-13 wird nachstehend eine Ventilsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Ventilsteuervorrichtung 1 eine Nockenwelle 2 und eine Kipphebelwelle 3 auf, die beide drehbar auf einem Motorgehäuse angebracht sind. Auf der Nockenwelle 2 ist ein Ventilantriebsnocken 4 befestigt.

Die Kipphebelwelle 3 weist ein Paar Hauptkipphebel 5 auf, und einen Nebenkipphebel 6, der zwischen den Hauptkipphebeln 5 angeordnet ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Jeder Hauptkipphebel ist an einem Ende mit der Kipphebelwelle 3 beispielsweise über einen Keilnutanschluß verbunden. Das andere Ende, also der Kippabschnitt, jedes Hauptkipphebels ist einem Schaftende eines Einlaßventils 7 zugeordnet.

Der Nebenkipphebel 6 ist an einem Ende drehbar auf der Kipphebelwelle 3 an­ gebracht. Der Nebenkipphebel 6 weist auf seinem Kippabschnitt eine Rolle 8 auf.

Wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, ist der Kippabschnitt des Nebenkipphebels 6 mit einem Hebelabschnitt 6A neben dem Abschnitt zum Halten der Rolle 8 versehen. Der Hebel 6A befindet sich in Berührung mit einem Plungerkolben 11 an einem Ende einer Totgangsfeder 10, die auf einem Zylinderkopf 9 angebracht ist, und ist so vorgespannt, daß er im Uhrzeigersinn beweglich ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wodurch die Rolle 8 dazu veranlaßt wird, in Druckberührung mit dem Ventilantriebsnocken 4 zu kommen.

Der Nebenkipphebel 6 weist eine Eingriffsöffnung 6B auf seiner Umfangsoberfläche auf, in welcher ein nachstehend beschriebener Kupplungskolben sich nach oben und unten bewegt.

Ein Ölkanal 3A ist axial im Zentralabschnitt der Kipphebelwelle 3 ausgebildet, wie in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist. In der Kipphebelwelle 3 ist eine Durchgangsöffnung 3B ausgebildet in einer Position, die der Eingriffsöffnung 6B des Nebenkipphebels ent­ spricht, und liegt senkrecht zu dem Ölkanal 3A. Wie in Fig. 6 gezeigt, fallen das Zentrum der Durchgangsöffnung 3B und das Zentrum der Eingriffsöffnung 6B zusammen, wenn der Basiskreis des Ventilantriebsnockens 4 in Gleitberührung mit der Rolle 8 kommt. Die Durchgangsöffnung 3B weist einen Abschnitt 3c großen Durchmessers auf, der mit dem Ölkanal 3A verbunden ist.

Ein Kupplungskolben 12 ist so in der Durchgangsöffnung 3B angeordnet, daß er zur Eingriffsöffnung 6B hin und von dieser weg beweglich ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird dem Kupplungskolben 12 normalerweise eine Vor­ spannung nach unten gegeben durch eine Druckfeder 13, so daß sich sein Kopf in der Durchgangsöffnung 3B befindet. Die Druckfeder 13 ist in der Durchgangsöffnung 3B zwischen einem Flansch 12A an dem Boden des Kupplungskolbens 12 und einer Stütze in der Kipphebelwelle 3 angeordnet.

Bei der voranstehenden Ausführungsform bilden die Eingriffsöffnung 6B des Neben­ kipphebels, die Durchgangsöffnung 3B der Kipphebelwelle, der Kupplungskolben 12 und die Druckfeder 13 eine erste Eingriffseinrichtung.

Ein Auslaßweg der Ölsteuerung 14 ist mit dem Ölkanal 3A der Kipphebelwelle 3 verbunden, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Die Öldrucksteuerung 14 steuert den Druck in dem Ölkanal 3A entsprechend einem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges, und weist als Hauptteile elektromagnetische Magnet­ spulventile 14A auf sowie Steuereinheiten 14B auf.

Jedes Magnetventil 14A weist drei Wege auf, nämlich einen Weg von einer Hochdruck­ ölpumpe 15, einen Rückströmweg mit Atmosphärendruck, und einen Weg zu dem Ölkanal 3A in der Kipphebelwelle 3. Im normalen Zustand, also wenn es nicht aktiviert ist, befindet sich das Magnetventil 14A in einer ersten Position, um Öl von dem Ölkanal 3A dem Rückströmweg zuzuführen. In Fig. 8 ist das Magnetventil 14A weggelassen, welches dem Fahrzustand mit hoher Drehzahl zugeordnet ist.

