DE69508922T2

DE69508922T2 - Nockenvorrichtung

Info

Publication number: DE69508922T2
Application number: DE69508922T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen; Michael Miller
Original assignee: Lotus Cars Ltd
Current assignee: Lotus Cars Ltd
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2015-01-25
Also published as: GB9401248D0; EP0741836A1; EP0741836B1; KR970700813A; ES2130584T3; JP3746786B2; JPH09508190A; US5685264A; WO1995020098A1; DE69508922D1; KR100359603B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenmechanismus für die Zylinderkopfventile eines Verbrennungsmotors.
Nockenmechanismen sind allgemein bekannt. In herkömmlichen Nockenmechanismen ist eine Nockenwelle mit mehreren Nockennasen versehen und die Zylinderkopfventile des Motors werden jeweils durch eine der Nockennasen der Nockenwelle angetrieben. In solchen herkömmlichen Motoren werden die Zylinderkopfventile für alle Motorgeschwindigkeiten und -lasten jeweils durch nur ein Nockenprofil angetrieben. Dies ist von Nachteil, da ein Nockenprofil, das am besten für den Betrieb eines Verbrennungsmotors mit hoher Geschwindigkeit, und hoher Last, geeignet ist, nicht für den Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit, und niedriger Last geeignet ist, und umgekehrt.
Es hat eine Anzahl von Vorschlägen für Nockenmechanismen gegeben, die ein Ventil in die Lage versetzen, durch zwei unterschiedliche Nockenprofile angetrieben zu werden, ein erstes Nockenprofil bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten und -lasten und ein zweites Nockenprofil bei hohen Motorgeschwindigkeiten und -lasten. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist in der WO-A-91/12415 beschrieben. In dieser veröffentlichten Anmeldung ist ein Nockenmechanismus gezeigt, der eine Nockenwelle mit ersten und zweiten Nockennasen hat, die an dieser montiert sind, um mit dieser zu drehen, wobei die ersten und zweiten Nockennasen unterschiedliche Nockenprofile haben. Erste und zweite Finger folger sind mit ersten und zweiten Folgermitteln versehen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie den Profilen der ersten und zweiten Nocken folgen. Die ersten und zweiten Fingerfolger sind um Hebelstützmittel schwenkbar, die einen feststehenden Hebeldrehpunkt in Form einer Schwenkachse und einen bewegbaren Hebeldrehpunkt haben. Der erste Nocken und die ersten Folgermittel des ersten Fingerfolgers bilden zusammen einen ersten Kurzzeit-Nockenmechanismus für geringe Geschwindigkeiten des Motors, wobei der verschiebbare Hebeldrehpunkt bei niedrigen Geschwindigkeiten in einer ersten Position ist, in welcher ein zweiter Fingerfolger außer Eingriff mit dem zweiten Nocken ist. Bei hohen Geschwindigkeiten ist der bewegbare Hebeldrehpunkt in eine Position verschoben, in welcher der zweite Fingerfolger die zweiten Folgermittel in Anschlag an den zweiten Hochhebenocken bringt und das gesteuerte Ventil wird unter der Wirkung des Nockens mit höherem Hub, des zweiten Nockens, gesteuert.
In einer Ausführungsform, die in dem Stand der Technik WO- A-91/12415 gezeigt ist, werden zwei Seite an Seite liegende Ventile durch einen Nockenmechanismus gesteuert, der zwei Fingerfolger aufweist, die mit einem dritten Fingerfolger sandwichartig angeordnet sind. Die äußeren Fingerfolger stehen mit Nockenprofilen für geringe Geschwindigkeiten des Motors im Eingriff, wobei die Profile jedoch zueinander unterschiedlich sind. Bei hohen Geschwindigkeiten gelangt der dritte innen liegenden Fingerfolger mit einem Hochhebenocken in Eingriff, der einen Hub höher als die beiden anderen zwei Nocken hat, und somit werden beide Ventile durch den Hub des Hochhebenockens gesteuert.
Die Veröffentlichung WO-A-91/12415 gemäß dem Stand der Technik zeigt, daß der Niedrighebenocken durch eine kreisförmige Nase ersetzt werden kann, die dem gesteuerten Ventil keinen Hub verleiht und daher das Ventil inaktiv macht.
