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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltriebmechanismus für einen
Motor mit variablem Ventilhub und mit einem Ventilheber oder Stößel, der selektiv
die Drehung verschiedener Nocken von verschiedenen Hebenocken überträgt.
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Es
sind verschiedene Ventiltriebmechanismen bekannt, die Ventile mit
variablen Ventilhüben antreiben
können.
Beispielsweise hat in US-Patent Nr. 5,287,830 ein Ventiltriebmechanismus
einen mittigen Stößel und
einen Seitenstößel, die
koaxial zueinander angeordnet sind und für einen hochtourigen Motorbetrieb
mit einem Hochhubnocken durch einen hydraulisch betätigten Verriegelungs-
und Trennstift miteinander verbunden werden und für einen
niedrigtourigen Motorbetrieb mit Niedrighubnocken durch den hydraulisch
betätigten
Verriegelungs- und Trennstift voneinander gelöst werden. In der japanischen ungeprüften Patentschrift
Nr. 10-141030 ist
ein zylindrisch geformter Stößel in einer
Drehrichtung der Nocken in drei Teile unterteilt. Des Weiteren ist
in der japanischen ungeprüften
Patentschrift Nr. 7-71213 eine Ausgleichsscheibe in drei Teile unterteilt.
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Der
im US-Patent Nr. 5,287,830 offenbarte Stößel umfasst einen zylindrischen
mittigen Stößel und
einen Seitenstößel, der
den zylindrischen mittigen Stößel koaxial
umgibt. Diese zylindrische Konfiguration des Stößels weist Rückhaltemittel
auf der Länge
des mittigen Stößels, der
ein Ventilstößel ist, auf.
Um eine solche Zwangsführung
zu vermeiden, wird vorgeschlagen, einen mittigen Stößel mit
einer länglichen
Oberseite einzubauen. Allerdings vergrößert dieser alternative mittige
Stößel die
Höhe des Stößels. Der
in der japanischen ungeprüften
Patentschrift Nr. 10-141030 oder in der japanischen ungeprüften Patentschrift
Nr. 7-71213 offenbarte Stößel hat
folgenden Nachteil: Weil eine umfänglich verlaufende Außenwand an
einem Rand einer Berührungsstelle
des Seitenstößels mit
dem mittigen Stößel eine Gleitberührung an
einer Wand der in einem Zylinderkopf ausgebildeten Stößelführungsbohrung
verursacht oder anders ausgedrückt:
weil auf den mittigen Stößel keine
Kraft durch den Nocken ausgeübt
wird, während
der Seitenstößel durch
Seitennocken angetrieben wird, kommt es zu einem Ansteigen des Drucks
zwischen dem Seitenstößel und
der Stößelführungsbohrung,
was zu einer ungleichmäßigen Abnutzung
des Stößels und
der Stößelführung führt.
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Es
ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltriebmechanismus
bereitzustellen, der eine große
Ventilstößellänge eines
Stößels ermöglicht und
eine Kraft verringert, die aufgrund einer Neigung des Stößels verursacht
wird und vom Stößel auf
eine Stößelführung einwirkt.
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Die
oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen
Ventiltriebmechanismus erfüllt,
der Folgendes enthält:
einen mittigen Nocken, der eine mittige Nockennase je Ventil aufweist, und
ein Paar Seitennocken, die jeweils eine Seitennockennase aufweisen,
die sich von der mittigen Nockennase je Ventil unterscheidet und
die auf einer Nockenwelle auf gegenüberliegenden Seiten des mittigen
Nockens in einer axialen Richtung der Nockenwelle angeordnet sind,
eine allgemein zylindrisch geformte Stößelbaugruppe, die in einer
Richtung des Ventilhubes bewegt werden kann und zwei zusammenpassende
Teile umfasst und ein Verriegelungs- und Trennmittel zum mechanischen
Verbinden der beiden zusammenpassenden Teile miteinander und zum
Trennen der beiden zusammenpassenden Teile voneinander, um so selektiv
eine Drehbewegung des mittigen Nockens und der Seitennocken als hin-
und hergehende Bewegung zu dem Ventil zu übertragen.
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Der
Ventiltriebmechanismus umfasst einen mittigen Stößel, der eines der beiden zusammenpassenden
Teile bildet und durch den mittigen Nocken angetrieben wird und
der mit einander gegenüberliegenden
kreisbogenförmigen
vertikalen Seitenwänden
in einer Drehrichtung der Nockenwelle ausgebildet ist, einen Seitenstößel, der
ein anderes der beiden zusammenpassenden Teile bildet und durch
die Seitennocken angetrieben wird und der in der axialen Richtung
der Nocken welle in zwei Seitenstößelteile unterteilt
ist, zwischen denen der mittige Stößel aufgenommen wird, um relativ
zu dem Seitenstößel in der
Richtung des Ventilhubes zu gleiten und an den Seitenstößelteilen
jeweils mit einander gegenüberliegenden
kreisbogenförmigen
vertikalen Endwänden ausgebildet
ist, dergestalt, dass die kreisbogenförmigen vertikalen Seitenwände des
mittigen Stößels und die
kreisbogenförmigen
vertikalen Seitenwände
des Seitenstößels eine
allgemein zylindrische Konfiguration der Stößelbaugruppe bilden, und ein
Führungsmittel
zum Führen
der Gleitbewegung des mittigen Stößels relativ zu dem Seitenstößel, umfassend
eine vertikale flache Seitenwand, die sich kontinuierlich jeweils
von einander gegenüberliegenden
Seiten jeder kreisbogenförmigen
Endwand des Seitenstößels in der
Drehrichtung der Nockenwelle erstreckt und eine vertikale Stegwandung,
die sich kontinuierlich jeweils von einander gegenüberliegenden
Enden jeder kreisbogenförmigen
Seitenwand des mittigen Stößels in der
axialen Richtung der Nockenwelle erstreckt und auf der eine vertikale
flache Seitenfläche
ausgebildet ist. Die vertikale Stegwandung an der vertikalen flachen
Seitenfläche
kann so an der vertikalen flachen Seitenwand gleiten, dass dadurch
die Gleitbewegung des mittigen Stößels relativ zu dem Seitenstößel geführt wird.
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Bei
dem Ventiltriebmechanismus, der vorzugsweise den mittigen Nocken,
der eine Hochhubnockennase aufweist, und den Seitennocken, der eine
Niedrighubnockennase aufweist, enthält, sind die beiden Seitenstößelteile
durch eine Verbindungsbrücke
miteinander verbunden, an der die Stößelbaugruppe durch einen Ventilschaft
des Ventils in Eingriff genommen wird. In dieser Verbindungsbrücke ist
eine Federaufnahmeaussparung ausgebildet, in der eine Rückholfeder
so aufgenommen ist, dass der mittige Stößel zur Rückkehr gedrängt wird, wenn der mittige
Stößel relativ
zu dem Seitenstößel gleitet. Des
Weiteren kann die Verbindungsbrücke
mit wenigstens einer Ölablauföffnung versehen
sein, die in einem Boden der Federaufnahmeaussparung ausgebildet
ist. Zwischen der Verbindungsbrücke
und dem Ventilschaft kann eine Ausgleichsscheibe angeordnet sein.
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Das
Verriegelungs- und Trennmittel kann vorzugsweise Folgendes umfassen:
Führungsbohrungen,
die in dem mittigen Stößel und
in jedem Seitenstößelteil
des Seitenstößels ausgebildet
sind und in der Richtung der Drehachse der Nockenwel- le aufeinander ausgerichtet
sind, einen Verriegelungs- und Trennstift, der für eine Gleitbewegung in der
Führungsbohrung
des mittigen Stößels aufgenommen ist,
einen Kolben, der für
eine Gleitbewegung in der Führungsbohrung
eines der beiden Seitenstößelteile des
Seitenstößels aufgenommen
ist, eine federbelastete Aufnahme, die für eine Gleitbewegung in der Führungsbohrung
eines anderen der beiden Seitenstößelteile des Seitenstößels aufgenommen
ist, und einen Ölkanal,
der in dem einen Seitenstößelteil
des Seitenstößels so
ausgebildet ist, dass er mit der Führungsbohrung des einen der
beiden Seitenstößelteile des
Seitenstößels in
strömungsmäßiger Verbindung steht,
und durch den Hydrauliköl
in die Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
des Seitenstößels eingeleitet
wird oder durch den Hydrauliköl
aus der Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
des Seitenstößels herausgeleitet
wird. Das Hydrauliköl wird
in die Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
des Seitenstößels durch
den Ölkanal
dergestalt eingeleitet, dass der Kolben und der Verriegelungs- und
Trennstift veranlasst werden, entgegen der federbelasteten Aufnahme
zu gleiten und sich teilweise in die Führungsbohrungen des mittigen
Stößels bzw.
des anderen Seitenstößelteils
des Seitenstößels hineinzubewegen,
wodurch eine mechanische Verbindung zwischen dem mittigen Stößel und dem
Seitenstößel hergestellt
wird, und wird aus der Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
des Seitenstößels durch
den Ölkanal
herausgeleitet, um den Kolben und den Verriegelungs- und Trennstift
zu veranlassen, infolge der federbelasteten Aufnahme zurück zu gleiten,
wodurch der mittige Stößel mechanisch
von dem Seitenstößel getrennt
wird. Der Verriegelungs- und Trennstift ist vorzugsweise mit einer umfänglich verlaufenden
Aussparung ausgebildet.
