DE60014827T2

DE60014827T2 - Desmodromische nocken geführte variable ventilsteuerungseinrichtug

Info

Publication number: DE60014827T2
Application number: DE60014827T
Authority: DE
Inventors: Jay Ronald PIERIK
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: EP1101017A1; EP1101017B1; AU1499201A; DE60014827D1; JP2003500602A; US6311659B1; WO2000073636A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft variable Ventilsteuerungen und insbesondere Ventilbetätigungsmechanismen zum Variieren des Hubs und der Steuerung von Motorventilen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das US-Patent Nr. 5 937 809, erteilt am 17. August 1999, offenbart nockengetriebene variable Ventilsteuerungs (VVS)-Mechanismen, die relativ kompakt sind, und zum Betätigen von Einzel- oder Mehrfachventilen geeignet sind. Bei diesen Mechanismen wird ein Motorventil von einem oszillierenden Schwinghebelnocken angetrieben, der durch eine von einem Drehexzenter, vorzugsweise einem Drehnocken, angetriebene Verbindung betätigt wird. Die Verbindung ist an einem Steuerelement angelenkt, das wiederum um die Achse des Drehnockens herum verschwenkbar und dessen Winkel einstellbar ist, um die Orientierung des Schwinghebelnockens zu variieren und dadurch den Ventilhub und die Steuerung zu variieren. Der Drehnocken kann in einer Nockenwelle gelagert sein. Der Schwingnocken ist an der Drehachse des Drehnockens angelenkt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ventilbetätigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert und ist durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 beschrieben sind.
Die vorliegende Erfindung stellt verbesserte WS-Mechanismen bereit, bei denen zwangsgesteuerte Doppeldrehnocken zum Betätigen der Schwingnocken-Antriebsmechanismen vorgesehen sind. Der Doppeldrehnockenantrieb umfasst sowohl Öffnungs- als auch Schließnocken, die die Mechanismen in den Ventilöffnungs- wie auch in den Ventilschließrichtungen betätigen. Die zwangsgesteuerten Nocken vermeiden somit die Notwendigkeit, Rückstellfedern bereitzustellen, die bei bisherigen nockengetriebenen WS-Mechanismen notwendig waren, um die Mechanismen in Richtung einer geschlossenen Ventilstellung vorzuspannen. Die Doppelnocken können an axial nebeneinander liegenden Positionen an einer einzelnen Nockenwelle angeordnet sein. Ein einzelner Schwinghebel mit Doppelarmen kann getrennte Stößel tragen, von denen einer mit jedem Nocken in Eingriff steht, um die sichere Öffnungs- und Schließtätigkeit bereitzustellen, die erforderlich ist, um Mechanismus-Rückstellfedern zu vermeiden, ohne das Erfordernis einer erweiterten Bewegung der Schwingnocken, wie bei einem kurbelwellengetriebenen Mechanismus.
Ein Mechanismus-Ventilspieleinsteller oder ein halb nachfolgender Schließnachführarm kann verwendet werden, um Spiel zwischen den Doppelnockenstößeln der Drehnocken aufzunehmen.