Bei dem System gemäß dem Stand der Technik kann jedes Ventil durch nur zwei unterschiedliche Profile gesteuert werden, ein Profil für den Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und ein Profil für den Betrieb mit hoher Geschwindigkeit. Obwohl dies eine Verbesserung bezüglich der Position bei herkömmlichen Motoren ist, bei welchen ein Profil für alle Motorgeschwindigkeiten und Lasten verwendet wird, ist es vorzuziehen, daß mehr als nur zwei Betriebsbedingungen des Nockenmechanismus möglich sind, so daß die Ventilbewegung besser die Anforderungen des Motors über einen Bereich von Motorzuständen erfüllen kann.
In den Fig. 7 bis 9 der EP-A-0213758 ist ein Nockenmechanismus zum Steuern eines Ventilpaares gezeigt, der drei Betriebsarten hat. In der ersten Betriebsart wird ein Ventil durch einen Fingerfolger angetrieben, der mit einem Niedrighebenocken im Eingriff steht, während das andere Ventil inaktiv bleibt, da der anschlagende Fingerfolger mit einem kreisförmig angehobenen Teil in Eingriff steht. In der zweiten Betriebsart werden beide Ventile durch den Niedrighebenocken angetrieben. In der dritten Betriebsart werden beide Ventile durch einen Hochhebenocken angetrieben. Somit hat ein Ventil 3 Betriebsmodi, niedriger Hub, hoher Hub, inaktiv, während das andere nur zwei Betriebsmodi hat.
In den Fig. 14 und 15 der EP-A-0276533 ist ein Nockenmechanismus gezeigt, bei dem eine Nockenwelle einen Niedrighebenocken, einen Hochhebenocken und einen ringförmig angehobenen Teil hat. Ein Paar Zylinderkopfventile werden durch den Nockenmechanismus, der drei Betriebsarten hat, angetrieben; eine erste, bei der beide Ventile inaktiv sind, eine zweite, bei der beide Ventile durch einen Niedrighebenocken angetrieben werden und einen dritten, bei dem beide Ventile durch einen Hochhebenocken angetrieben werden.
In beiden Schriften, der EPA-0214758 und EP-A-0275533, sind drei Fingerfolger vorgesehen, einer, der mit dem kreisför mig angehobenen Teil im Eingriff steht, einer, der mit dem Niedrighebenocken in Eingriff steht, und einer, der mit dem Hochhebenocken in Eingriff steht. Ein Verbindungsmechanismus ermöglicht, daß zwei der Fingerfolger oder alle drei Fingerfolger miteinander verbunden sind, und das Umschalten zwischen Betriebsmodi wird auf diese Art und Weise erzielt. Der Verbindungsmechanismus hat Sperrstifte, die zwischen die Fingerfolger ragen und dies erfordert ein gutes Ausrichten und präzise Bearbeitung. In dem inaktiven Zustand eines gesteuerten Ventils oder beider gesteuerter Ventile werden die Fingerfolger mit ihren jeweiligen Nocken oder dem angehobenen Teil mittels geeigneter Federn in Eingriff gehalten und daher werden in dem Ventil in dem inaktiven Zustand Reibungsverluste erzeugt.
Es wäre in beiden Systemen gemäß der EP-A-0231759 oder EP- A-0276533 schwierig, hydraulische Anbindungseinstellmittel vorzusehen, da es schwierig wäre, eine Zufuhr von konstantem Hydraulikdruck zu hydraulischen Anbindungseinstellmitteln, die in den Fingerfolgern montiert sind, vorzusehen, weil in dem Schwenkarm für den Schaltdruck eine Bohrung benötigt wird.
In der US 5,099,806 ist ein Nockenmechanismus gezeigt, der drei Fingerfolger an einer Schwenkachse hat, einen ersten im Eingriff mit einem kreisförmigen Teil einer Nockenwelle, einen zweiten im Eingriff mit einem Niedrighebenocken und einen dritten im Eingriff mit einem Hochhebenocken. Die zweiten und dritten Fingerfolger können mittels Eingriffsmitteln gesperrt werden, um mit dem ersten Fingerfolger bewegt zu werden. Wenn die zweiten und dritten Fingerfolger bezogen auf den ersten Fingerfolger frei laufen können, dann ist ein Ventil, welches durch den Nockenmechanismus gesteuert wird, inaktiv. Wenn der zweite Fingerfolger an dem ersten Fingerfolger gesperrt ist und der dritte Fingerfolger sich bezogen auf die anderen zwei Fingerfolger frei bewegen kann, dann ist das gesteuerte Ventil aktiviert und das Ventil wird durch den Niedrighebenocken angetrieben. Wenn der dritte Fingerfolger an dem ersten Fingerfolger gesperrt ist, dann ist das Ventil aktiviert und wird durch den Hochhebenocken angetrieben. Die Eingriffsmittel haben ein Paar Sperrelemente, eines für jeden oder den zweiten und dritten Fingerfolger, die radial an der Schwenkachse gegen Vorspannfedern, bewirkt durch Hydraulikdruck in einer Bohrung in der Schwenkachse, vorstehen können.