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Die
Stößelbaugruppe
kann einen Endanschlag in der Führungsbohrung,
in der der Kolben aufgenommen ist, aufweisen, um die Gleitbewegung des
Kolbens in der Führungsbohrung
zu begrenzen und die Führungsbohrung
an einem Ende zu verschließen.
In diesem Fall steht die Führungsbohrung über einen
Verbindungsölkanal
mit dem Ölkanal
in strömungsmäßiger Verbindung.
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Der
Ventiltriebmechanismus enthält Ölzufuhrmittel,
die Ölgänge umfassen,
die sich entlang der Einlassnockenwelle bzw. der Auslassnockenwelle
erstrecken, Abzweigölkanäle, die
jeweils von den Ölgängen abzweigen
und sich zwischen zwei Stößelbaugruppen
für Zwillingseinlassventile
und zwei Stößelbaugruppen
für Zwillingsauslassventile
für jeden Zylinder
erstrecken, Ölkanäle, von
denen jeder in einer Außenwand
des Seitenstößels ausgebildet
ist und mit dem Abzweigölkanal
in strömungsmäßiger Verbindung
steht. Der Kolben in der Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
des Seitenstößels des
Seitenstößels dient
dazu, den mittigen Stößel und
den Seitenstößel in einen
verriegelten oder mechanisch miteinander verbundenen Zustand zu
versetzen, wenn der Kolben von dem Ölgang aus durch den Ölkanal über den
Abzweigölkanal
mit einem Hydrauliköldruck
beaufschlagt wird, und in einen gelösten oder mechanisch voneinander
getrennten Zustand zu versetzen, wenn der Kolben vom Hydrauliköldruck entlastet
wird.
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Der
Abzweigölkanal
verläuft
vorzugsweise so, dass er teilweise die Außenränder der beiden Stößelbaugruppen
für die
Zwillingseinlassventile und die Zwillingsauslassventile überlappt,
wobei der Ölkanal
eine Länge
aufweist, die ausreicht, um während
der Auf- und Abwärtsbewegung
der Stößelbaugruppe
in strömungsmäßiger Verbindung
mit dem Abzweigölkanal
zu bleiben.
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Der
Abzweigölkanal
kann in der Weise ausgebildet werden, dass ein Zylinderkopf von
einer Seite des Zylinderkopfes aus zu dem Ölgang hin angebohrt wird und
auf der einen Seite des Zylinderkopfes mit einem Stöpsel verschlossen
wird.
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Der
Ventiltriebmechanismus kann des Weiteren ein Element umfassen, das
dazu dient zu verhindern, dass sich die Stößelbaugruppe relativ zu dem
Zylinderkopf dreht, während
die Stößelbaugruppe
in dem Ventiltriebmechanismus installiert wird. Das Element ist
an einer Außenwand
des Seitenstößels an
einer der einander gegenüberliegenden
Seiten der Stößelbaugruppe,
die von der Abzweigölkammer
entfernt liegt, angeordnet.
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Der
Ventiltriebmechanismus kann des Weiteren ein Rückhaltemittel umfassen, das
zwischen dem mittigen Stößel und
dem Seitenstößel angeordnet
ist, um zu verhindern, dass sich der mittige Stößel infolge der Rückholfeder
nach oben über
eine Oberseite des Seitenstößels hinaus
bewegt, wobei jedoch eine Abwärtsbe wegung
des mittigen Stößels relativ zu
dem Seitenstößel entgegen
der Rückholfeder möglich ist.
Genauer gesagt, umfasst das Rückhaltemittel
einen Rückhaltestift,
der sich zwischen dem mittigen Stößel und dem Seitenstößel erstreckt,
eine Hilfsbohrung, in der der Rückhaltestift
beweglich aufgenommen ist, und eine Begrenzungsaussparung, die mit
dem Rückhaltestift
in Eingriff gebracht werden kann und die Abwärtsbewegung des mittigen Stößels begrenzt,
wobei die Hilfsbohrung in dem mittigen Stößel oder in dem Seitenstößel ausgebildet
ist und die Begrenzungsaussparung in dem mittigen Stößel (wenn
sich die Hilfsbohrung in dem Seitenstößel befindet) bzw. in dem Seitenstößel (wenn
sich die Hilfsbohrung in dem mittigen Stößel befindet) ausgebildet ist.
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Gemäß dem Ventiltriebmechanismus
weist die Stößelbaugruppe
die vertikale Stegwandung auf, die sich vorzugsweise entlang fast
der gesamten vertikalen Länge
des mittigen Stößels kontinuierlich
von jeder der einander gegenüberliegenden
Seiten jeder kreisbogenförmigen
vertikalen Seitenwand des mittigen Stößels in der axialen Richtung
der Nockenwelle erstreckt, wobei eine Gleitbewegung des mittigen Stößels relativ
zu dem Seitenstößel dadurch
geführt wird,
dass die vertikalen Stegwandungen jeweils auf der vertikalen flachen
Seitenwand des Seitenstößels gleiten.
Diese Struktur der Stößelbaugruppe
ermöglicht
eine große
Ventilstößellänge der
Stößelbaugruppe.
Des Weiteren verteilt die in dieser Weise aufgebaute Stößelbaugruppe
eine Kraft, die den Seitenstößel gegen
die Führungswand
der Stößelführung drückt, über die
vertikalen Stegwandungen in Richtung des mittigen Stößels, während der
Seitenstößel durch
die Seitennocken angetrieben wird, so dass der Seitenstößel auf
der Stößelführung durch
die Außenwand
des mittigen Stößels gleitet,
die senkrecht zu einer Richtung verläuft, in der die Kraft den Seitenstößel gegen
die Wand der Stößelführung drückt. Infolge
dessen gibt es keine Konzentration einer Druckkraft, die an äußeren Umfangsrändern einer
Berührungsstelle
mit dem mittigen Stößel in dem
herkömmlichen
Ventiltriebmechanismus auftritt. Darüber hinaus wird die Kraft verringert,
die durch eine Neigung des Stößels verursacht
wird und vom Stößel auf
die Stößelführung einwirkt.
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Der
Ventiltriebmechanismus hat eine Nockenanordnung, bei der der hochhubige
mittige Nocken zwischen den niedrighubigen Seitennocken angeordnet
ist, was eine große
Ventilstößellänge der Stößelbaugruppe
ermöglicht.
Diese Nockenanordnung ist für
einen Hochhubbetrieb recht vorteilhaft. Zusätzlich zu der Nockenanordnung
hat der Ventiltriebmechanismus eine Seitenstößelstruktur, bei der die beiden
Seitenstößelteile über die
Verbindungsbrücke
miteinander verbunden sind, die mit dem Ventilschaft in Eingriff
gebracht werden kann, und die Rückholfeder
ist in der Aussparung aufgenommen, die in der Verbindungsbrücke ausgebildet
ist, so dass der mittige Stößel zur
Rückkehr
gedrängt
wird. Durch diese Seitenstößelanordnung
wird der mittige Stößel auf
dem mittigen Nocken gehalten, während
der mittige Stößel keinen
Kontakt zu dem Seitenstößel hat. Dadurch
wird ein Klappergeräusch
verhindert, zu dem es durch das wiederholte Aufeinandertreffen des
mittigen Stößels mit
dem mittigen Nocken während
der Schwingbewegung des mittigen Stößels käme, und gibt der Stößelbaugruppe
außerdem
eine kompakte Bauweise.
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Das
Verriegelungs- und Trennmittel umfasst Führungsbohrungen, die in dem
mittigen Stößel und in
dem Seitenstößel ausgebildet
sind, einen Verriegelungs- und Trennstift, der für eine Gleitbewegung in der
Führungsbohrung
des mittigen Stößels aufgenommen
ist, einen Kolben, der für
eine Gleitbewegung in der Führungsbohrung
eines der beiden Seitenstößelteile
aufgenommen ist, eine federbelastete Aufnahme, die für eine Gleitbewegung
in der Führungsbohrung
eines anderen der beiden Seitenstößelteile aufgenommen ist, und
einen Ölkanal,
der in dem einen Seitenstößelteil
so ausgebildet ist, dass er mit der Führungsbohrung des einen Seitenstößelteils in
strömungsmäßiger Verbindung
steht, und durch den Hydrauliköl
in die Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
eingeleitet wird oder durch den Hydrauliköl aus der Führungsbohrung des einen Seitenstößelteils
herausgeleitet wird. Das Verriegelungs- und Trennmittel arbeitet
in der Weise, dass, wenn Hydrauliköl in die Führungsbohrung des einen Seitenstößelteils
durch den Ölkanal
eingeleitet wird, das Verriegelungs- und Trennmittel den Kolben
und den Verriegelungs- und Trennstift veranlasst, entgegen der federbelasteten
Aufnahme zu gleiten und sich teilweise in die Führungsbohrungen des mittigen
Stößels bzw.
des anderen Seitenstößelteils
hineinzubewegen, wodurch eine mecha nische Verbindung zwischen dem
mittigen Stößel und
dem Seitenstößel hergestellt
wird, und wenn das Hydrauliköl
aus der Führungsbohrung
des einen Seitenstößelteils
durch den Ölkanal
herausgeleitet wird, so veranlasst das Verriegelungs- und Trennmittel
den Kolben und den Verriegelungs- und Trennstift, infolge der federbelasteten
Aufnahme zurück
zu gleiten, wodurch der mittige Stößel mechanisch von dem Seitenstößel getrennt
wird. Dieser hydraulisch betätigte
Mechanismus des Verriegelungs- und Trennmittels kann den mittigen
Stößel mit
dem Seitenstößel in einem
Zustand verbinden, wo der Motor mit hoher Drehzahl läuft, so
dass infolge dessen mit Sicherheit ein hoher Hydraulikdruck anliegt.