Da der Druck in dem Ölkanal 3A niedrig gehalten wird, bleibt der Kupplungskolben 12 weg von der Eingriffsöffnung 6B wegen der Vorspannung der Druckfeder 13, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Steuereinheit 14B umfaßt beispielsweise einen Mikrocomputer. Ein Motordrehzahl­ sensor 16, ein 0₂-Sensor 17 zur Bestimmung eines Luft-Brennstoffverhältnisses, und Nachweissensoren für den Fahrzustand einschließlich eines Drosselklappen-Positions­ sensors 18 sind mit Eingabeeinheiten der Steuereinheit 14B verbunden. Die Steuereinheit 14B unterscheidet zwischen Fahren mit niedriger und hoher Drehzahl und (unter­ schiedlichen) Belastungen entsprechend Daten, die von diesen Sensoren geliefert wer­ den, und gibt Antriebssignale an die Magnetventile 14A aus.

Wenn eines der Magnetventile 14A aktiviert wird, um eine zweite Position einzuneh­ men, so wird Öl von der Hochdruckölpumpe 15 dem Ölkanal 3A zugeführt, um den Druck in den Ölkanal 3A zu erhöhen.

Bei der voranstehenden Ausführungsform bilden der Ölkanal 3A, die Hochdruck­ ölpumpe 17 und die Öldruckeinstelleinrichtung 14 eine Antriebseinrichtung.

Wenn die Öldrucksteuerung 14 feststellt, daß Eingangsdaten wie beispielsweise die Motordrehzahl, das Luft-Brennstoffverhältnis, und die Gaspedalöffnung die Erforder­ nisse zum Antrieb der Lufteinlaßventile 7 erfüllen, so wird eines der Magnetventile 14A aktiviert. Wenn es aktiviert ist, wird das Magnetventil 14A von der in Fig. 8 gezeigten Position in die in Fig. 9 gezeigte Position umgeschaltet, um das Öl dem Ölkanal 3A von der Hochdruckölpumpe 15 aus zuzuführen, wodurch der Druck in dem Ölkanal 3A erhöht wird.

In diesem Zustand fließt Öl von dem Ölkanal 3A zu dem Abschnitt 3C großen Durch­ messers des Durchgangsloches 3B und um den Flansch 12A herum und erreicht schließlich die untere Oberfläche des Flansches 12A. Daher wird der Kupplungskolben 12, der sich normalerweise in der Position befindet, die durch die doppelt gepunktete­ gestrichelte Linie in den Fig. 6 und 7 angedeutet ist, nach oben gedrückt und erreicht die Position, in welcher der Kopf des Kupplungskolbens 12 in die Eingriffsöffnung 6B des Nebenkipphebels 6 vorspringt, wie dies durch die durchgezogene Linie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Daher sind die Kipphebelwelle 3 und der Nebenkipphebel 6 gekoppelt.

Der Nebenkipphebel 6 wird durch den Ventilantriebsnocken 4 angetrieben, um die Antriebskraft auf den Hauptkipphebel 5 über die Kipphebelwelle 3 zu übertragen, wodurch die Einlaßventile 7 hin- und herbewegt werden.

Die Kipphebelwelle 3 steuert die Übertragung der Antriebskraft von dem Nocken 4 auf den Hauptkipphebel 5, um die Ventile anzutreiben.

Bei der voranstehenden Ausführungsform befindet sich die Einrichtung zum Steuern der Übertragung der Antriebskraft zwischen der Kipphebelwelle 3 und dem Nebenkipphebel 6, so daß sich das Ventilsystem sowohl bei einem DOHC-Motor als auch einem OHC- Motor einsetzen läßt, was mehr Freiheit beim Entwurf des Ventilsystems bietet. Weiter­ hin ist der Kupplungskolben so ausgebildet, daß er nur dann eine Bewegung nach oben oder unten durchführt, wenn die Rolle in Berührung mit dem Basiskreis des Nockens kommt. Ansonsten wird der Kupplungskolben nicht zu einer Bewegung ver­ anlaßt, so daß die Antriebskraft nicht unzureichend übertragen oder unterbrochen wird.

Bei der voranstehenden Beschreibung wird angenommen, daß der Kupplungskolben normalerweise in Durchgangsöffnung der Kipphebelwelle verbleibt. Andererseits ist es möglich, daß sich der Kopf des Kupplungskolbens im Normalzustand in der Eingriffs­ öffnung des Nebenkipphebels befindet.