Die Vorteile einer Steuerung durch einen variierbaren Gleitstück- und Schlitz-Steuerhebelantrieb sowie eines Rückkraft begrenzenden Schneckenantriebes für die Steuerwelle können mit den Doppelnockenmechanismen kombiniert werden, um für zusätzliche Vorteile des Systems im Vergleich mit solchen sorgen, die für einzelnockenbetätigte, Rückstellfedern benötigende Mechanismen entworfen sind.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bestimmter spezieller Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine bildhafte Darstellung einer ersten Ausführungsform eines zwangsgesteuerten VVS-Nockenmechanismus für Doppelventile eines einzelnen Motorzylinders;
2 eine Darstellung ähnlich wie 1, wobei jedoch einige Abschnitte des Mechanismus zum Zweck der Übersichtlichkeit weggelassen wurden;
3 eine quer verlaufende Querschnittsansicht der Ausführungsform von 1 an der nahe liegenden Seite der zwangsgesteuerten Nocken;
4 eine Querschnittsansicht, die eine Zapfen- und Schlitzsteuerung in einer maximalen Ventilhubstellung zeigt;
5 eine Ansicht ähnlich 4, die jedoch die minimale Ventilhubstellung zeigt;
6 eine Querschnittsansicht eines Schneckenantriebes zum Betätigen der Steuerwelle des Mechanismus;
7 eine bildhafte Darstellung ähnlich wie 2, die jedoch eine alternative Ausführungsform mit einem mechanischen oder hydraulischen Ventilspieleinsteller zeigt; und
8 eine Ansicht ähnlich 3, zeigt aber die Ausführungsform von 7.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 bezeichnet die Bezugsziffer 10 im Allgemeinen einen Abschnitt eines Verbrennungsmotors mit einem Ventilbetätigungsmechanismus 12, der wirksam ist, um Doppeleinlassventile 14 für einen einzelnen Zylinder eines Motors zu betätigen. Der Mechanismus 12 umfasst eine Drehnockenwelle 16, die sich über die Länge eines Zylinderkopfes (nicht gezeigt) eines Mehrzylindermotors erstreckt, von dem der Mechanismus für nur einen Zylinder dargestellt ist. Die Nockenwelle 16 kann von der Kurbelwelle des Motors über eine Kette oder ein anderes beliebiges geeignetes Mittel angetrieben werden.
Die Nockenwelle 16 umfasst ein Paar Mechanismus betätigende Nocken mit einem Ventilöffnungsnocken 18 und einem Ventilschließnocken 20, die entlang einer ersten Achse 22 der Nockenwelle 16 axial neben einander beabstandet sind. Die Rotation der Nockenwelle 16 erfolgt optional gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 24 gezeigt, falls gewünscht könnte aber eine entgegengesetzte Rotation verwendet werden.
Die Steuerelemente (oder Rahmen) 26 sind an der Nockenwelle 16 für eine Schwenkbewegung um die erste Achse 22 herum befestigt. Falls gewünscht könnten die Steuerelemente wo anders als an der Nockenwelle befestigt werden. Das nähere der Doppelsteuerelemente ist in 2 zum Zweck der Übersichtlichkeit weg gelassen. Ein jedes von den Steuerelementen 26 umfasst ein äußeres Ende 28, das mit einem an einer ersten Schwenkachse 32 angeordneten Drehzapfen 30 verbunden ist. Ein Schwinghebel 34 ist schwenkbar an dem Drehzapfen 30 befestigt, der ihn mit den Steuerelementen 26 verbindet. Ein erster Schwinghebelarm 35 des Schwinghebels 34 erstreckt sich von einem ersten Ende des Drehzapfens 30 zu einem distalen Ende 35', das durch einen Zapfen schwenkbar mit einem Bindeglied 36 verbunden ist. Zwischen seinen Enden trägt der Schwinghebelarm 35 einen Rollenstößel 37, der mit dem Ventilöffnungsnocken 18 in Eingriff steht. In der Abbildung ist der Rollenstößel 37 auf dem Basiskreis 38 des Öffnungsnockens 18 an Stelle des Ventilhubabschnittes 39 laufend dargestellt, wie in der Folge erläutert wird.
Das Bindeglied 36 erstreckt sich von dem Schwinghebel 34 zu äußeren Enden 40 eines Paares Betätigungshebel 41, an welchem das Bindeglied 36 befestigt ist. Die Hebel 41 weisen innere Enden 42 auf, die an der Nockenwelle 16 befestigt und um die erste Achse 22 herum verschwenkbar sind. Diese inneren Enden definieren Schwingnocken 44, von denen ein jeder einen Basiskreisabschnitt 46 und einen Ventilhubabschnitt 48 aufweist. Die Basiskreis- und Ventilhubabschnitte sind ähnlich jenen, die in dem zuvor erwähnten US-Patent Nr. 5 937 809 erläutert wurden, auf das für zusätzliche Details über ihr Aussehen und ihren Betrieb Bezug genommen werden kann.