Es wäre schwierig, in dem System gemäß der US 5,099,806 eine hydraulische Anbindungseinstellung einzubauen, da es schwierig wäre, den Anbindungseinstellmitteln, die in den Fingerfolgern montiert sind, einen konstanten Hydraulikdruck zuzuführen, weil die Bohrung in der Schwenkachse für den Fingerfolgerwähldruck benötigt wird. Während der Ventilinaktivierung werden auch Reibungsverluste hervorgerufen, da die ersten, zweiten und dritten Fingerfolger immer noch mit ihren jeweiligen Nockennasen in Eingriff stehen (obwohl diese durch die Verwendung von Folgerrollen verringert sind). Die Eingriffsmittel erfordern auch eine ziemlich genaue Bearbeitung und Montage für das Ausrichten der Sperrelemente mit den Aussparungen und dieses Ausrichten muß, ungeachtet von Verschleiß, aufrechterhalten werden.
In der US 4,475,489 ist ein Nockenmechanismus gezeigt, der eine Nockenwelle hat, die für jedes Ventil einen Niedrighebenocken und einen Hochhebenocken hat. Ein einzeln gesteuertes Zylinderkopfventil ist mit zwei Schwenkarmen im Eingriff, die auf einem eines Paares verschiebbarer Hebeldrehpunkte montiert sind. Die verschiebbaren Hebeldrehpunkte werden alternierend verschoben, um das einzeln gesteuerte Zylinderkopfventil mit drei Betriebszuständen zu versehen, einem ersten Betriebszustand, in welchem das Ventil durch einen Niedrighebenocken gesteuert wird, einem zweiten Betriebszustand, in welchem das Ventil durch einen Hochhebenocken gesteuert wird, und einen dritten Betriebszustand, in welchem das Ventil inaktiv gemacht wird. Die zwei ver schiebbaren Hebeldrehpunkte werden zwischen ausgefahrenen und eingezogenen Positionen durch zwei Steuernocken auf einer Steuerwelle bewegt, wobei die zwei Steuernocken mit den Unterseiten der Hebeldrehpunkte im Eingriff stehen. Die Steuernocken sind auf einer Steuerwelle montiert. Für einen mehrzylindrigen Motor würden, wenn eine Steuerwelle verwendet würde, alle Hebeldrehpunkte zusammen für alle Zylinder bewegt werden, was zu Aufschlägen von Ventil auf Nocken und Klappern führen würde. Um dieses Problem zu vermeiden, würden viele separate Steuerwellen benötigt werden.