Dadurch wird eine instabile mechanische Verbindung zwischen dem
mittigen Stößel und
dem Seitenstößel infolge
eines ungenügenden
Hydraulikdrucks verhindert.
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Der
Verriegelungs- und Trennstift, der mit einer umfänglich verlaufenden Aussparung
versehen ist, verringert eine Kontaktfläche mit der Führungsbohrung,
so dass der Reibungswiderstand zwischen dem Verriegelungs- und Trennstift
und der Führungsbohrung
verringert wird.
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Der
Ventiltriebmechanismus enthält
eine Ölkanalanordnung
für die
Stößelbaugruppe,
die Folgendes umfasst: die Ölgänge, die
sich entlang der Einlassnockenwelle bzw. der Auslassnockenwelle
erstrecken, Abzweigölkanäle, die
jeweils von den Ölgängen abzweigen
und sich zwischen den beiden benachbarten Stößelbaugruppen für die Zwillingseinlassventile
und den beiden benachbarten Stößelbaugruppen
für die
Zwillingsauslassventile für
jeden Zylinder erstrecken, Ölkanäle, von
denen jeder in einer Außenwand
des Seitenstößels ausgebildet
ist und mit dem Abzweigölkanal
in strömungsmäßiger Verbindung
steht. Des Weiteren verläuft
der Abzweigölkanal
in der Ölkanalanordnung
so, dass er teilweise die Außenränder der
beiden Stößelbaugruppen
für die
Zwillingseinlassventile oder die Zwillingsauslassventile überlappt,
wobei der Ölkanal
eine Länge
aufweist, die ausreicht, um während
der Auf- und Abwärtsbewegung
der Stößelbaugruppe
in strömungsmäßiger Verbindung
mit dem Abzweigölkanal
zu bleiben. Die Ölkanalanordnung
hat einen Abzweigölkanal,
der gemeinsam für
beide der zwei benachbarten Stößelbaugruppen
verwendet wird. Dadurch wird vermieden, den Abzweigölkanal für jede Stößelführung zu
bohren, was die Arbeitszeit für
die Herstellung des Abzweigölkanals
verringert. Des Weiteren kann die Ölkanalanordnung auf einfache
Weise hergestellt werden.
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Die
oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit
ihren bevorzugten Ausführungsformen
hervor, wenn man sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen
betrachtet, in denen überall
die gleichen Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile
verwendet wurden.
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1 ist
eine Endansicht eines Motors, der mit einem Ventiltriebmechanismus
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
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2 ist
eine Draufsicht des Motors mit einem abgenommenen Zylinderkopfdeckel.
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3 ist
eine Querschnittsansicht des Motors entlang der Linie III-III von 2.
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Motors entlang der Linie IV-IV von 2.
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5 ist
eine Querschnittsansicht des Motors entlang der Linie V-V von 2.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines mittigen Stößels.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Seitenstößels.
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8 ist
eine Ebenenquerschnittsansicht einer Stößelbaugruppe.
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9 ist
eine Querschnittsansicht der Stößelbaugruppe.
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10 ist
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Zylinderkopfes
mit der daran installierten Stößelbaugruppe.
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11 ist
eine Draufsicht, in der teilweise der Zylinderkopf zu sehen ist.
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12 ist
eine Endansicht der Stößelbaugruppe.
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13 ist
eine Ebenenquerschnittsansicht der Stößelbaugruppe entlang der Linie
VIII-VIII von 12.
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14 ist
eine Endansicht des mittigen Stößels.
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15 ist
eine Querschnittsansicht des Seitenstößels entlang der Linie XV-XV
von 8.
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16 ist
eine Ebenenquerschnittsansicht einer Variante der Stößelbaugruppe,
die in 8 gezeigt ist.
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In
der folgenden Beschreibung meinen und bezeichnen die Begriffe "Vorderende" und "Hinterende" ein Vorderende bzw.
ein Hinterende eines Motors, in einer Richtung betrachtet, in der
eine Zylinderreihe angeordnet ist, und die Begriffe "Vorderseite" und "Rückseite" des Motors meinen und bezeichnen die
Vorderseite bzw. die Rückseite,
in Längsrichtung
einer Fahrzeugkarosserie betrachtet.
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Wenden
wir uns nun näher
den Zeichnungen zu, und insbesondere 1, wo ein
Verbrennungsmotor 1 gezeigt ist, der mit einem Ventiltriebmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist. Der Motor 1 ist ein Vierzylinder-Reihenmotor mit zwei
oben liegenden Nockenwellen. Der Motor 1, der so in einen
Motorraum eingebaut ist, dass die Nockenwellen quer zum Motorraum
liegen, hat einen Motorkörper,
der einen Zylinderblock 11, einen Zylinderkopf 12 und
einen Zylinderkopfdeckel 13 umfasst. Im unteren Teil des
Zylinderblocks 11 ist eine Kurbelwelle 14 angeordnet,
die axial über
ein Vorderende des Zylinderblocks 11 hinausragt. Nockenwellen,
und zwar eine Einlassnockenwelle 15 und eine Auslassnockenwelle 16,
sind über
dem Zylinderkopf 12 angeordnet und ragen axial über das
Vorderende des Zylinderkopfes 12 hinaus. Die Kurbelwelle 14 ist
mit einer Kurbelwellenscheibe 17 versehen, die an einem Ende
der Kurbelwelle 14 befestigt ist. Die Einlassnockenwelle 15 ist
mit einer Nockenwellenscheibe 18 versehen, die an einem
Ende der Einlassnockenwelle 15, das über das Vorderende des Zylinderkopfes 12 hinausragt,
befestigt ist. Gleichermaßen
ist die Auslassnockenwelle 16 mit einer Nockenwellenscheibe 19 versehen,
die an einem Ende der Auslassnockenwelle 16, das über das
Vorderende des Zylinderkopfes 12 hinausragt, befestigt
ist. Der Zylinderblock 11 ist mit einer Spannrolle 20 und
einer Mitläuferrolle 21 versehen,
die schwenkbar am Vorderende des Zylinderblocks 11 montiert
sind. Die Einlassnockenwelle 15 und die Auslassnockenwelle 16 werden
durch einen Steuerriemen 22 gedreht. Die Spannrolle 20 ist
in ihrer Position verstellbar, so dass dem Steuerriemen 22 die
gewünschte
Spannung verliehen werden kann. Die Nockenwellen 15 und 16 drehen
sich mit halber Kurbelwellendrehzahl.
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Wenden
wir uns den 2 bis 5 zu, die eine
Oberseite des Zylinderkopfes 12, einen vertikalen Querschnitt
durch den Zylinderkopf 12 entlang der Linie III-III von 2,
einen vertikalen Querschnitt durch den Zylinderkopf 12 entlang
der Linie IV-IV
von 2 bzw. einen vertikalen Querschnitt durch den
Zylinderkopf 12 entlang der Linie V-V von 2 zeigen.
Die Nockenwellen 15 und 16 verlaufen parallel
zueinander in Querrichtung. Es gibt eine Zündkerze 23 im Zylinderkopf 12 für jeden
Zylinder A in dem Motor 1. Der Motor 1 hat vier
Ventile, und zwar zwei Einlassventile 39 und zwei Auslassventile 40,
je Zylinder A. Diese Ventile 39 und 40 werden
zu entsprechenden Steuerzeiten durch die Nockenwellen 15 und 16 angetrieben,
um die Einlassöffnungen 34 bzw.
Auslassöffnungen 35 zu öffnen und
zu schließen.
Der Ventiltrieb enthält
eine Ventilhebe- oder -stößelbaugruppe 24,
die zwischen einer Nockennase der Nockenwelle 15, 16 und
einem Ventilschaft 81 des Ventils 39, 40 installiert
ist. Das untere Ende der Stößelbaugruppe 24 steht
mit der Nockennase in Kontakt und wird auf- und abwärts bewegt,
wenn sich die Nockenwelle 15, 16 dreht.
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Die
Einlassnockenwelle 15 hat zwei Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 und
einen mittigen Hochhubnocken 26 für jedes Einlassventil 39.