Die Schwingnocken 44 stehen durch Rollen 50 von Rollenschlepphebeln 52, von denen ein jeder innere Enden 54 aufweist, die verschwenkbar an fest stehenden, in dem Motorzylinderkopf (nicht gezeigt) befestigten, hydraulischen Ventilstößeln 56 befestigt sind, in Eingriff. Die äußeren Enden 58 der Schlepphebel 52 stehen mit den Ventilschäften 14 in Eingriff, um die Ventile in zyklisch variierbaren Huböffnungsmustern wie durch den Mechanismus gesteuert direkt zu betätigen. Ventilfedern (nichtgezeigt) sind herkömmlicherweise vorgesehen, um die Ventile in einer Schließrichtung vorzuspannen.
Um eine sichere Schließbewegung des Mechanismus 12 mit den Schwingnocken 44 bereitzustellen, umfasst der Schwinghebel 34 einen zweiten Schwinghebelarm 59, der sich von einem ersten Ende an dem Schwinghebeldrehzapfen 30 zu einem zweiten Ende 59' erstreckt, das einen zweiten Rollenstößel 60 trägt ist. Die Rolle 60 steht mit dem Ventilschließnocken 20 in Eingriff, um den Mechanismus 12 sicher zu dem geschlossenen Ventilzustand zurückzuholen, während der Ventilöffnungsnocken 18 vom Maximum des Ventilhubabschnittes des Nockens weg rotiert. Die Nocken 18 und 20 wirken somit zusammen, um durch eine sichere Öffnungs- und Schließbewegung des Betätigungsmechanismus 12 für eine zwangsgesteuerte Ventiltätigkeit zu sorgen. Dies vermeidet die Notwendigkeit von Rückstellfedern (andere als die Ventilfedern, nicht gezeigt), um den Mechanismus 12 in den geschlossenen Ventilzustand zurückzuholen.
Um den / die varüerbare/n Ventilhub und -steuerung bereitzustellen, die Ergebnisse des Mechanismus sind, wird eine Steuerwelle 61 (in 2 weg gelassen) bereitgestellt, die um eine zweite Achse 62, die parallel zu der ersten Achse 22 steht und von dieser beabstandet ist, herum verschwenkbar ist. Falls gewünscht könnte die Steuerwelle 61 mit den Steuerelementen 26 durch eine Zahnradverbindung verbunden werden, wie in dem vorstehend erwähnten US-Patent 5 937 809 gezeigt, um den Mechanismus zwischen maximalen und minimalen Ventilhubstellungen zu variieren. Bei den vorliegenden Ausführungsformen wird jedoch eine bevorzugte Zapfen- und Schlitzverbindung wie in 4 und 5 dargestellt verwendet. 4 zeigt die Steuerelemente 26 in der maximalen Ventilhubstellung, während 5 die Steuerelemente 26 in der minimalen Ventil hubstellung zeigt. An der Steuerwelle 61 ist ein Paar Steuerhebel 64 befestigt. An jedem Steuerhebel ist ein Antriebszapfen 66 befestigt, der vorzugsweise eine flache Laufbuchse 68 trägt. Jede Laufbuchse 68 wirkt als ein Gleitstück und kann in einem Schlitz 70, der in einem Arm 72 eines zugehörigen von den Rahmenelementen oder Steuerelementen 26 bereitgestellt ist, gleiten. Die Schlitze 70 der Arme sind in Bezug auf einen Radius von der ersten Achse 22 abgewinkelt, um eine Änderung des Bewegungsverhältnisses zwischen der Steuerwelle 61 und dem Steuerelement 26 bereitzustellen, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
Im Betrieb des bisher beschriebenen Mechanismus dreht die Rotation der ventilbetätigenden Nockenwelle 16 die zwangsgesteuerten Nocken 18, 20 in Phase mit der Motorkurbelwelle, nicht dargestellt. Somit schwingen die Nocken 18, 20 den Schwinghebel 34 mit einer zyklischen Winkelschwingung, die eine konstante Funktion der Motorkurbelwellenrotation ist, um seinen Drehzapfen 30, außer bei Änderungen der Ventilsteuerung. Da sich der Schwinghebelarm 34 von der ersten Achse 22 weg nach außen verschwenkt, zieht er das Bindeglied 36 mit sich, um wiederum die Betätigungshebel 41 und die zugehörigen Schwingnocken 44 durch einen vorbestimmten konstanten Winkel mit jeder Drehung der Nockenwelle in Schwingung zu versetzen.