Es wäre schwierig, hydraulische Anbindungseinstellmittel in dem System gemäß der US 4,475,489 vorzusehen, da es schwierig wäre, eine Hydraulikfluidversorgung dort vorzusehen, wo sie benötigt würde.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Nockenmechanismus zum Steuern der Bewegung der Zylinderkopfventilmittel eines Verbrennungsmotors, wobei der Nockenmechanismus aufweist:
eine Nockenwelle mit ersten und zweiten Nocken, die mit dieser drehen, wobei der erste Nocken ein Nockenprofil hat, welches einen ersten Hub überträgt und der zweite Nocken ein Nockenprofil hat, der einen zweiten, höheren Hub überträgt, und
einen Antriebsmechanismus, der so betreibbar ist, daß der Antrieb vom ersten oder zweiten Nocken auf die Zylinderkopfventileinrichtung übertragen wird, wobei der Antriebsmechanismus erste und zweite Nockenfolgermittel aufweist, die jeweils mit den ersten und zweiten Nocken zusammenwirken können, und Eingriffsmittel zum Ineingriffbringen der ersten und zweiten Nockenfolgermittel mit ihren jeweiligen Nocken, wobei
die Zylinderkopfventileinrichtung erste und zweite Zylinderkopfventile hat;
der Antriebsmechanismus einen ersten Betriebszustand hat, in welchem die ersten Nockenfolgermittel mit dem er sten Nocken in Eingriff sind und das erste Zylinderkopfventil durch den ersten Nocken angetrieben ist;
der Antriebsmechanismus einen zweiten Betriebszustand hat, in welchem die zweiten Nockenfolgermittel mit dem zweiten Nocken in Eingriff sind und sowohl die ersten als auch die zweiten Zylinderkopfventile durch den zweiten Nocken angetrieben sind; und
in dem ersten Betriebszustand das erste Zylinderkopfventil einen Hub empfängt, der sich von dem Hub unterscheidet, der vom zweiten Zylinderkopfventil erhalten wird;
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus einen dritten Betriebszustand hat, in welchem beide, die ersten und zweiten Nockenfolgermittel außer Eingriff mit den ersten und zweiten Nocken sind.
Die vorliegende Erfindung schafft somit drei Betriebszustände unter Verwendung von nur zwei Nocken.
Vorzugsweise werden sowohl das erste als auch zweite Zylinderkopfventil in dem dritten Betriebszustand deaktiviert.
In dem das Ventil deaktivierenden Zustand werden durch den Eingriff des Nockenfolgers mit einer Oberfläche nur geringe oder keine Reibungsverluste hervorgerufen.
Das zweite Zylinderkopfventil ist vorzugsweise in dem ersten Betriebszustand deaktiviert.
Das erste Nockenfolgermittel hat vorzugsweise einen ersten Fingerfolger, das zweite Nockenfolgermittel hat einen zweiten Fingerfolger und die Eingriffsmittel haben erste und zweite verschiebbare Hebeldrehpunktmittel, an welchen die ersten bzw. zweiten Fingerfolger schwenkbar sind, wobei das erste Hebeldrehpunktmittel zwischen einer ersten Position, in welcher das erste Nockenfolgermittel mit dem ersten Nocken im Eingriff ist, und einer zweiten Position, in welcher das erste Nockenfolgermittel aus dem Eingriff mit dem er sten Nocken ist, verschoben werden kann, und das Hebeldrehpunktmittel ist zwischen einer ersten Position, in welcher das zweiten Nockenfolgermittel mit dem zweiten Nocken in Eingriff steht, und einer zweiten Position, in welcher das zweite Nockenfolgermittel aus dem Eingriff mit dem zweiten Nocken ist, verschiebbar, und wobei das erste Hebeldrehpunktmittel in seiner ersten Position und das zweite Hebeldrehpunktmittel in seiner zweiten Position ist, während der Antriebsmechanismus in dem ersten Betriebszustand ist, während das zweite Hebeldrehpunktmittel in seiner ersten Position ist, während der Antriebsmechanismus in dem zweiten Betriebszustand ist, und sowohl das erste als auch zweite Hebeldrehpunktmittel in ihren zweiten Positionen sind, während der Antriebsmechanismus in dem dritten Betriebszustand ist.
Vorzugsweise ist das erste Hebeldrehpunktmittel in einer ersten Position, während der Antriebsmechanismus in dem zweiten Betriebszustand ist.
In einer ersten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Fingerfolger jeweils schwenkbar an ihrem einen Ende an ersten und zweiten Schiebern montiert, die im Betrieb an oder in einem Element verschiebbar montiert sind, das in einer Position relativ zu einem Motorzylinderkopf festgelegt ist. Jeder der Schieber könnte auf einem Bolzen verschiebbar sein, der am Motorzylinderkopf montiert ist. Dies hat den Vorteil einer kompakten Anordnung. Alternativ könnte jeder Schieber in einem Zylinder verschiebbar sein, der in einem rohrförmigen Element definiert ist, welches direkt oder über einen Schwingdeckel mit dem Zylinderkopf verbunden ist.
Der erste Schieber ist vorzugsweise an dem Bolzen unterhalb des zweiten Schiebers angeordnet, wobei, wenn die zweiten Nockenfolgermittel mit dem zweiten Nocken im Eingriff sind, der zweite Schieber an der Oberseite des ersten Schiebers anschlägt und bewirkt, daß die zwei Schieber miteinander laufen.