Fig. 10 bis 13 sind Querschnittsansichten mit einer Darstellung des Kupplungskolbens, dessen Kopf normalerweise in der Eingriffsöffnung des Nebenkipphebels angeordnet ist.

Fig. 10 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 1. Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist die Eingriffs­ öffnung 6B auf der Oberfläche des Nebenkipphebels 6 in der Position ausgebildet, die dem oberen Teil der Durchgangsöffnung 3B entspricht. Eine Aufnahme ist an dem oberen Ende der Eingriffsöffnung 6B ausgebildet und weist einen größeren Durch­ messer auf als die Eingriffsöffnung 6B. Ein Deckel 19 ist in der Aufnahme durch Verstemmen befestigt.

Der Kupplungskolben 20 weist einen Ölweg 20A auf, dessen eines Ende mit dem Ölkanal 3A in Verbindung steht, und dessen anderes Ende an dem oberen Abschnitt des Kupplungskolbens unter dem Deckel 19 offen ist. Weiterhin weist der Kupplungs­ kolben 20 einen zylindrischen Abschnitt 20B an seinem Boden auf. Der zylindrische Abschnitt 20B ist nach unten offen und oben geschlossen. In dem zylindrischen Ab­ schnitt 20B ist die Druckfeder 22 auf der Federaufnahme 21 angeordnet, die an der inneren Lagerfläche des Kipphebels 6 abgestützt ist.

Daher wird der Kupplungskolben 20 durch die Druckfeder 22 so vorgespannt, daß sein Kopf in die Öffnung 6B hin vorspringt.

In Fig. 10 dienen die Öffnungen im Nebenkipphebel 6 und der Federaufnahme 21 zur Be- und Entlüftung des Federraumes 20B.

In der ersten Ausführungsform umfaßt die zweite Eingriffseinrichtung die Eingriffsöff­ nung 6B des Nebenkipphebels 6, die Durchgangsöffnung 3B der Kipphebelwelle 3, den Kupplungskolben 20, und die Druckfeder 22.

Bei dieser Anordnung verbleibt der Kopf des Kupplungskolbens 20 in der Eingriffsöff­ nung 6B, wenn der Öldruck in dem Ölkanal 3A nicht erhöht wird. Daher bleiben die Kipphebelwelle 3 und der Nebenkipphebel 6 gekuppelt und werden durch den Nocken angetrieben, um die Ventile zu öffnen und zu schließen. Die Kipphebelwelle 3 und der Nebenkipphebel 6 nehmen diese Lage beim Fahren mit hoher als auch niedriger Dreh­ zahl ein.

Wenn der Druck in dem Ölkanal 3A erhöht wird, so wird das druckbeaufschlagte Öl dem Ölweg 20A in dem Kupplungskolben 20 zugeführt, und durch die Öffnung in der Stirnseite des Kupplungskolbens 20 ausgestoßen, wodurch der Kupplungskolben 20 gegen die Vorspannung der Druckfeder 22 abgesenkt wird. Dann wird der Kupplungs­ kolben 20 in die Position bewegt, in welcher sein Kopf sich in der Durchgangsöffnung 3B befindet, wodurch die Übertragung der Antriebskraft zwischen der Kipphebelwelle 3 und dem Nebenkipphebel 6 unterbrochen wird.

Dieser Zustand entspricht einer Zylinderabschaltung, da der Hauptkipphebel nicht durch den Antriebsnocken angetrieben wird.

Eine Ventilsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Fig. 14 bis 25 beschrieben.

Die Ventilsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß sie einen Mechanismus zum Steuern des Betätigungszeitpunkts für das Öffnen oder Schließen der Ventile während des Fahrens mit hoher oder niedriger Drehzahl aufweist sowie für eine selektive Ventilabschaltung während des Fahrens mit niedriger Drehzahl aufweist.

Fig. 14 zeigt eine Ventilsteuervorrichtung 30 für einen DOHC-Motor. Die Ventil­ steuervorrichtung 30 weist eine Nockenwelle 32 und eine Kipphebelwelle 33 auf, die drehbar auf einem Motorgehäuse gelagert sind. Die Nockenwelle 32 weist einen Nieder­ drehzahlnocken 34 mit einem kleinen Hub und einen Hochdrehzahlnocken mit einem großen Hub auf, die beide fest auf der Nockenwelle 32 angebracht sind.

Die Kipphebelwelle 33 umfaßt einen Hauptkipphebel 36 und ein Paar Nebenkipphebel 37, 38.