4 veranschaulicht die Stellung des Mechanismus 12, wobei das Steuerelement 26 im Uhrzeigersinn zu der vollen Ventilhubstellung verschwenkt ist. In dieser Stellung zwingt das Verschwenken der Schwingnocken 44 durch die Kräfte des Mechanismus die Schlepphebel 52 nach unten, da sich die Schwingnocken von ihrer Basiskreisanordnung im Uhrzeigersinn bewegen, bis die Nase eines jeden Nockens 44 in der vollen Ventilhubstellung mit ihrem zugehörigen Rollenstößel 50 ist Eingriff tritt. Dies bewirkt, dass sich der Schlepphebel nach unten verschwenkt, wodurch das Ventil 14 in eine vollständig geöffnete Stellung gezwungen wird.
Während die Nocken 18, 20 von der vollständig geöffneten Stellung der Ventile weiter rotieren, dreht der Mechanismus die Schwingnocken 44 gegen den Uhrzeigersinn, und holt die Schlepphebelrollen 50 zu den Basiskreisen der Schwingnocken zurück, wodurch das Schließen der Ventile 14 durch ihre Ventilfedern, nicht dargestellt, erlaubt wird. Ein nützlicher Vorteil des vorliegenden, zwangsgesteuerten nockenbetätigten Mechanismus gegenüber nockenbetätigten WS-Mechanismen nach dem Stand der Technik besteht darin, dass der Mechanismuszyklus ohne das Erfordernis von Mechanismus-Rückstellfedern beendet wird. Stattdessen bewegen die Öffnungs- und Schließnocken 18, 20 den Mechanismus sicher in beiden Schwingungsrichtungen, was die Notwendigkeit von anderen Federn als den üblichen Ventilfedern vermeidet.
Um den Ventilhub zu verringern und gleichzeitig die Steuerung des maximalen Ventilhubs weiterzuschalten, wird die Steuerwelle 60 im Uhrzeigersinn in die in 5 gezeigte Stellung gedreht, in der das Steuerelement 26 vollständig gegen den Uhrzeigersinn gedreht ist. In dieser minimalen Ventilhubstellung der Steuerwelle 60 wird die Betätigung des Schwinghebelarms 34 durch den Drehnocken 18 daran gehindert, die Ventile um mehr als ein voreingestelltes Minimum zu öffnen, da die Schlepphebelrollen 50 hauptsächlich oder nur mit den Basiskreisabschnitten 46 der Schwingnocken in Kontakt stehen. Um dies zu erreichen, muss sich die Winkelbewegung des Steuerelementes 26 aus seiner vollen Hubstellung von 4 der Winkelverschiebung der Schwingnocken während des durch die Drehnocken bewirkten Ventilhubabschnittes des Schwinghebelarm-Hubs annähern, so dass die Schlepphebelrollen niemals oder nur geringfügig mit dem Ventilhubabschnitt 48 der Schwingnocken in Kontakt treten.
Die Stellung des Mechanismus 10 um die erste Achse 22 herum wird durch die Rotation der Steuerwelle 60 wie zuvor beschrieben bestimmt. Da der Motorlade-Massendurchsatz bei unteren Ventilhüben eine größere relative Änderung aufweist als bei hohen Hüben, ist die Gleitstück- und Schlitz-Verbindung zwischen jedem Steuerhebel 64 und seinem Steuerelement 26 so entworfen, dass der abgewinkelte Schlitz ein derartiges variables Winkelverhältnis bereitstellt, so dass die Steuerwelle bei niederen Hüben für eine kleine Rotation des Steuerelements über einen großen Winkel drehen muss. Dies wird erreicht, indem der Winkel des Schlitzes relativ zu der radialen Linie von der ersten Achse 22 angeordnet wird, um die gewünschte Winkelverhältnisänderung zu erhalten. Bei einem geeigneten Aufbau kann das Verhältnis von etwa 5:1 bei niederen Hüben mit einer relativ raschen Änderung in Richtung mittlerer und oberer Hubstellungen bis auf ein Verhältnis von etwa 2:1 variiert werden. Das Ergebnis ist eine vorteilhafte wirksame Steuerung des Gasflusses durch die Einlassventile über den gesamten Ventilhubbereich.