Jeder Schieber ist vorzugsweise mit Festzurr-Einstellmitteln versehen, die den Schieber mit dem ersten oder zweiten Zylinderkopfventil verbinden. Jeder Schieber hat vorzugsweise eine geschlossene Bohrung und die Festzurr-Einstellmittel haben einen hydraulischen Festzurr-Regler, der in der geschlossenen Bohrung angeordnet ist, wobei der hydraulische Festzurr-Regler einen Teil aufweist, der an der Oberseite eines Ventilstößels des ersten oder zweiten Zylinderkopfventils anschlägt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Fingerfolger schwenkbar an einem ersten Rahmenelement montiert und der zweite Fingerfolger ist schwenkbar an einem zweiten Rahmenelement montiert, wobei die ersten und zweiten Rahmenelemente schwenkbar an einer Welle montiert sind, wobei das erste Rahmenelement um die Welle relativ zu dem zweiten Rahmenelement schwenken kann, das erste Rahmenelement mit dem ersten Zylinderkopfventil in Eingriff steht und das zweite Rahmenelement mit dem zweiten Zylinderkopfventil im Eingriff steht.
Vorzugsweise kann das erste Rahmenelement in einem ersten Teil der Nockenwelle zu den ersten und zweiten Nocken beabstandet in Eingriff gelangen, das zweite Rahmenelement kann mit einem zweiten Teil der Nockenwelle, der zu dem ersten Teil und zu den ersten und zweiten Nocken beabstandet ist, in Eingriff gelangen, wobei die ersten und zweiten Rahmenelemente in dem dritten Betriebszustand mit dem ersten bzw. zweiten Teil der Nockenwelle in Eingriff gelangen.
Die ersten und zweiten Teile der Nockenwelle können einen kreisförmigen Axialquerschnitt haben und die ersten und zweiten Zylinderkopfventile würden dann in dem dritten Betriebszustand deaktiviert werden.
Der erste Teil der Nockenwelle kann ein Nockenprofil haben, welches einen Hub überträgt, der kleiner als die Hübe ist, die von dem ersten und zweiten Nocken übertragen werden, in welchem Fall das erste Zylinderkopfventil durch Kontakt des ersten Rahmenelementes mit der Nockenwelle während des dritten Betriebszustandes angetrieben werden würde. Der zweite Teil der Nockenwelle kann auch ein Nockenprofil haben, welches einen Hub überträgt, der kleiner als die Hübe ist, welche durch die ersten und zweiten Nocken übertragen werden, in welchem Fall das zweite Zylinderkopfventil durch Kontakt des zweiten Rahmenelementes mit der Nockenwelle während des dritten Betriebszustandes und während des ersten Betriebszustandes angetrieben werden würde.
Die ersten und zweiten bewegbaren Hebeldrehpunktmittel haben vorzugsweise jeweils ein Anschlagelement zum Anschlagen eines Fingerfolgers und Betätigungsmittel zum Bewegen des Anschlagelementes, wobei die Betätigungsmittel so betätigbar sind, daß jedes Hebeldrehpunktmittel unabhängig von dem anderen Hebeldrehpunktmittel bewegt werden kann. Vorzugsweise hat jedes Anschlagelement einen Kolben, der in einer Bohrung verschiebbar ist, welche in einem Zylinderkopf eines Motors oder in einem Gehäuse, das an dem Zylinderkopf befestigt ist, vorgesehen ist, wobei der Kolben eine Kammer innerhalb der Bohrung definiert und der Kolben in Antwort auf die Druckänderungen in der Kammer bewegbar ist. Der Nockenmechanismus hat vorzugsweise Zuführmittel zum Zuführen von Hydraulikfluid zu der Kammer, wobei die Zuführmittel Schaltmittel zum Schalten des Druckes des Hydraulikfluids in der Kammer zwischen einem ersten Maß und einem zweiten, höheren Maß haben.
Vorzugsweise haben die ersten und zweiten Fingerfolger jeweils eine gekrümmte untere äußere Fläche, die an den Hebeldrehpunktmitteln anschlägt.