Gleichermaßen
hat die Auslassnockenwelle 16 zwei Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 und
einen mittigen Hochhubnocken 26 für jedes Auslassventil 40. Die
Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 haben die gleichen
Nasenformen. Der mittige Hochhubnocken 26 hat eine andere
Nasenform als die Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 und
ist zwi schen den Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 angeordnet.
Die Nockennase des mittigen Hochhubnockens 26 steht in
Kontakt mit einem mittigen Abschnitt der Stößelbaugruppe 24 (der
im Weiteren als ein "mittiger
Stößel 41" bezeichnet
wird und später
noch eingehender beschrieben wird). Die Nockennasen der Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 stehen
in Kontakt mit Seitenabschnitten der Stößelbaugruppe 24 (die
im Weiteren als ein "Seitenstößel 42" bezeichnet
werden und später
noch eingehender beschrieben werden) an einander gegenüberliegenden
Seiten des mittigen Abschnitts. Der Niedrighub-Seitennocken 25, 27 hat
eine kleinere Nase niedriger als die des mittigen Hochhubnockens 26.
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Der
Zylinderkopf 12 umfasst einen Basisabschnitt 30 und
Vorderseiten-, Hinterend- und Rückseiten-
Stegwandungen 31, 32 und 33, die sich
vertikal von den Rändern
des Basisabschnitts 30 an der Vorderseite, dem Hinterende
bzw. der Rückseite
erstrecken. Die Vorderseiten-, Hinterend- und Rückseiten- Stegwandungen 31, 32 und 33 sind
als eine durchgängige
Wand ausgebildet. Der Motor 1 hat eine Frontabdeckung 28,
die die Vorderenden des Zylinderblocks 11, des Zylinderkopfes 12 und
des Zylinderkopfdeckels 13 abdeckt, um einen Nockenwellenantriebmechanismus
zu schützen,
der die Kurbelwellenscheibe 17, die Nockenwellenscheiben 18 und 19,
die Spannrolle 20, die Mitläuferrolle 21 und den Steuerriemen 22 beinhaltet.
Der Zylinderkopf 12 ist mit einem oberen Abschnitt des
Brennraums B, den Einlassöffnungen 34,
den Auslassöffnungen 35 und einem
Kerzenloch 36 je Zylinder A ausgebildet, die allesamt in
den Basisabschnitt 30 des Zylinderkopfes gebohrt sind.
Der Zylinderkopf 12 ist an einander gegenüberliegenden
Seiten mit einem Einlasskrümmer 37 und
einem Auslasskrümmer 38 versehen,
die an dem Basisabschnitt 30 des Zylinderkopfes angebracht
sind.
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Am
Basisabschnitt 30 des Zylinderkopfes befindet sich ein
Nockenträger 50.
Der Nockenträger 50 umfasst
eine horizontale Grundplatte 51, die in einem Raum angeordnet
ist, der über
dem Basisabschnitt 30 des Zylinderkopfes durch die durchgängigen Stegwandungen 31, 32 und 33 und
eine umfänglich
verlaufende Stegwandung 52 gebildet wird, die sich fast
um den gesamten Umfangsrand der horizontalen Grundplatte 51 herum
erstreckt, dergestalt, dass eine kastenförmige Konfiguration entsteht.
Die Traglager 57 sind so angeordnet, dass sich die Tragla ger 57 auf
jeder der einander gegenüberliegenden Seiten
einer geraden Reihe des Zylinders A befinden, in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie betrachtet und dass sich ein Traglager 57 je
Nockenwelle hinter jedem Zylinder A befindet, in Querrichtung der
Fahrzeugkarosserie betrachtet. Die Traglager 57 tragen die
Einlassnockenwelle 15 und die Auslassnockenwelle 16 drehbar
an ihren Lagerzapfen 15a bzw. 16a. Das Traglager 57 umfasst
einen unteren Lagerblock 53, der als ein integraler Teil
der horizontalen Grundplatte 51 ausgebildet ist, und einen
oberen Lagerblock 55, der mittels Befestigungsschrauben 56 und 56a am
unteren Lagerblock 53 befestigt ist. Jedes Paar unterer
Lagerblöcke 53 für die Einlassnockenwelle 15 und
die Auslassnockenwelle 16 ist über eine Brücke 72 miteinander
verbunden, die als ein integraler Teil der horizontalen Grundplatte 51 ausgebildet ist.
In diesem Fall sind die Traglager 57 im Wesentlichen identisch
konfiguriert und in regelmäßigen Abständen angeordnet.
Allerdings unterscheidet sich die Konfiguration der vordersten Traglager 57a ein wenig
von den übrigen
Traglagern, und sie sind nahe den Nockenwellenscheiben 18 bzw. 19 angeordnet.
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Es
ist eine Stößelführung 54 in
der horizontalen Grundplatte 51 je Zylinder A ausgebildet,
in der die Stößelbaugruppe 24 so
aufgenommen ist, dass sie darin eine Gleitbewegung ausführen kann.
Die Stößelführung 54 wird
durch eine schräge
zylindrische Bohrung gebildet, die durch die horizontale Grundplatte 51 hindurch
verläuft.
Die Stößelbaugruppe 24 gleitet
infolge der Drehung der Nocken 25–27 in der Stößelführung 54 auf
und ab und bewirkt dabei einen Aufwärts- und Abwärtshub des
Einlassventils 39 oder des Auslassventils 40.
Es ist des Weiteren eine Führungsbohrung 58 in
der horizontalen Grundplatte 51 ausgebildet, die als Führungsweg
für die Zündkerze 23 dient,
wenn die Zündkerze 23 in
das Kerzenloch 36 eingesetzt wird. Genauer gesagt, ist die
Zündkerzenführungsbohrung 58 – mit Ausnahme der
vordersten – so
ausgebildet, dass sie durch eine zylindrische Säule 59 hindurch verläuft, die
sich vertikal oberhalb der Mitte jedes Zylinders A von der horizontalen
Grundplatte 51 aus erstreckt. Wie in 2 zu
sehen, ist die zum vordersten Zylinder A gehörende Zündkerzenführungsbohrung 58 in
einer kokonförmigen
Säule 62 ausgebildet.
Es ist außerdem
eine Bohrung 61 in der Säule 62 ausgebildet,
die ein Hydraulikölzufuhrsteuerventil 60 aufnimmt,
das dazu dient, die Stößelbaugruppe 24 mit
Hydrauliköl
zu versorgen.
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Der
Zylinderkopfdeckel 13 wird entlang den Oberseiten der Stegwandungen 13–33,
die sich vertikal von dem Basisabschnitt 30 aus erstrecken,
und den Oberseiten der Säulen 59 und 62,
die sich vertikal von der horizontalen Grundplatte 51 aus
erstrecken, mit dem Zylinderkopf 12 in Kontakt gebracht und
an dem Zylinderkopf 12 befestigt.
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Die
horizontale Grundplatte 51 hat Rippen 63 und 64,
die sich in einer Richtung vom Vorderende zum Hinterende des Motors 1 erstrecken.
Die Rippe 63, die als ein integraler Teil der horizontalen
Grundplatte 51 ausgebildet ist, befindet sich zwischen
einer geraden Reihe der Stößelführung 54,
die zu der Einlassnockenwelle 15 gehört, und einer geraden Reihe Zündkerzenführungsbohrungen 58 und
erstreckt sich parallel zu der Einlassnockenwelle 15 in
einer Richtung vom Vorderende zum Hinterende des Motors 1. In
der Rippe 63 ist ein Ölgang 65 ausgebildet.
Gleichermaßen
befindet sich die Rippe 64, die als ein integraler Teil
der horizontalen Grundplatte 51 ausgebildet ist, zwischen
einer geraden Reihe der Stößelführung 54,
die zu der Auslassnockenwelle 16 gehört, und der geraden Reihe Zündkerzenführungsbohrungen 58 und
erstreckt sich parallel zu der Auslassnockenwelle 16 in
einer Richtung vom Vorderende zum Hinterende des Motors 1.
In der Rippe 64 ist ein Ölgang 66 ausgebildet.
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Wie
in 3 deutlich zu sehen, ist die horizontale Grundplatte 51 auf
ihrer Vorderseite mit mehreren kreisförmigen Aussparungen 70 und
auf ihrer Rückseite
mit mehreren kreisförmigen
Vorsprüngen 71 (siehe 2)
versehen. Des Weiteren hat die horizontale Grundplatte 51 eine
zylindrische Säule 72 mit
einer Durchgangsbohrung 73, die in ihrer Mitte ausgebildet
ist. Der Zylinderkopf 12 hat zylindrische Säulen 75,
die in ihrer Position den kreisförmigen Aussparungen 70 entsprechen,
kreisförmige
Vorsprünge 71 und
eine Brücke 73.