Wegen der Notwendigkeit einer periodischen Ventilöffnungs- und Ventilfederkompression eines jeden Zylinders muss die Steuerwelle in einem Mehrzylindermotor gegen zyklisch umkehrende Momente, die gegen die Steuerelemente oder Rahmen aufgebracht werden, arbeiten. Wenn der Stellantrieb die Stellung des Mechanismus während aller Steuerwellenmomentwerte, die die Maximalwerte umfassen, verändern müsste, müsste der Stellantrieb relativ groß und teuer sein und würde übermäßig viel Leistung verbrauchen, um eine angemessene Ansprechzeit zu erzielen.
Um dies zu vermeiden, veranschaulicht 6 einen Schneckengetriebestellantrieb 74, der angewendet wird, um die Steuerwelle 60 in ihre verschiedenen Winkelstellungen anzutreiben. Der Stellantrieb 74 umfasst einen kleinen Elektroantriebsmotor 76, der eine Schnecke 78 durch eine Welle antreibt, die mit einer Spiralrückstellfeder 80 verbunden sein kann. Die Schnecke 78 greift in ein Schneckengetriebe 82, das als halbkreisförmiger Viertelkreis ausgebildet ist, ein. Das Schneckengetriebe ist direkt an einem Ende, nicht gezeigt, einer Steuerwelle 60 angebracht, um die Steuerwelle über ihre volle Winkelbewegung zu drehen. Die Eingriffswinkel und Steigungswinkel der Zähne der Schnecke und des zugehörigen Schneckengetriebes werden als eine Funktion der Reibung der Schnecke und des Schneckengetriebes ausgewählt, so dass Rückkräfte, die von dem Schneckengetriebe gegen die Schnecke wirken, die Getriebe gegen Bewegung sperren, bis die Rückkräfte auf ein Niveau verringert sind, das der Antriebsmotor 76 überwinden kann.
Somit wird im Betrieb, wenn eine Änderung der Stellung des Steuerelements des Mechanismus gewünscht ist, der Antriebsmotor 76 betätigt, um die Schnecke 78 und das zugehörige Schneckengetriebe 82 in der gewünschten Richtung zu drehen. Eine Momentvorspann-Spiralfeder 84 ist auf dem Schneckengetriebe 82 (oder der Steuerwelle 74) aufgebracht, um die Antriebskräfte vorzuspannen, damit die positiven und negativen Momentspitzen der Steuerwelle ausgeglichen werden, so dass der Stellantrieb gleiche positive und negative Momente erfährt. Die Vorspannfeder 84 wird somit die Ansprechzeit des Systems in beiden Betätigungsrichtungen ausgleichen.