Der Hauptkipphebel 36 ist mit der Kipphebelwelle 33 an seiner Basis beispielsweise durch Keilnutanschluß gekuppelt, und befindet sich in Berührung mit Ventilschaftenden von Einlaßventilen 39 an seinem anderen Ende (dem Kippabschnitt), zum Beispiel.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, sind die Basisteile der Nebenkipphebel 37, 38 drehbar auf der Kipphebelwelle 33 gelagert. Rollen 40 sind auf den Kippabschnitten der Nebenkipp­ hebel 37, 38 angebracht.

Kippabschnitte der Nebenkipphebel 37, 38 weisen Hebelabschnitte 37A, 38A neben den Halterungen für die Rollen 40 auf. Der Hebelabschnitt 37A steht in Berührung mit einem Plungerkolben 43 an einem Ende einer Totgangsfeder 42, die im Zylinderkopf 41 abgestützt ist und ist so vorgespannt, daß er sich im Uhrzeigersinn bewegt (Fig. 16) wodurch die Rolle 40 dazu veranlaßt wird, in Druckberührung mit dem Nocken zu gelangen.

Die Nebenkipphebel 37, 38 weisen Eingriffsöffnungen 37B bzw. 38B auf ihren äußeren Umfangsoberflächen auf, wie in Fig. 17 gezeigt. In diesen Eingriffsöffnungen 37B und 38B sind nachstehend beschriebene Kupplungskolben nach oben und unten beweglich.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, ist der Ölkanal 33A axial in der Kipphebelwelle 33 ausge­ bildet. In dem Ölkanal 33A sind Durchgangsöffnungen 33B an Positionen ausgebildet, die den Eingriffsöffnungen 37B, 38B entsprechen, und liegen senkrecht zu dem Ölkanal 33A, wie in Fig. 16 gezeigt. Die Durchgangsöffnungen 33B sind axial zu den Ein­ griffsöffnungen 37B, 38B ausgerichtet, wenn die Basiskreise der Nocken 34, 35 in Berührung mit den Rollen 40 gelangen.

Die Kupplungskolben 44 sind in den Durchgangsöffnungen 33B so angeordnet, daß sie in die Öffnung 37B bzw. 38B hineinbewegbar und herausbewegbar sind.

Normalerweise ist jeder Kupplungskolben 44 durch eine Druckfeder 45, die zwischen dem Flansch des Kupplungskolbens und einem Stützteil in der Kipphebelwelle 33 angeordnet ist, nach unten vorgespannt, so daß sich der Kopfabschnitt des Kupplungs­ kolbens 44 in den Durchgangsöffnungen 33B befindet.

Bei der zweiten Ausführungsform bilden die Eingriffsöffnungen 37B, 38B der Neben­ kipphebel 37, 38, die Durchgangsöffnungen 33B der Kipphebelwelle 33, die Kupp­ lungskolben 44, und die Druckfeder 45 die erste Eingriffseinrichtung.

Ein Auslaßpfad einer in Fig. 18 dargestellten Öldrucksteuerung 46 ist mit dem Ölkanal 33A der Kipphebelwelle 33 verbunden.

Die Öldrucksteuerung 46 steuert den Druck in dem Ölkanal 33A entsprechend dem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges, und weist als hauptsächliche Teile elektromagnetische Magnetspulventile 46A und Steuereinheiten 46B auf.

Bei dieser Ausführungsform werden die Magnetventile 46A für das Fahren mit hoher Drehzahl bzw. das Fahren mit niedriger Drehzahl verwendet. Jedes der Ventile 46A weist einen Weg von der Hochdruckölpumpe 47 auf, einen Rückströmweg mit atmosphärischem Druck, und einen Weg zu dem Ölkanal 33A in der Kipphebelwelle 33. Normalerweise ist jedes Magnetventil 46A auf eine erste Position eingestellt, so daß Öl von dem Ölkanal 33A dem Rückströmweg zugeführt wird. Das Magnetventil 46A für das Fahren mit hoher Drehzahl ist in Fig. 18 weggelassen.

Da der Druck in dem Ölkanal 33A niedrig gehalten wird, werden daher die Kupplungs­ kolben 44 durch die Druckfedern 45 vorgespannt, so daß sie von den Eingriffsöff­ nungen 37B, 38B freikommen.