Die ersten und zweiten Fingerfolger sind vorzugsweise mit den Hebeldrehpunktmitteln mittels Federmitteln in Eingriff gehalten.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der begleitenden Figuren beschrieben, in welchen zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Nockenmechanismus gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht;
Fig. 2 und 3 Komponenten der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht teilweise im Schnitt;
Fig. 4a, 5a und 6a graphische Darstellungen der Bewegung eines ersten gesteuerten Ventils jeweils in dem ersten, zweiten bzw. dritten Betriebszustand des Nockenmechanismus gemäß Fig. 1, und Fig. 4b, 5b und 6b graphische Darstellungen der Bewegung eines zweiten gesteuerten Ventil jeweils in dem ersten, zweiten und dritten Betriebszustand des Nockenmechanismus gemäß Fig. 1;
Fig. 7 eine zweite Ausführungsform des Nockenmechanismus gemäß der Erfindung in einer Draufsicht;
Fig. 8 eine dritte Ausführungsform des Nockenmechanismus gemäß der Erfindung in einer Draufsicht;
Fig. 9a, 10a und 11a graphische Darstellungen der Bewegung eines ersten gesteuerten Ventils jeweils in dem ersten, zweiten bzw. dritten Betriebszustand des Nockenmechanismus gemäß der Fig. 7 oder der Fig. 8; und Fig. 9b, 10b und 11b die Bewegung eines zweiten gesteuerten Ventils, jeweils in dem ersten, zweiten bzw. dritten Betriebszustand des Nockenmechanismus gemäß Fig. 7 oder Fig. 8;
Fig. 12 eine vierte Ausführungsform des Nockenmechanismus gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in dem Betriebszustand, der als der dritte bezeichnet wird, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie D-D', wie in der Fig. 13 gezeigt, geführt ist; und
Fig. 13 die Ausführungsform gemäß Fig. 12 in einer Draufsicht im Schnitt, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie C-C' in Fig. 12 geführt ist.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Fig. 1, aus der zu ersehen ist, daß auf einer Nockenwelle 10 zwei Nockennasen 11 und 12 montiert sind. Die Nockenwelle 10 wird durch eine geeignete Riemen- und Riemenscheibenvorrichtung mit der Kurbelwelle des Motors verbunden sein, so daß die Nockenwelle in zeitlicher Abstimmung zur Rotation der Kurbelwelle dreht.
Aus der Fig. 1 ist ein Zylinderkopfventil 13 zu ersehen, das eines Paares von Einlaß- oder Auslaßventilen des Verbrennungsmotors ist, der durch den Ventilsteuermechanismus gesteuert wird (das andere Ventil liegt hinter dem Zylinderkopfventil 13 und ist daher in der Figur nicht dargestellt).
In einer Bohrung im Zylinderkopf 14 ist ein Bolzen 15 fest montiert.
In der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 sind zwei Schieber 70 und 71 zu sehen. Die zwei Schieber 70 und 71 sind beide auf dem gleichen Bolzen 15 verschiebbar und sind mit zueinander fluchtenden Bohrungen versehen. Der Schieber 70 ist in der Fig. 2 in der Draufsicht dargestellt und aus der Figur ist zu ersehen, daß der Fingerfolger 23 durch eine Welle 72 schwenkbar mit dem Schieber 70 verbunden ist. Der Fingerfolger 23 ist nur mit dem Schieber 70 verbunden und ist nicht auf irgendeine Weise schwenkbar mit dem anderen Schieber 71 verbunden.
Der Schieber 70 hat ein hydraulisches Festzurr-Einstellmittel 73 zum Anschlagen an der Oberseite des ersten gesteuer ten Zylinderkopfventils des Paares Zylinderkopfventile. Das hydraulische Festzurr-Einstellmittel wird über einen Kanal 74 mit Öl versorgt.
In der Fig. 3 ist der untere Schieber 71 in einer Draufsicht im Schnitt zu sehen und in der Fig. 3 ist zu sehen, daß ein Fingerfolger 24 schwenkbar mit dem unteren Schieber 71 verbunden ist und auf keine Art und Weise mit dem oberen Schieber 70 schwenkbar verbunden ist. Der Fingerfolger 24 ist mit dem unteren Schieber 71 durch eine Welle 75 verbunden. Der Schieber 71 ist mit einem hydraulischen Festzurr- Einstellmittel 76 versehen und das hydraulische Festzurr- Einstellmittel wird über einen Kanal 77 gespeist. Das hydraulische Festzurr-Einstellmittel 76 wird an dem Ventilstößel des Zylinderkopfventils 13 des Paares Zylinderkopfventile anschlagen.