Beim Befestigen des Nockenträgers 50 am
Zylinderkopf 12 wird der Nockenträger 50 auf dem Zylinderkopf
angeordnet, indem die kreisförmigen
Aussparungen 70, die kreisförmigen Vorsprünge 71 und
die Brücke 73 jeweils mit
den Säulen 75 in
Kontakt gebracht werden und dann am Zylinderkopf 12 mittels
Befestigungsschrauben 74, die in die Säulen 75 eingeschraubt
werden, befestigt werden. Der Zylinderkopf 12 hat am Basisabschnitt 30 weitere
zylindrische Säulen 76,
die in ihrer Position den Säulen 59 und 62 des
Nockenträgers 50 entsprechen.
Diese zylindrischen Säulen 76 sind so
gestaltet, dass, wenn der Nockenträger 50 am Zylinderkopf 12 befestigt
wird, die Säulen 59 und 62 des Nockenträgers 50 gegen
die Säulen 76 stoßen. Dies ist
vorteilhaft, um den Nockenträger 50 stabil
an dem Zylinderkopf 12 zu befestigen.
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Einige
der Befestigungsschrauben 56, nämlich die Befestigungsschrauben 56a,
die zum Befestigen des oberen Lagerblocks 55 am unteren
Lagerblock 53 zum Lagern der Einlassnockenwelle 15 dienen,
sind im Gegensatz zu den übrigen
Befestigungsschrauben 56, 50 ausreichend lang,
um sowohl durch den unteren Lagerblock 53 als auch die horizontale
Grundplatte 51 hindurch zu reichen, wodurch der Nockenträger 50 am
Zylinderkopf 12 befestigt wird, während gleichzeitig der obere
Lagerblock 55 am unteren Lagerblock 53 befestigt
wird. In diesem Fall hat der Nockenträger 50 zylindrische
Säulen 77,
die sich von der horizontalen Grundplatte 51 an Positionen
abwärts
erstrecken, die den Befestigungsschrauben 56a entsprechen,
und der Zylinderkopf 12 ist mit zylindrischen Säulen 78 ausgebildet, die
sich von dem Basisabschnitt 30 des Zylinderkopfes aus als
Gegenstücke
zu den zylindrische Säulen 77 aufwärts erstrecken.
Wenn der Nockenträger 50 am
Zylinderkopf 12 befestigt wird, so stoßen die zylindrischen Säulen 77 des
Nockenträgers 50 gegen die
zylindrischen Säulen 78 des
Zylinderkopfes 12. Dies ist vorteilhaft, um den Nockenträger 50 stabil
an dem Zylinderkopf 12 zu befestigen.
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Wie
in 3 deutlich zu sehen, ist der Zylinderkopf 12 mittels
Befestigungsschrauben 80 am Zylinderblock 11 befestigt.
Die Befestigungsschrauben 80 sind so angeordnet, dass sich
die Befestigungsschrauben 80 auf jeder der einander gegenüberliegenden
Seiten der geraden Reihe der Zylinder A befinden, in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie betrachtet, und dass sich eine Befestigungsschraube 80 je
Nockenwelle hinter jedem Zylinder A befindet, in Querrichtung der
Fahrzeugkarosserie betrachtet. Durch diese Anordnung der Befestigungsschrauben 80 nehmen
die Befestigungsschrauben 80 gleichmäßig die Explosionskräfte auf,
die in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden.
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Wie
oben beschrieben, weist in der zu dem Nockenwellenantriebsmechanismus
gehörenden Struktur
der Nockenträger 50,
der von dem Zylinderkopf 12 separat angeordnet ist, die
unteren Lagerblöcke 53 auf,
die einen Teil der Traglager 57 und der Stößelführungen 54 bilden.
Durch diese Struktur ist es möglich,
die unteren Lagerblöcke 53 der
Traglager 57 und die Stößelführungen 54 alle
auf einmal am Zylinderkopf 12 zu montieren, indem nur der
Nockenträger 50 an
dem Zylinderkopf 12 befestigt wird, so dass eine Verschlechterung
der Montageleistung und der Wartungsfreundlichkeit des Motors 1 vermieden
wird, wozu es durch ein mögliches
gegenseitiges mechanisches Behindern zwischen den Befestigungsschrauben 80 und
den Nockenwellen 15 und 16 kommt. Darüber hinaus
stellt diese Struktur eine deutliche Verbesserung des Layouts dar,
wodurch sich die Montageleistung für den Zylinderkopf 12 verbessert
und der Zylinderkopf 12 kompakt gestaltet werden kann.
Der Nockenträger 50 ist
aus gegenseitigen Kombinationen verschiedener Teile aufgebaut, die
sich in verschiedene Richtungen erstrecken, wie beispielsweise die
horizontale Grundplatte 51, die umfänglich verlaufende Stegwandung 52,
der untere Lagerblock 53, die Stößelführungen 54 und dergleichen,
so dass diese Teile folglich komplementär zueinander sind. Infolge
dessen wird dem Nockenträger 50 eine
hohe Steifigkeit verliehen, so dass er eine stabile Lagerung für die Nockenwellen 15 und 16,
die Stößelbaugruppen 24 und
das Hydraulikölzufuhrsteuerventil 60 bildet.
Weil der Nockenträger 50 von dem
Zylinderkopf 12 getrennt vorliegt, wird des Weiteren ein
mögliches
gegenseitiges mechanisches Behindern zwischen den Befestigungsschrauben 80 und
den Lagern 57, die die oberen und die unteren Lagerblöcke 53 und 55 umfassen,
vermieden, so dass das Layout der Schrauben 80 nicht die
Freiheit bei der Anordnung der Lager 57 einschränkt. Dadurch
können
sowohl die Lager 57 als auch die Befestigungsschrauben 80 insofern
in einer sich gegenseitig behindernden Position angeordnet werden,
als sie sich in einer intermediären
Position zwischen zwei benachbarten Zylindern 2 auf einer
der einander gegenüberliegenden
Seiten einer geraden Reihe des Zylinders A befinden, in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie betrachtet.
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6 bis 9 zeigen
die Stößelbaugruppe 24 im
Detail. Es versteht sich, dass, obgleich in der in 10 gezeigten
Ausführungsform
die gleiche Stößelbaugrup pe 24 in
jeden der Ventiltriebe für
das Einlassventil 39 bzw. für das Auslassventil 40 eingebaut ist,
sie auch in nur einen der Ventiltriebe eingebaut sein kann.
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Wie
in 10 gezeigt, wird die Stößelbaugruppe 24 beinahe
durch das obere Ende des Ventilschaft 81 durch eine Ausgleichsscheibe 90 berührt. Die
Stößelbaugruppe 24 hat
einen Ventilfederrückhalter 92.
Andererseits hat der Zylinderkopf 12 eine ringförmige Aussparung 93 je
Ventil. Eine Ventilfeder 82 ist an dem Ventilschaft 81 zwischen
dem Ventilfederrückhalter 92 und
der ringförmigen
Aussparung 93 des Zylinderkopfes 12 montiert,
um die Stößelbaugruppe 24 an
die Nockennase der Nocken der Nockenwelle 15, 16 zu
drängen.
Ein Abzweigölkanal 95 zweigt
in einem rechten Winkel von dem Ölgang 65 ab.
Gleichermaßen
zweigt ein Abzweigölkanal 95 in
einem rechten Winkel von dem Ölgang 66 ab.
Der Abzweigölkanal 95 wird
in der Weise hergestellt, dass man einen Kanal in den Zylinderkopf 12 von
seiner Vorderseite oder seiner Rückseite
aus bis zu dem Ölgang 65 oder 66 bohrt.
Der Ölkanal
an der Vorderseite des Zylinderkopfes 12 oder an der Rückseite des
Zylinderkopfes 12 wird durch eine Kugel 95a versperrt
(siehe 11). Der Abzweigölkanal 95 ist
so geformt, dass er teilweise die Außenränder jeder benachbarten Stößelbaugruppe 24 überlappt
(siehe 11). Öl fließt in dem Ölgang 65, 66,
tritt in den Abzweigölkanal 95 ein
und tritt dann in das Innere der Bohrung, die die Stößelführung 54 ist,
ein.
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Wie
in 11 gezeigt, ist die Stößelführung 54 mit einer
Aussparung 54a in ihrer Innenwand versehen. Wie noch beschrieben
wird, hat der Seitenstößel 24 einen
Kugelrückhalter 421,
der in einer Seitenfläche 42c auf
einer Seite befestigt ist, die von dem Ölgang 65, 66 relativ
zu dem mittigen Stößel 41 entfernt
liegt. Der Kugelrückhalter 421 ist
so angeordnet, dass er zu der Aussparung 54a der Stößelführung 54 weist.
In dem Kugelrückhalter 421 befindet
sich eine Kugel 94. Wenn die Stößelbaugruppe 24 in
die Stößelführung 54 eingesetzt
wird, so befindet sich die Kugel 94 zwischen dem Kugelrückhalter 421 der
Stößelbaugruppe 24 und
der Aussparung 54a der Stößelführung 54. Die Kugel 54 verhindert,
dass sich die Stößelbaugruppe 24 während des
Einsetzens der Stößelbaugruppe 24 in
die Stößelführung 54 in
der Stößelführung 54 dreht.