Wenn die Momentspitzen in der Richtung gegen die Rotation des Motors zu hoch sind, wird der Schneckenantrieb blockieren, wodurch der Motor stockt, bis die Momentanmomente vermindert sind, und der Motor mit Unterstützung durch Momentumkehrungen, die in der gewünschten Richtung wirken, den Mechanismus wieder in der gewünschten Richtung antreibt. Das Ergebnis ist, dass ein relativ kleiner Motor die gewünschte An triebswirkung der Steuerwelle bereitstellen und die Mechanismen mit einem relativ wirksamen Leistungsaufwand betätigen kann. Sofern in Verwendung, wird die Rückstellfeder 80 so eingebaut, dass sie beim Abstellen des Motors eine voreingestellte untere Hubstellung durch das Betätigungssystem bewirkt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 7 und 8 ist ein Motor 86 mit einer alternativen Ausführungsform des Ventilbetätigungsmechanismus 88 dargestellt, die in den meisten Punkten den Ausführungsformen der 1 bis 5 ähnlich ist, und wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. Die Ausführungsform der 7 und 8 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich durch das Vorsehen eines hydraulischen oder mechanischen Ventilspieleinstellers und des Gleitschließ-Nockenstößels 90 an Stelle des Rollenstößels 60 der ersten Ausführungsform. Dieser Ventilspieleinsteller ist wirksam, um irgend ein Spiel in dem Mechanismus 88 auf Grund von Fertigungstoleranzen, Temperaturänderungen oder Verschleiß auszugleichen. Eine weitere Alternative, die verwendet werden kann, ist ein mit dem Rollenstößel 60 kombinierter Ventilspieleinsteller, um, falls erforderlich, Verschleiß zu verringern. Eine noch weitere Alternative würde es sein, den Schließschwinghebelarm 59 nach folgend herzustellen und ihn beim Einbau mit einer Vorspannung zu biegen. Der vorgespannte Arm würde dann Spiel in dem System aufnehmen, ohne das Erfordernis eines hydraulischen Ventilspieleinstellers.
Es sollte einzusehen sein, dass der veranschaulichte Mechanismus und viele seiner Merkmale verschiedene Formen annehmen können, wenn er in anderen Motoranwendungen verwendet wird. Beispielsweise könnte ein einzelner VVS-Mechanismus auf jeden Schlepphebel oder auf direkt wirkende Stößel eines Motors angewendet werden, so dass die Ventile unter schiedlich betätigt werden könnten. Alternativ könnten Doppelstellantriebe in einer einzelnen Ventilreihe eingebaut werden, die eine getrennte Einlassventilsteuerung zwischen zwei Einlassventilen eines jeden Zylinders erlauben könnten. Bei einer weiteren Alternative könnte ein Stellantrieb je Ventilreihe angewendet werden, aber unterschiedliche Profile an den einzelnen Schwingnocken eines jeden Zylinders könnten erlauben, dass ein Ventil einen kleineren Maximalhub als das andere aufweisen kann, so dass die Ventilsteuerung zwischen den beiden Ventilen nach Wunsch verändert werden könnte. Eine solche Anordnung würde eine langsame Ladungsturbulenz erlauben und noch immer einen einzelnen computergesteuerten Stellantrieb ermöglichen. Falls gewünscht, könnte der Mechanismus der Erfindung auch auf die Betätigung von Motorauslassventilen oder andere geeignete Anwendungen angewendet werden. Bei einer noch weiteren Alternative kann der hydraulische Ventilspieleinsteller zwischen einem an dem Öffnungsnockenstößel befestigten Stößel und dem separaten Schließnockenstößel angeordnet sein. In diesem Falle weist der separate Schließnockenstößel einen Gleitplattenstößel auf, der in Kontakt mit dem Schließnocken steht.
Es ist auch vorgesehen, dass ein mechanischer Ventilspieleinsteller den hydraulischen Ventilspieleinsteller ersetzen kann. Ein Ansatz mit einem mechanischen Ventilspieleinsteller würde die Nullhubreibung verringern, da es weniger Nocken / Stößelkontaktkraft geben würde. Zusätzlich erfordert ein hydraulischer Ventilspieleinsteller eine Druckölquelle wie auch Aufmerksamkeit hinsichtlich der Orientierung, was mit einem mechanischen Ventilspieleinsteller beseitigt werden könnte.
Der mechanische Ventilspieleinsteller könnte eine Einstellschraube mit einer in dem Öffnungsnockenstößel angeordneten Sicherungsmutter umfassen, so dass er in ähnlicher Weise wie ein hydraulischer Ventilspiel einsteller gegen den Schließnockenstößel wirkt. Ein alternativer mechanischer Ventilspieleinsteller könnte ein austauschbares Ventilplättchen sein, das in einer Haltetasche zwischen den Öffnungs- und Schließnockenstößeln angeordnet ist. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass ein mechanischer Ventilspieleinsteller eine/n sorgfältige/n Nockenaufbau und -fertigung erfordert, damit das Ventiltriebgeräusch akzeptabel bleibt. In den Rückstellnocken eingebaute Konstantgeschwindigkeitsrampen können erforderlich sein, um einen mechanischen Ventilspieleinsteller zu verwirklichen. Diese Rampen können in dem Nocken dort angeordnet werden, wo der Kontakt von dem Öffnungsnocken zu dem Schließnocken übertragen wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt, sondern soll den vollen durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche erlaubten Umfang besitzen.