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, wird das Ventil 13 durch die Feder 19 in Anschlag an dem Becherelement 17 des hydraulischen Festzurr-Einstellmittels 76 gehalten, die zwischen dem Zylinderkopf 14 und einem Federrückhalter 20 wirkt, der an dem Ventilstößel des Ventils 13 befestigt ist. An dem Bolzen 15 ist ein Sprengring 40 vorgesehen, um die Bewegung des Schiebers 16 nach oben zu begrenzen. Der Sprengring 40 ist so positioniert, daß er eine Grundkreisposition für den Schieber 70 definiert (das heißt die Position des Schiebers 70, wenn entweder der Fingerfolger 23 oder der Fingerfolger 24 mit dem Grundkreisteil eines Nockens im Eingriff ist). Das Vorsehen des Sprengrings gibt den Festzurr-Einstellmitteln 73 und 76 einen Anschlag, der in einem deaktivierten Zustand des Ventils (siehe später) gegenwirkt.
Beide Fingerfolger 23 und 24 sind zueinander spiegelbildlich und es wird daher nur der Fingerfolger 24 im einzelnen beschrieben.
Der Fingerfolger 24 hat einen ersten Endteil, der eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche eine Welle 75 durchgeht. Der Fingerfolger 24 hat dann an seinem anderen Ende einen U-förmigen Teil, wobei sich zwischen den zwei Armen des U-förmigen Teils des Fingerfolgers 24 eine Welle 25 erstreckt und auf der Welle 25 ein Rollenfolger 26 montiert ist. Der untere Teil des U-förmigen Teils des Fingerfolgers 24 ist mit einer gekrümmten Außenfläche 27 versehen. Die Außenfläche des Fingerfolgers 24 ist auch mit einer nach oben weisenden Nut 28 versehen.
An der Oberseite des Zylinderblocks 14 ist ein Gehäuse 29 Vorgesehen, in welchem ein Kolben 30 in einer Bohrung zwischen einer ausgerückten, obersten Position und einer eingezogenen, untersten Position bewegbar ist. Der Fingerfolger 24 steht mit dem Kolben 30 im Eingriff, die gekrümmte untere Fläche 27 des Fingerfolgers 24 schlägt an der Oberseite des Kolbens 30 an. Am Gehäuse 29 ist eine Feder 31 mittels einer geeigneten Mutter 32 befestigt. Die Feder 31 greift in die Nut 28 des Fingerfolgers 24 ein und wirkt zwischen dem Fingerfolger 24 und dem Gehäuse 29, um den Fingerfolger 24 mit der Oberseite des Kolbens in Eingriff zu halten.
In dem Gehäuse 29 ist beabstandet zum Kolben 30 ein zweiter Kolben vorgesehen. Der zweite Kolben wird mit einer Unterseite des Fingerfolgers 23 im Eingriff sein. Der zweite Kolben wird ebenfalls zwischen einer ausgerückten, obersten Position und einer eingezogenen, untersten Position verschiebbar sein.
Der Kolben 30 ist Teil einer ersten Hebeldrehpunktanordnung für den Fingerfolger 24 und der zweite Kolben (nicht dargestellt) ist Teil einer zweiten Hebeldrehpunktanordnung für den Fingerfolger 23. Jede Hebeldrehpunktanordnung wird eine Sperranordnung haben, um ihren Kolben in dessen oberster Position zu halten. Die Sperranordnung ist in den Figuren der Klarheit halber nicht dargestellt. Geeignete Sperranordnungen sind in der PCT-Patentveröffentlichung WO91/12415 und auch in der UK-Patentanmeldung GB-A-22272022 gezeigt.
Der Öldruck in den langen Ölkanälen, welche die Hebeldrehpunktanordnungen speisen, wird durch ein elektromechanisches Ventil (nicht dargestellt) gesteuert, das seinerseits durch eine elektronische Steuerung gesteuert wird. Das elektromechanische Ventil wird in der Lage sein, den Zufuhrdruck für jede Hebeldrehpunktanordnung unabhängig zwischen einem niedrigen Öldruck und einem hohen Öldruck zu schalten.
Die Betriebsarten des Mechanismus sind in den Fig. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a und 6b dargestellt.