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Die
Stößelbaugruppe 24 umfasst
einen Seitenstößel 42,
der an dem Ventilschaft 81 des Ventil 39, 40 angebracht
ist, und den mittigen Stößel 41. Der
Seitenstößel 42 hat
zwei voneinander beabstandete Stößelköpfe 42a.
Der mittige Stößel 41 ist
für eine
Gleitbewegung zwischen den Stößelköpfen 42a des
Seitenstößels 42 aufgenommen.
Wie später noch
beschrieben wird, hat die Stößelbaugruppe 24 einen
Verbindungsmechanismus zwischen dem mittigen Stößel 41 und dem Seitenstößel 42,
der sie mechanisch so miteinander verbindet, dass der mittige Stößel 41 relativ
zu dem Seitenstößel 42 auf
und ab gleiten kann. Der Seitenstößel 42 an den Stößelköpfen 42a gleitet
auf den Nasen der Niedrighub-Seitennocken 25 und 27,
so dass er sich auf und ab bewegt, wodurch das Ventil 39, 40 geöffnet und
geschlossen wird, wenn sich die Nockenwelle 15, 16 dreht.
Der mittige Stößel 41 an
einem Stößelkopf 41a gleitet
auf der Nase des mittigen Hochhubnockens 26. Der mittige
Stößel 41 wird
relativ zu dem Seitenstößel 42 auf und
ab bewegt, während
er mechanisch von dem Seitenstößel 42 getrennt
ist. Dementsprechend ist der mittige Stößel 41 nicht an dem Öffnen und
schließen
des Ventils 39, 40 beteiligt, auch wenn sich die Nockenwelle 15, 16 dreht.
Andererseits wird, wenn der mittige Stößel 41 mechanisch
mit dem Seitenstößel 42 verbunden
ist, der mittige Stößel 41 integral mit
dem Seitenstößel 42 durch
den mittigen Hochhubnocken 26 auf und ab bewegt. Der Niedrighub-Seitennocken 25, 27 dient
als Niedrigdrehzahl-Nocken,
und der mittige Hochhubnocken 27 dient als Hochdrehzahl-Nocken.
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Genauer
gesagt, besteht die Stößelbaugruppe 24,
die eine allgemein zylindrische Konfiguration aufweist, aus zwei
zusammenpassenden Teilen, und zwar einem mittigen Stößel 41 und
einem Seitenstößel 42.
Die Stößelbaugruppe 24 ist
in einer axialen Richtung der Nockenwelle 15, 16 in
drei Stößelkopfsektionen
unterteilt, nämlich
den mittigen Stößelkopf 41a und
die Seitenstößelköpfe 42a auf
einander gegenüberliegenden
Seiten des mittigen Stößelkopfes 41a.
Jeder Stößelkopf 41a, 42a hat
eine Länge,
die in der Richtung senkrecht zur Drehachse des Nockens 25, 26, 27 größer ist
als eine Breite in Richtung der Drehachse des Nockens 25, 26, 27.
Der mittige Stößel 41,
der eine allgemein auf dem Kopf stehende U-Form aufweist, ist auf
einander gegenüberliegenden
Seiten in Richtung der Drehachse des Nockens 25, 26, 27 mit
flachen Endwänden 41b ausgebildet. Jede
Endwand 41b erstreckt sich senkrecht zu einer flachen oberen
Wand des Stößelkopfes 41a,
die senkrecht zur Achse des Ventilschaft 81 verläuft. Der mittige
Stößel 41 ist
des Weiteren auf einander gegenüberliegenden
Seiten in der Richtung senkrecht zur Drehachse des Nockens 25, 26, 27 mit
kreisbogenförmigen
Seitenwänden 41c ausgebildet.
Darüber
hinaus ist der mittige Stößel 41 mit
einer vertikalen flachen seitlichen Stegwand 41d versehen,
die sich als Verlängerung
der Seitenwand 41c erstreckt.
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Die
kreisbogenförmige
Seitenwand 41c und die vertikalen seitlichen Stegwände 41d bilden
Teile eines äußeren Mantels
der Stößelbaugruppe 24.
Die vertikale seitlichen Stegwand 41d bildet eine vertikale
flache Seitenfläche,
die zu einer vertikalen Seitenwand 42h weist, die an dem
Seitenstößel 42 ausgebildet
ist (was weiter unten noch beschrieben wird). Der mittige Stößel 41 ist
des Weiteren mit einer Führungsbohrung 41e ausgebildet,
die durch die Endwände 41b hindurch
verläuft.
Diese Führungsbohrung 41e verläuft in der
Mitte der Endwände 41b IN DER
Richtung parallel zur Drehachse der Nocken 39, 40.
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Der
Seitenstößel 42 hat
eine allgemein U-förmige
Konfiguration, die zu der auf dem Kopf stehenden U-Form des mittigen
Stößels 41 komplementär ist. Der
mittige Stößel 41 und
der Seitenstößel 42 bilden
eine komplette zylindrische Konfiguration, wenn sie zur Stößelbaugruppe 24 zusammensetzt
sind. Der Seitenstößel 42 ist
mit flachen inneren Endwänden 42b,
die voneinander beabstandet sind, und kreisbogenförmigen äußeren Endwänden 42e an einander
gegenüberliegenden
Seiten in Richtung der Drehachse des Nockens 25, 26, 27 ausgebildet.
Die einander gegenüberliegenden
kreisbogenförmigen Endwände 42c des
Seitenstößels 42 und
die einander gegenüberliegenden
kreisbogenförmigen
Seitenwände 41e bilden
eine allgemein zylindrische Konfiguration eines äußeren Mantels der Stößelbaugruppe.
Die inneren Endwände 42b sind
parallel zueinander und erstrecken sich senkrecht zu flachen oberen Wänden des
Stößelkopfes 42a,
die senkrecht zur Achse des Ventilschaft 81 verlaufen.
Der Abstand zwischen den inneren Endwänden 42b ist so gewählt, dass
der mittige Stößel 41 für eine Gleitbewegung
zwischen den inneren Endwänden 42b aufgenommen
wird. Der Seitenstößel 42 ist
des Weiteren auf einander gegenüberliegenden
Seiten in der Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Nockens 25, 26, 27 mit
vertikalen flachen Seiten wänden 42h,
die als Führungsflächen dienen,
ausgebildet, dergestalt, dass jede Seitenwand 42h jede
benachbarte innere und äußere Endwand 42b und 42c verbindet.
Die kreisbogenförmigen
Endwände 42c bilden
Teile des äußeren Mantels
der Stößelbaugruppe 24 und
wirken so mit den kreisbogenförmigen
Endwänden 41e des
mittigen Stößels 41 zusammen,
dass die allgemein zylindrische Konfiguration des äußeren Mantels der
Stößelbaugruppe 24 komplettiert
wird. Die flachen Seitenwände 42h passen
jeweils mit den flachen Seitenflächen 41f der
vertikalen flachen seitlichen Stegwandungen 41d zusammen,
wenn der mittige Stößel 41 in
den Seitenstößel 42 eingesetzt
wird. Diese Stegwandungen 41d, die an der Führungsfläche 41f an
den Seitenwänden 42h ausgebildet
sind, bilden Führungsmittel
zum Führen
der hin- und hergehenden Gleitbewegung des mittigen Stößels 41 relativ
zum Seitenstößel 42.
Der Seitenstößel 42 hat des
Weiteren eine Brücke 42d,
die die unteren Abschnitte der flachen inneren Endwände 42b miteinander
verbindet. Die Brücke 42d ist
mit einer Federaufnahmeaussparung 42g versehen, in der
eine Stößelfeder 49 aufgenommen
wird. Wie in 9 gezeigt, sind Ölablauföffnungen 42j im
Boden der Federaufnahmebohrung 42g ausgebildet, um Öl ablaufen
zu lassen, das am Boden der inneren Endwände 42b eingeschlossen
ist.
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Der
Seitenstößel 42 ist
des Weiteren mit einer ersten und einer zweiten Führungsbohrung 42e versehen,
die jeweils durch die innere und die äußere Endwand 42b bzw. 42c hindurch
verläuft.
Diese Führungsbohrungen 42e erstrecken
sich in der Mitte der inneren und der äußeren Endwand 42b bzw. 42c in der
Richtung parallel zur Drehachse der Nocken 39, 40,
dergestalt, dass sie auf die Führungsbohrung 41e ausgerichtet
werden, wenn der mittige Stößel 41 in den
Seitenstößel 42 eingesetzt
wird. Ein Ölkanal 42f erstreckt
sich parallel zur Achse des Ventilschaft 81 von der ersten
Führungsbohrung 42e in
der äußeren Endwand 41b des
Seitenstößels 42.