Claims

Ventilbetätigungsmechanismus (12), umfassend: einen Öffnungsdrehnocken (18), der um eine erste Achse (22) drehbar ist; ein Steuerelement (26), das um die erste Achse (22) herum verschwenkbar ist und eine erste Schwenkachse (32) umfasst, die von der ersten Achse beabstandet ist; einen ersten Arm (35), der mit dem Steuerelement (26) verbunden und um die erste Schwenkachse (32) herum verschwenkbar ist, wobei sich der erste Arm (35) von der ersten Schwenkachse zu einem distalen Ende (35') erstreckt, einen Öffnungsnockenstößel (37) der zwischen dem distalen Ende (35') des ersten Armes und der ersten Schwenkachse (32) wirksam verbunden ist, wobei der Öffnungsnockenstößel (37) wirksam mit dem Öffnungsdrehnocken (18) in Eingriff steht und den ersten Arm (35) sicher um die erste Schwenkachse (32) herum schwingt; und einen ersten Betätigungshebel (41) mit einem um die erste Achse (22) herum verschwenkbaren Ende (42), wobei das eine Ende (42) einen Schwingnocken (44) umfasst, der mit einem Ventilbetätigungselement (52) zum Betätigen eines dazugehörigen Ventils (14) in Eingriff steht und einen Basiskreisabschnitt (46) und einen Ventilhubabschnitt (48) aufweist, wobei der erste Betätigungshebel (41) ein distales Ende (40) aufweist, das mit dem distalen Ende (35') des ersten Armes (35) wirksam verbunden ist; wobei das Steuerelement (26), zwischen einer ersten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Ventilhubabschnitt (48) und minimal der Basiskreisabschnitt (46) des Schwingnockens (44) alternativ mit dem Ventilbetätigungselement (52) zum vollständigen Öffnen und Schließen des Ventils (14) in Eingriff steht, und einer zweiten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Basiskreisabschnitt (46) des Schwingnockens (44) mit dem Ventilbetätigungselement (52) in Eingriff steht, um eine minimale Öffnungs- und Schließbewegung des Ventils (14) bereitzustellen, bewegt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließdrehnocken (20) zusammen mit dem Öffnungsnocken (44) um die erste Achse (22) herum drehbar ist; ein zweiter Arm (59) mit dem ersten Arm (35) verbunden ist, um einen Schwinghebel (34) zu bilden, der um die erste Schwenkachse (32) herum verschwenkbar ist, wobei sich der zweite Arm von der ersten Schwenkachse zu einem distalen Ende (59') erstreckt; und ein Schließnockenstößel (60) an dem distalen Ende (59') des zweiten Armes (59) mit dem Schließdrehnocken wirksam in Eingriff steht, wobei die Öffnungs- und Schließnockenstößel (37, 60) den Schwinghebel (34) ohne die Notwendigkeit von Rückstellfedern sicher um die erste Schwenkachse (32) herum schwingen.