Die Öldrucksteuerung 46B weist beispielsweise einen Mikrocomputer auf. An Ein­ gabeeinheiten der Steuerung 46B sind ein Motordrehzahlsensor 48, ein 0₂-Sensor zur Bestimmung des Luft-Brennstoffverhältnisses, und unterschiedliche Sensoren ein­ schließlich eines Drosselklappen-Positionssensors 50 angeschlossen. Die Steuerung 46B unterscheidet zwischen einem Fahren mit hoher oder niedriger Drehzahl und verschiedenen Lastbedingungen entsprechend Daten, die von diesen Sensoren einge­ geben werden, und gibt Antriebssignale an eines der elektromagnetischen Magnet­ spulventile 46A aus, die dem Fahren mit hoher und niedriger Drehzahl zugeordnet sind.

Wenn eines der Magnetspulventile 46A aktiviert wird und sich in der zweiten Position befindet, wird daher Öl dem Ölkanal 33A von der Hochdruckölpumpe 47 zugeführt, um den Druck in dem Ölkanal 33A zu erhöhen.

In der zweiten Ausführungsform bilden der Ölkanal 33A und die Hochdruckölpumpe 47 sowie die Öldrucksteuerug 46 die Antriebseinrichtung.

Bei dieser Anordnung wird, wenn die Öldrucksteuerung 46B ein Fahren mit verhält­ nismäßig niedriger Drehzahl feststellt, entsprechend der Motordrehzahl dem Luft- Brennstoffverhältnis und der Gaspedalöffnung, das Magnetventil 46A geöffnet, welches dem Fahren mit niedriger Drehzahl zugeordnet ist, während das Ventil 46A für das Fahren mit hoher Drehzahl in der Normalposition gehalten wird.

Wenn das Magnetventil 46A für das Fahren mit niedriger Drehzahl aktiviert wird, wird es in die Position (Fig. 19) geschaltet, in welcher das unter Druck befindliche Öl dem Ölkanal 33A von der Hochdruckölpumpe 47 zugeführt wird. Andererseits wird das andere Magnetventil 46A für das Fahren mit hoher Drehzahl in der Ausgangsposition gehalten, in welcher das Öl nicht dem Ölkanal 33A zugeführt wird.

Daher wird der Kupplungskolben 44, der dem Fahren mit niedriger Motordrehzahl zugeordnet ist, so betrieben, wie es analog in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, und steht zur Eingriffsöffnung 37B des ersten Nebenkipphebels 37 gegen die Vorspannung der Druckfeder 45 vor, um den ersten Nebenkipphebel 37 mit der Kipphebelwelle 33 zu kuppeln. Daher wird Antriebskraft zwischen dem Nebenkipphebel 37 und der Kipp­ hebelwelle 33 übertragen, um das Öffnen und Schließen der Ventile in Reaktion auf die Bewegung des Nockens 34 für das Fahren mit niedriger Drehzahl zu steuern. Der Kupplungskolben 44 für die Hochdrehzahlseite verbleibt in der Durchgangsöffnung 33B der Kipphebelwelle 33, wie durch die doppelt gepunktete Linie in Fig. 21 gezeigt ist. Die Übertragung der Antriebskraft ist zwischen dem zweiten Nebenkipphebel 38 und der Kipphebelwelle 33, die dem Fahren mit hoher Drehzahl zugeordnet sind, unter­ brochen, so daß der Hochdrehzahlnocken 35 nicht die Ventile steuert.

Wenn die Motordrehzahl erhöht wird und einen Bereich hoher Drehzahl erreicht, so wird das Magnetventil 46A für die Hochdrehzahlseite aktiviert. In diesem Fall ragt der Kupplungskolben 44 für die Hochdrehzahlseite zur Eingriffsöffnung 38B des zweiten Nebenkipphebels 38 vor, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 21 gezeigt ist. Dann sind die Kipphebelwelle 33 und der zweite Nebenkipphebel 38 gekuppelt, so daß zwi­ schen ihnen die Antriebskraft übertragen werden kann. Der Kupplungskolben 44 für die Niederdrehzahlseite wird aus der Eingriffsöffnung 37B des ersten Nebenkipphebels 37 gedrückt und bewegt sich ganz in die Durchgangsöffung 33B der Kipphebelwelle 33.

Daraufhin werden die Ventile durch den Nocken 35 für das Fahren mit hoher Drehzahl gesteuert.

Falls festgestellt wird, daß sich das Kraftfahrzeug mit geringer Belastung und ebenfalls mit geringer Drehzahl bewegt, wird auf der Grundlage von durch den Drosselklappen- Positionssensor eingegebener Daten, so desaktiviert die Steuerung 46B die Magnetventi­ le 46A für abschaltbare Motorzylinder.