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Wenn
der mittige Stößel 41 in
den Seitenstößel 42 eingesetzt
wird, so werden die vertikalen seitlichen Stegwandungen 41d des
mittigen Stößels 41 jeweils
in einen Gleitkontakt mit den vertikalen Seitenwänden 42h des Seitenstößels 42 gebracht, Dementsprechend
wird der mittige Stößel 41 während einer
Relativbewegung des mittigen Stößels 41 durch
einen Gleitkontakt zwischen den vertikalen seitlichen Stegwandungen 41d und
den vertikalen Seitenwänden 42h geführt. Die
in dieser Weise aufgebaute Stößelbaugruppe 24 verteilt
und überträgt eine
Kraft, die durch die Seitennocken 25 und 26 auf den
Seitenstößel 42 ausgeübt wird,
durch den Gleitkontakt zwischen den vertikalen seitlichen Stegwandungen 41d und
den vertikalen Seitenwänden 42h zu dem
mittigen Stößel 41,
während
das Ventil durch die Seitennocken 25 und 26 über die
Seitenstößel 42,
die nicht mit dem mittigen Stößel 41 verbunden
sind, angetrieben wird.
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Infolge
dessen wird nicht nur der Seitenstößel 42, sondern auch
der mittige Stößel 41 an
ihren einander gegenüberliegenden
kreisbogenförmigen Wänden 41c und 42c gegen
die Stößelführung 54 gedrückt. Das
führt zu
einer Verringerung des Berührungswiderstandes
zwischen dem mittigen und dem Seitenstößel 41, 42 und
der Stößelführung 54,
wodurch sich die Verschleißfestigkeitseigenschaften des
mittigen und des Seitenstößels 41, 42 und
der Stößelführung 54 verbessern.
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Der
mittige Stößel 41 und
der Seitenstößel 42 passen
zu einer allgemein zylinderförmigen
Stößelbaugruppe 24 zusammen,
wenn sie zusammengesetzt werden. Wenn der mittige Stößel 41 in
den Seitenstößel 42 eingesetzt
wird, so werden die Stößelköpfe 41a und 42a des
mittigen Stößels 41 und des
Seitenstößels 42 miteinander
in Flucht gebracht, und die Führungsbohrungen 41e und 42e des
mittigen Stößels 41 und
des Seitenstößels 42 werden aufeinander
ausgerichtet. In diesem Zustand gleiten die Nocken 25-27 an
ihrer Basis auf den Stößelköpfen 41a bzw. 42a.
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In
der Stößelbaugruppe 24 gibt
es einen Verriegelungsmechanismus, der mit der Führungsbohrung 41e des
mittigen Stößels 41 und
der Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 so
zusammenwirkt, dass der mittige Stößel 41 und der Seitenstößel 42 mechanisch
miteinander verbunden werden. Genauer gesagt, umfasst der Verriegelungsmechanismus
einen Verriegelungs- und Trennstift 43, einen Kolben 44 und
eine napfförmige
Aufnahme 46 mit einem Flansch 46a. Der Verriegelungs-
und Trennstift 43 ist für
eine Gleitbewegung in der Führungsbohrung 41e des
mittigen Stößels 41 aufgenommen.
Der Verriegelungs- und Trennstift 43 hat die gleiche axiale
Länge wie
die Führungsbohrung 41e des
mittigen Stößels 41 und
ist mit einer umfänglich
verlaufenden Aussparung 43c versehen, um eine Kontaktfläche mit
der Führungsbohrung 41e zu
verkleinern. Der Kolben 44 ist für eine Gleitbewegung in der
ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 aufgenommen.
Die Aufnahme 46 ist für
eine Gleitbewegung in der zweiten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 aufgenommen
und wird durch eine Aufnahmefeder 45, die in der zweiten
Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 aufgenommen
ist, gegen den Verriegelungs- und Trennstift 43 gedrückt. Wie
in 9 im Detail gezeigt, ist der Kolben 44 in der
axialen Richtung der Nockenwelle 15, 16 kürzer als
die erste Führungsbohrung 42e und
wird durch einen Anschlagring 48 gestoppt, so dass in der
ersten Führungsbohrung 42e am äußeren Ende
des Kolbens 44 eine Ölkammer
gebildet wird. Der Kolben 44 ist so gestaltet, dass, wenn
der Kolben 44 durch den Anschlagring 48 gestoppt
wird, der Kolben 44 den Verriegelungs- und Trennstift 43 in
eine Neutralstellung schiebt, wo die einander gegenüberliegenden Endflächen 43a und 43b des
Verriegelungs- und Trennstifts 43 jeweils mit einander
gegenüberliegenden
Endwänden 41b des
mittigen Stößels 41 fluchten.
Dem Kolben 44 in der Führungsbohrung 42e wird
druckbeaufschlagtes Öl über den Ölkanal 42f des
Seitenstößels 42 zugeführt, der
sich von der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 aus erstreckt.
Der Ölkanal 42f ist
in der vertikalen Richtung ausreichend lang, damit die erste Führungsbohrung 42e immer
mit dem Abzweigölkanal 95 in
strömungsmäßiger Verbindung
steht, während
sich der Seitenstößel 42 auf
und ab bewegt.
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Der
Kolben 44 wird durch Hydrauliköl betätigt, das über das Hydraulikölzufuhrsteuerventil 60 zugeführt wird
(siehe 2). Das Hydrauliköl wird über den Ölkanal 42f durch den
Abzweigölkanal 95, der
von dem Ölgang 65, 66 abzweigt,
in die Ölkammer
in der ersten Führungsbohrung 42e geleitet
und wirkt dann so auf das äußere Ende
des Kolbens 44, dass der Kolben 44 ständig gegen
den Verriegelungs- und Trennstift 43 in einer Richtung
gedrängt wird,
die der Richtung entgegengesetzt ist, in die der Kolben 44 durch
die federbelastete Aufnahme 46 gedrängt wird. Die Aufnahmefeder 45 wird
durch einen Rückhaltering 47 in
der zweiten Führungsbohrung 42e gehalten.
Die zweite Führungsbohrung 42e des Seitenstößels 42 ist
mit einer Schulter 42i versehen, so dass der Flansch 46a der
Aufnahme 46 gegen die Schulter 42i stößt, um die
axiale Bewegung der Aufnah me 46 zu begrenzen. Die Aufnahme 46 ist
so gestaltet, dass, wenn der Flansch 46a der Aufnahme 46 gegen
die Schulter 42i stößt, die
Aufnahme 46 den Verriegelungs- und Trennstift 43 in
die Neutralstellung schiebt, wo die einander gegenüberliegenden Endflächen 43a und 43b des
Verriegelungs- und Trennstifts 43 jeweils mit den einander
gegenüberliegenden
Endwänden 41b des
mittigen Stößels 41 fluchten.
-
Wenn
das Steuerhydrauliköl
in der Ölkammer
in der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 zu
dem Kolben 44 geleitet wird, so wird der Kolben 44 in
die Führungsbohrung 41e des
mittigen Stößels 41 hineingedrängt, wodurch
der Verriegelungs- und Trennstift 43 gegen die Aufnahmefeder 45 geschoben
wird, wodurch wiederum der Verriegelungs- und Trennstift 43 in
die zweite Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 hineingedrängt wird, wodurch
die Aufnahme 46 gegen die Aufnahmefeder 45 geschoben
wird. Infolge dessen werden der mittige Stößel 41 und der Seitenstößel 42 durch
den Kolben 44 bzw. den Verriegelungs- und Trennstift 43 mechanisch
miteinander verbunden. Wenn andererseits das Steuerhydrauliköl in der Ölkammer
in der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 abgelassen
wird, so wird die Aufnahme 46 durch die Aufnahmefeder 45 so
verschoben, dass der Verriegelungs- und Trennstift 43 und
der Kolben 44 jeweils in ihre Neutralstellung zurückgeschoben
werden. Infolge dessen wird die mechanische Verbindung zwischen dem
mittigen Stößel 41 und
dem Seitenstößel 42 aufgehoben.
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Der
Abzweigölkanal 95 steht
in strömungsmäßiger Verbindung
mit einem unteren Abschnitt des Ölkanals 42f,
der sich von der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 aus
erstreckt. Dieser Ölkanal 95 wird
im Anschluss an die Herstellung des Zylinderkopfes im Basisabschnitt 30 des
Zylinderkopfes 12 durch Bohren in die Vorderseiten- und
Hinterend- Stegwandungen 31 und 32 in Richtung
des Ölganges 65, 66 dergestalt
hergestellt, dass er die Innenwand der Aussparung 54a der
benachbarten Stößelführung 54 teilweise überlappt,
und wird in strömungsmäßige Verbindung
mit dem Ölkanal 42f gebracht,
wenn der Seitenstößel 42 montiert
wird. Dadurch wird vermieden, den Abzweigölkanal in jede Stößel führung zu
bohren, wodurch die Arbeitzeit für die
Herstellung des Abzweigölkanals
verkürzt
wird.
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Die 12 bis 15 zeigen
verschiedene Aspekte der Stößelbaugruppe 24. 12 zeigt
ein Ende der Stößelbaugruppe 24. 13 zeigt
einen Querschnitt durch die Stößelbaugruppe 24 entlang der
Linie VIII-VIII von 12. 14 zeigt
ein Ende des mittigen Stößels 41. 15 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch die Stößelbaugruppe 24 entlang
der Linie XV-XV von 8.