Ventilbetätigungsmechanismus (12) nach Anspruch 1, wobei die wirksame Verbindung des ersten Armes (35) und des Betätigungshebels (41) durch ein Bindeglied (36) erfolgt, das zwischen den distalen Enden (35', 40) des ersten Schwinghebelarmes (35) und des Hebels (41) verbunden ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 mit einem Steuerhebel (64), der um eine zweite Achse (62) herum verschwenkbar ist und mit dem Steuerelement (26) durch eine Gleitstück- und Schlitzverbindung verbunden ist, die derart angeordnet ist, dass eine Win kelbewegung des Steuerhebels relativ zu dem Steuerelement ein verhältnismäßig höheres Winkelverhältnis in einem unteren Ventilhubbereich als in einem mittleren Ventilhubbereich aufweist, wobei ein Schlitz (70) in dem Steuerelement (26) ausgebildet ist und ein Gleitstück einen Zapfen (66) an dem Steuerhebel umfasst und wirksam mit dem Schlitz in Eingriff steht, wobei der Schlitz von einer radialen Richtung abgewinkelt ist, um das höhere Winkelverhältnis in dem unteren Ventilhubbereich bereitzustellen.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, umfassend: eine Steuerwelle (61), die mit dem Steuerelement (26) für eine Schwenkbewegung zwischen den ersten und zweiten Winkelstellungen wirksam in Eingriff steht, und einen Steuerwellenstellantrieb (74), der wirksam verbunden ist, um eine angetriebene Rotation der Steuerwelle selektiv bereitzustellen, wobei der Stellantrieb Mittel (78, 82) umfasst, die eine Rotation der Steuerwelle in einer Richtung, die einer gewählten angetriebenen Rotation entgegengesetzt ist, verhindern.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 mit einem zweiten Betätigungshebel 41, der ein Paar ähnlicher Betätigungshebel (41) bildet, von denen ein jeder wirksam mit dem distalen Ende des ersten Armes (35) verbunden ist und Nocken (44) aufweist, die mit getrennten Ventilbetätigungselementen (52) in Eingriff stehen, um Doppelventile (14) zu betätigen, wobei das Steuerelement wirksam ist, beide Betätigungshebel (41) auf die selbe Weise zu betätigen, um den Ventilhub zu variieren.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei die wirksame Verbindung des Schwinghebels (34) und der Betätigungshebel (41) durch ein Bindeglied (36) erfolgt, das zwischen den distalen Enden (35', 40) des ersten Schwinghebelarmes (35) und den Hebeln (41) verbunden ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5 mit einem Steuerhebel (64), der um eine zweite Achse (62) herum verschwenkbar ist und mit dem Steuerelement durch eine Gleitstück- und Schlitzverbindung verbunden ist, die derart angeordnet ist, dass eine Winkelbewegung des Steuerhebels relativ zu dem Steuerelement ein verhältnismäßig höheres Winkelverhältnis in einem unteren Ventilhubbereich als in einem mittleren Ventilhubbereich aufweist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 7, wobei das Winkelverhältnis ein maximales Verhältnis aufweist, das mehr als doppelt so hoch ist wie das minimale Verhältnis.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 7, wobei ein Schlitz (70) in dem Steuerelement (26) ausgebildet ist, und ein Gleitstück einen Zapfen (66) an dem Steuerhebel umfasst und wirksam mit dem Schlitz in Eingriff steht, wobei der Schlitz von einer radialen Richtung abgewinkelt ist, um das höhere Winkelverhältnis in dem unteren Ventilhubbereich bereitzustellen.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 9 mit einer flachen Laufbuchse (68) an dem Zapfen, die mit dem Schlitz verschiebbar in Eingriff steht.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, umfassend: eine Steuerwelle (61), die mit dem Steuerelement (26) für eine Schwenkbewegung zwischen den ersten und zweiten Winkelstellungen wirksam in Eingriff steht; und einen Steuerwellenstellantrieb (74), der wirksam verbunden ist, um eine angetriebene Rotation der Steuerwelle selektiv bereitzustellen, wobei der Stellantrieb Mittel (78, 82) umfasst, die eine Rotation der Steuerwelle in einer Richtung, die einer gewählten angetriebenen Rotation entgegengesetzt ist, verhindern.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 11, wobei der Steuerwellenstellantrieb ein Schneckenantrieb (78, 82) ist, der Schneckenzahnwinkel aufweist, die so ausgewählt sind, dass sie eine Antriebsumkehr des Stellantriebs durch Kräfte des Mechanismus, die gegen die Steuerwelle (61) aufgebracht werden, verhindern.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei die Ventilbetätigungselemente Schlepphebel (52) sind.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Öffnungsnockenstößel eine Rolle (50) ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Schließnockenstößel einen Ventilspieleinsteller (90) umfasst.