Da die Magnetventile 46A dann nicht die Position einnehmen, in welcher das unter Druck befindliche Öl zugeführt wird, wird der Druck in dem Ölkanal 33A der Kipp­ hebelwelle 33 nicht erhöht, so daß die Kupplungskolben 44 durch die Druckfedern 45 so vorgespannt werden, daß sie in den Durchgangsöffnungen 33B bleiben. Keine Antriebskraft wird zwischen den ersten und zweiten Nebenkipphebeln 37, 38 und der Kipphebelwelle 33 übertragen.

Daher werden die Nebenkipphebel 37, 38 nicht durch die Bewegung der Nocken 34, 35 gesteuert, und die Ventile werden abgeschalten, so daß sich einige Zylinder in einem Bereitschaftszustand befinden. Dieser Bereitschaftszustand wird umgeschaltet auf den Betriebszustand, in welchem die Kupplungskolben 44 eine Position abhängig von der Motordrehzahl einnehmen, wenn der Zustand mit geringer Belastung nicht mehr besteht.

Bei der zweiten Ausführungsform kann beim Fahren mit hoher Drehzahl die Über­ tragung der Antriebskraft vom Nebenkipphebel für das Fahren mit niedriger Drehzahl auf den Hauptkipphebel unterbrochen werden. Das Antriebsdrehmoment verringert sich dann und die Ventile können während des Fahrens mit hoher Drehzahl noch wirksamer geöffnet und geschlossen werden.

Bei der voranstehenden Beschreibung wird angenommen, daß sich die Kupplungskolben normalerweise in den Durchgangsöffnungen der Kipphebelwelle befinden. Es ist ebenfalls möglich, daß die Köpfe der Kupplungskolben normalerweise in Eingriff stehen mit den Eingriffsöffnungen der Nebenkipphebel, wie in Fig. 10 bis 13 gezeigt.

Die Fig. 22 bis 25 zeigen die Kupplungskolben, deren Köpfe normalerweise mit den Eingriffsöffnungen der Nebenkipphebel in Eingriff stehen. In den Fig. 22 bis 25 sind den Bauteilen, die identisch zu den Bauteilen der Fig. 14 bis 21 sind, dieselben Bezugs­ ziffern zugeordnet.

Fig. 25 ist eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung eines Aufbaus zur drehbaren Lagerung des ersten Nebenkipphebels 37. Wie in Fig. 21 gezeigt ist eine Eingriffsöff­ nung 37B in einer Position in der Umfangsoberfläche des ersten Nebenkipphebels 37 oberhalb der Durchgangsöffnungen 33B ausgebildet. Eine Aufnahme befindet sich an dem oberen Abschnitt der Eingriffsöffnung 37B und weist einen größeren Durchmesser auf als die Eingriffsöffnung 37B. Ein Deckel 51 ist an der Aufnahme mittels Ver­ stemmen befestigt.

Der Kupplungskolben 52 weist einen Ölweg 52A auf, dessen eines Ende mit dem Ölkanal 33A in Verbindung steht, und dessen anderes Ende sich zum Deckel 51 hin öffnet, und weist ein zylindrisches Teil 52B auf, welches oben geschlossen und unten geöffnet ist. Eine Druckfeder 54 befindet sich in dem zylindrischen Teil 52B in einer Position oberhalb einer Federaufnahme 53, die auf der inneren Lagerfläche des ersten Nebenkipphebels 37 abgestützt ist.

Daher wird der Kupplungskolben 52 durch die Druckfeder 54 so vorgespannt, daß sein Kopf in Richtung auf die Eingangsöffnung 37B hin vorsteht.

In Fig. 22 stehen Be- und Entlüftungsöffnungen in der Federaufnahme 53 und dem Nebenkipphebel 37 mit der Atmosphäre in Verbindung.

In der zweiten Ausführungsform umfaßt die zweite Eingriffseinrichtung die Eingriffs­ öffnung 37B des Nebenkipphebels, die Durchgangsöffnung 33B der Kipphebelwelle 33, den Kupplungskolben 52, und die Druckfeder 54.