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Wie
in den 6, 7, 10 und 12 bis 15 gezeigt,
weist der mittige Stößel 41 Rückhaltestiftstützbohrungen 41g auf,
die durch den mittigen Stößel 41 hindurch
verlaufen, um jeweils Rückhaltestifte 101 aufzunehmen.
Genauer gesagt, sind zwei Rückhaltestiftstützbohrungen 41g in
der axialen Richtung der Nockenwelle 15, 16 auf
jeder Seite der Führungsbohrung 41e aufeinander
ausgerichtet. Die Rückhaltestiftstützbohrungen 41g sind
zu der vertikalen Mittelachse des mittigen Stößels 41 symmetrisch
angeordnet. Die Seitenwände 42h des
Seitenstößels 42 sind
auf einander gegenüberliegenden Seiten
mit Begrenzungsaussparungen 42m versehen, die den Rückhaltestiftstützbohrungen 41g jeweils
zugewandt sind und vertikal verlaufen. Jede Begrenzungsaussparung 42m ist
so angeordnet, dass die Rückhaltestiftstützbohrung 41g die
Außenseite
der Stößelbaugruppe 24 durch
die Begrenzungsaussparung 42m freilegt, wenn der mittige
Stößel 41 mit
dem Seitenstößel 42 zusammengefügt wird.
Dies ermöglicht
das Einsetzen der Rückhaltestifte 101 in
die Rückhaltestiftstützbohrungen 41g, nachdem
der mittige Stößel 41 mit
dem Seitenstößel 42 zusammengefügt wurde.
Da die Stößelbaugruppe 24 so
aufgebaut ist, dass der mittige Stößel 41 durch die Stößelfeder 49 ständig gegen
den mittigen Hochhubnocken 26 gedrängt wird, verlässt der
Verriegelungs- und Trennstift 43 möglicherweise die Führungsbohrung 41e infolge
der Aufwärtsbewegung des
mittigen Stößels 41,
die durch die Stößelfeder 49 im
Verlauf des Zusammenbaus des mittigen Stößels 41 und des Seitenstößels 42 verursacht
wird. Der Aufbau der Stößelbaugruppe 24 verhindert,
dass der Verriegelungs- und Trennstift 43 die Führungsbohrung 41e verlässt, indem
die Rückhaltestifte 101 in die
Rückhaltestiftstützbohrungen 41g eingesetzt werden
und die einander gegenüberliegenden
Enden der Rückhaltestifte 101 durch
die oberen Enden der Begrenzungsaus sparungen 42m in Eingriff
genommen werden. Genauer gesagt, ist die Begrenzungsaussparung 42m so
gestaltet, dass der Rückhaltestift 101 mit
dem oberen Ende der Begrenzungsaussparung 42m in Eingriff
gebracht wird, wenn der Stößelkopf 41a des
mittigen Stößels 41 im
Wesentlichen mit den Stößelköpfen 42a des
Seitenstößels 42 fluchtet, und
dass sie eine vertikale Länge
H aufweist, die größer ist
als eine Distanz, um die sich der mittige Stößel 41 und der Seitenstößel 42 relativ
zueinander bewegen können.
Ansonsten können
die Rückhaltestiftstützbohrung 41g und
die Begrenzungsaussparungen 42m gegeneinander ausgetauscht
werden.
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16 zeigt
eine Stößelbaugruppe 24 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Stößelbaugruppe 24 unterscheidet
sich von der Stößelbaugruppe
der oben beschriebenen vorherigen Ausführungsform insofern, als eine Führungsbohrung 42e eines
Seitenstößels 42,
in der ein Kolben 44 aufgenommen ist, durch einen Anschlagblock 108 verschlossen
ist, der anstelle des Anschlagrings 48 der vorherigen Ausführungsform vorhanden
ist, um als Endanschlagelement zum Begrenzen der axialen Gleitbewegung
des Kolbens 44 zu dienen, und insofern, als die Führungsbohrung 42e über einen
Verbindungsölkanal 42k mit
einem Ölkanal 42f,
der in einer äußeren Endwand 41b des Seitenstößels 42 ausgebildet
ist, in strömungsmäßiger Verbindung
steht.
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Wenn
es während
des Betriebes des Ventiltriebmechanismus, der mit der Stößelbaugruppe 24 ausgerüstet ist,
beabsichtigt ist, das Ventil 39, 40 im Niedrighub-Ventilmodus für einen
niedrigtourigen Betrieb des Motors 1 anzutreiben, so wird
das Hydraulikölzufuhrsteuerventil 60 so
betätigt,
dass kein Hydrauliköl
mehr aus der Ölkammer
der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 fließt. Der Verriegelungs-
und Trennstift 43 – und
somit der Kolben 44 – wird
durch die federbelastete Aufnahme 46 so lange in die axiale
Richtung bewegt, bis der Kolben 44 durch den Anschlagring 48 oder
den Anschlagblock 108 gestoppt wird. Wenn der Kolben 44 an
den Anschlagring 48 oder den Anschlagblock 108 anschlägt, so verlässt der
Verriegelungs- und Trennstift 43 die zweite Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 und
wird vollständig
in der ersten Führungsbohrung 41e des
Seitenstößels 42 aufgenommen,
so dass der mittige Stößel 41 mechanisch
von dem Seitenstößel 42 getrennt
wird und sich infolge dessen relativ zu dem Seitenstößel 42 bewegen kann.
Darum bewegt sich bei Drehung der Nockenwelle 15, 16 – obgleich
die Nocken 25–27 eine
hin- und hergehende Bewegung des mittigen Stößels 41 und des Seitenstößels 42 bewirken – der mittige
Stößel 41 relativ
zu dem Seitenstößel 42 in
einer hin- und hergehenden Bewegung auf und ab, so dass eine Drehung
der Nockenwelle 15, 16 nicht durch den mittigen
Hochhubnocken 26 zu dem Ventil 39, 40 übertragen
wird. Im Ergebnis wird die Drehung der Nockenwelle 15, 16 durch
die beiden Niedrighub-Seitennocken 25 und 27 zu
dem Ventil 39, 40 übertragen.
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Wenn
es hingegen beabsichtigt ist, das Ventil 39, 40 im
Hochhub-Ventilmodus für
einen hochtourigen Betrieb des Motors 1 anzutreiben, so
wird das Hydraulikölzufuhrsteuerventil 60 so
betätigt,
dass Hydrauliköl
in die Ölkammer
der ersten Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 fließt, um den
Kolben 44 – und
somit den Verriegelungs- und Trennstift 43 – entgegen
der Rückholfeder 45 zu
drängen.
Infolge dessen bewegt sich der Kolben 44 teilweise in die Führungsbohrung 41e des
mittigen Stößels 41 hinein,
wodurch sich wiederum der Verriegelungs- und Trennstift 43 teilweise
in die zweite Führungsbohrung 42e des
Seitenstößels 42 hineinbewegt,
so dass der mittige Stößel 41 mechanisch
mit dem Seitenstößel 42 verbunden
wird. Darum wird bei Drehung der Nockenwelle 15, 16 die
Drehung der Nockenwelle 15, 16 nur über den
mittigen Stößel 41,
der mechanisch mit dem Seitenstößel 42 verbunden
ist, durch den mittigen Hochhubnocken 26 zu dem Ventil 39, 40 übertragen.
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Das
Verbinden des mittigen Stößels 41 mit dem
Seitenstößel 42 oder
das Trennen des mittigen Stößels 41 von
dem Seitenstößel 42 geschieht,
während
der mittige Stößel 41 und
der Seitenstößel 42 mit
ihren Stößelköpfen 41a und 42a auf
der Basis der Nasen des mittigen Nockens und der Seitennocken 25, 26 und 27 entlang
gleiten.
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Gemäß dem Ventiltriebmechanismus,
der mit der oben beschriebenen Stößelbaugruppe ausgerüstet ist,
gibt es aufgrund der Tatsache, dass der mittige Stößel 41 eine
große
Hin- und Herbewegung relativ zu dem Seitenstößel 42 bewirken kann, einen Ventilhubunterschied
zwischen dem Niedrighub- und dem Hochhubbetrieb des Ventils 39, 40.
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Wenn
die Stößelbaugruppe 24 dafür verwendet
wird, eine Verwirbelung der Einlassluft in der Brennkammer des Motors 1 hervorzurufen,
so benutzt der Ventiltriebmechanismus die Niedrighub-Seitennocken 25 und 27,
die im Wesentlichen kreisrunde Profile aufweisen, für eines
von zwei Einlassventilen für
jede Brennkammer, so dass das eine Einlassventil während des
hochtourigen Betriebes des Motors 1 nicht betätigt wird.
In diesem Fall müssen
die Seitennocken 25 und 27 einen effektiven Ventilhub
von ungefähr
2 mm haben, um Kraftstoff, der sich in der Einlassöffnung angesammelt
hat, herauszutreiben und ihn in die Brennkammer einzuleiten.
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Die
Stößelbaugruppe
kann in einen Ventiltriebmechanismus integriert werden, in dem zwei Einlassventile
oder zwei Auslassventile je Zylinder durch Nocken mit Nockenprofilen
angetrieben werden, die unterschiedlich und variabel sind.