Bei dieser Anordnung befindet sich, wenn der Druck in dem Ölkanal 33A nicht erhöht wird, wie in Fig. 22 und 23 gezeigt, der Kupplungsplungerkolben 52 über seinen Kopf im Eingriff mit der Eingriffsöffnung 37B. Da die Kipphebelwelle 33 mit dem ersten Nebenkipphebel 37 gekuppelt ist und in Reaktion auf die Bewegung des Nockens gekippt wird, um die Ventile zu öffnen und zu schließen, kann die Antriebskraft zwischen der Kipphebelwelle 33 und dem Nebenkipphebel 37 übertragen werden, um zu gestatten, daß das Kraftfahrzeug mit niedriger oder hoher Drehzahl fährt.

Wenn der Öldruck in dem Ölkanal 33A erhöht wird, so wird das unter Druck befindli­ che Öl ebenfalls dem Ölweg 52A im Kupplungskolben 52 zugeführt, und wird durch die Öffnung oben an dem Kupplungskolben 52 ausgestoßen. Daher wird der Kupp­ lungskolben 52 gegen die Vorspannung der Druckfeder 54 nach unten bewegt, und verschiebt seine normale Position in die Position, in welcher sein Kopf in die Durch­ gangsöffnung 33B hinein bewegt wird. Daraufhin ist die Übertragung der Antriebskraft zwischen der Kipphebelwelle 33 und dem ersten Nebenkipphebel 37 unterbrochen.

Im jeweiligen Fahrzustand sind entweder der Nebenkipphebel 38 für das Fahren mit hoher Drehzahl und der Hauptkipphebel 36 voneinander während des Fahrens mit niedriger Drehzahl oder der Nebenkipphebel 37 für das Fahren mit niedriger Drehzahl und der Hauptkipphebel 36 voneinander während des Fahrens mit hoher Drehzahl oder die Nebenkipphebel und die Hauptkipphebel der abgeschalteten Zylindern voneinander getrennt.

Claims (10)

1. Ventilsteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor

• a) mit einer Nockenwelle (2; 32);
• b) mit mehreren Ventilen (7; 39) zum Öffnen und Schließen von Einlaßöffnungen von Motorzylindern, wobei mindestens ein Teil der Ventile schaltbar ist und diesen schaltbaren Ventilen jeweils folgende Bauteile zugeordnet sind:
  • 1. mindestens ein auf der Nockenwelle (2; 32) angebrachter Nocken (4; 34, 35);
  • 2. eine Kipphebelwelle (3; 33), die drehbar auf einem Motorgehäuse angebracht und benachbart der Nockenwelle (2; 32) angeordnet ist;
  • 3. ein Hauptkipphebel (5; 36), der fest auf der Kipphebelwelle (3; 33) ange­ bracht ist und durch diese betätigt wird und dessen eines Ende auf den Schaft des Ventils (7; 39) einwirkt;
  • 4. mindestens ein Nebenkipphebel (6; 37, 38), der drehbar auf der Kipphebel­ welle (3; 33) angebracht ist, dessen eines Ende durch eine Vorspanneinrich­ tung (10, 11; 42, 43) gegen den ihm zugeordneten Nocken vorgespannt ist;
  • 5. eine Eingriffseinrichtung (12; 44, 33B, 37B, 38B) für jeden Nebenkipphebel, um die Kipphebelwelle (3; 33) mit dem Nebenkipphebel (6; 37, 38) in Ein­ griff und außer Eingriff zu bringen; und
  • 6. eine Antriebseinrichtung (47, 46A), um die Eingriffseinrichtung abhängig von einem Betriebszustand des Motors zu betätigen.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (2, 32) einen Niederdrehzahlnocken (34) und einen Hochdrehzahlnocken (35) aufweist, die mit unterschiedlichen Profilen versehen sind, und als Nebenkipphebel ein Niederdrehzahlkipphebel (37), der durch den Niederdrehzahlnocken kippbar ist, und ein Hochdrehzahlkipphebel (38), der durch den Hochdrehzahlnocken kippbar ist, dienen.

3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer hohen Motordrehzahl die Eingriffseinrichtung den Hochdrehzahlkipphebel mit der Kipphebelwelle in Eingriff bringt, um das mindestens eine Ventil durch den Hoch­ drehzahlnocken zu betätigen, daß bei einer niedrigen Motordrehzahl die Eingriffsein­ richtung den Niederdrehzahlkipphebel mit der Kipphebelwelle in Eingriff bringt, und den Hochdrehzahlkipphebel und die Kipphebelwelle außer Eingriff bringt, um das mindestens eine Ventil in durch den Niederdrehzahlnocken anzutreiben, und daß bei niedriger Motordrehzahl und niedriger Motorlast die Eingriffseinrichtung den Hoch­ drehzahlkipphebel, den Niederdrehzahlkipphebel und die Kipphebelwelle außer Eingriff bringt, um das mindestens eine Ventil abzuschalten.

4. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• 1. die Eingriffseinrichtung eine Eingriffsöffnung im Nebenkipphebel im Bereich von dessen Lagerung auf der Kipphebelwelle aufweist,
• 2. eine Durchgangsöffnung in der Kipphebelwelle vorgesehen ist und senkrecht zu der Axialrichtung der Kipphebelwelle verläuft, wobei dessen Zentrumsachse mit der Zentrumsachse der Eingriffsöffnung zusammenfällt, wenn der Basiskreis des Nockens den Nebenkipphebel berührt,
• 3. ein Kupplungskolben, der zwischen einer Position ausschließlich in der Durch­ gangsöffnung und einer Position, in welcher er in die Eingriffsöffnung vorsteht, wenn beide Zentrumsachsen aufeinander ausgerichtet sind, bewegbar ist,
• 4. die Antriebseinrichtung einen Ölkanal in der Kipphebelwelle in deren Axial­ richtung umfaßt, und
• 5. eine Öldruckeinrichtung vorgesehen ist, um Öl über den Ölkanal dem Kupp­ lungskolben zuzuführen, um diesen zu verschieben.

5. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffseinrichtung weiterhin aufweist:
einen Abschnitt großen Durchmessers in dem Endbereich der Durchgangsöffnung der Kipphebelwelle, der der Eingriffsöffnung abgewandt ist und der einen größeren Durchmesser aufweist als diese Eingriffsöffnung des Nebenkipphebels,
einen auf dem Kupplungskolben angebrachten Flansch, der in dem Abschnitt großen Durchmessers der Durchgangsöffnung der Kipphebelwelle bewegbar ist,
ein am Flanschende des Kupplungskolbens angeordnetes konvexes Teil, und
eine um den Kupplungskolben herum in einem Raum zwischen dem Flansch und dem Abschnitt großen Durchmessers der Durchgangsöffnung angeordnete Druckfeder, um den Kupplungskolben ausschließlich in der Durchgangsöffnung zu halten, und daß die Antriebseinrichtung weiterhin umfaßt:
eine Ölkammer, die in dem Abschnitt großen Durchmessers der Durchgangs­ öffnung der Kipphebelwelle angeordnet ist, und
einen Ölweg, der das Öl von dem Ölkanal der Ölkammer zuführt.

6. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffseinrichtung weiterhin eine Druckfeder im Kupplungskolben an dem der Ein­ griffsöffnung abgewandten Ende besitzt, um den Kupplungskolben in die Eingriffs­ öffnung hinein vorstehen zu lassen, und
daß die Antriebseinrichtung weiterhin einen Ölkanal im Kupplungskolben auf­ weist, der an der der Eingriffsöffnung zugewandten Stirnseite und an der Längsseite des Kupplungskolbens offen ist, um Öl von dem Ölkanal in einen Raum zwischen der Eingriffsöffnung und der Stirnseite des Kupplungskolbens einzuführen.

7. Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öldruckeinrichtung aufweist
eine Hochdruckölpumpe;
einen Zuführkanal von der Hochdruckölpumpe zum Ölkanal in der Kipp­ hebelwelle,
eine Öldrucksteuerung, die im Zuführkanal angeordnet ist, um die Ölzufuhr zum Ölkanal zu steuern, und
ein Überdruckventil, um Öldruck abzulassen, wenn der Öldruck in dem Zufuhr­ kanal zwischen der Öldrucksteuerung und der Hochdruckölpumpe einen vorbestimmten Wert überschreitet.

8. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öldrucksteuerung aufweist:
ein Magnetventil zur Auswahl einer ersten Position, um das Öl von der Hoch­ druckölpumpe dem Ölkanal zuzuführen, oder einer zweiten Position, um den Ölkanal mit einem Niederdrucköltank zu verbinden,
eine Magnetspule zur Aktivierung des Magnetspulenventils, um eine der beiden Positionen auszuwählen, und
einen Computer zur Steuerung der Erregung der Magnetspule entsprechend der Motordrehzahl und -last.

9. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Nebenkipphebel an seinem einen Ende eine Rolle aufweist, welche in Berührung mit dem Nocken steht.

10. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei schaltbare Ventile (7; 39) durch einen gemeinsamen Hauptkipphebel (5; 36) betätigt werden.