Als erstes wird auf die Fig. 4a und 4b Bezug genommen, die den Betriebszustand darstellen, der aktuell in der Fig. 1 gezeigt ist. In der Fig. 1 ist der verschiebbare Hebeldrehpunkt 30 angehoben, um den Rollenfolger 26 mit der Nockenfläche 11 in Eingriff zu bringen. Das Schieberelement 71 wird somit unter der Steuerung des Nockens 11 den Pfosten 15 abwechselnd auf und ab bewegen. Der Nocken 11 ist ein Niedrighebenocken. Die Bewegung des Ventils, gesteuert durch das Schieberelement 71, kann in diesem Betriebszustand in der Fig. 4a gesehen werden.
In demselben Betriebszustand gemäß Fig. 1 wird der andere verschiebbare Hebeldrehpunkt in seiner am weitesten unten liegenden Position gehalten, so daß von dem Nocken 12 auf das Schieberelement 70 keine Bewegung übertragen wird. Daraus folgt, daß das Ventil, welches vom Schieberelement 70 gesteuert wird, inaktiv bleibt, wie dies in der Fig. 4b dargestellt ist.
Wenn der Rollenfolger 38, der an dem Fingerfolger 23 montiert ist, mittels des bewegbaren Hebeldrehpunktes, der unterhalb diesem liegt, mit dem Nocken 12 in Eingriff gebracht worden ist, wird bewirkt, daß das Schieberelement 70 durch die Wirkung des Nockens 12 bewegt wird. Da das Schieberelement 70 oberhalb des Schieberelementes 71 positioniert ist, bewirkt das Schieberelement 70 auch eine Bewegung des Schieberelementes 71. Da der Hub des Hochhebenockens 12 größer als der des Niedrighebenockens 11 ist und den Hub desselben vollständig umfaßt, folgen beide Schieberelemente 70 und 71 dem Profil des Hochhebenockens 12 und damit ist beiden gesteuerten Zylinderkopfventilen ein hoher Hub verliehen. Dies kann klar aus den Fig. 5a und 5b gesehen werden, in welchen die Ventilbewegung der beiden Ventile gezeigt ist.
Wenn beide Rollenfolger 26 und 38 aus dem Kontakt mit ihren jeweiligen Nocken gebracht sind, dann wird keine Bewegung auf keines der gesteuerten Ventile übertragen, und dies ist in den Fig. 6a und 6b dargestellt.
Vorzustellen ist, daß der Nockenmechanismus gemäß der Erfindung für zwei Ventile eines Motors verwendet werden könnte, der vier Zylinderkopfventile pro Zylinder hat.
Für einen Motor mit vier Ventilen pro Zylinder könnte ein Nockenmechanismus beide Einlaßventile eines Zylinders steuern und ein weiterer Nockenmechanismus könnte beide Auslaßventile des Zylinders steuern.
Wenn die Nockenmechanismen in dem deaktivierten Zustand sind, würden beide Einlaßventile und/oder beide Auslaßventile deaktiviert sein. Dies würde jeglichen Strom von Luft oder Kraftstoff durch den Zylinder verhindern, wodurch der Zylinder deaktiviert würde. Dies würde, wie gesagt, für zwei Zylinder eines Vierzylindermotors oder für vier Zylinder eines Sechs- oder Achtzylindermotors im Zustand niedri ger Last und niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. Die Aufgabe hiervon ist es, die verbleibenden Arbeitszylinder härter und damit effizienter arbeiten zu lassen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Motors verbessert wird.
In einem mittleren Zustandsbereich des Motors für mittlere Geschwindigkeiten und Lasten wird der Nockenmechanismus den in der Fig. 1 gezeigten Betriebszustand einnehmen. In diesem Betriebszustand ist nur ein Ventil des Ventilpaares aktiviert und durch das Profil des Nockens 11 gesteuert, wobei dieser Nocken für einen Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit und/oder Last geeignet ist.
Wenn die Geschwindigkeit und/oder Last des Motors steigt, kann die elektronische Steuerung den Nockenmechanismus in den in den Fig. 5a und 5b gezeigten Betriebszustand bringen, in welchem das Paar Ventile durch das Profil des Nockens 12 aktiviert und gesteuert sind. Der Nocken 12 hat ein Hochhebeprofil und ein solches Profil, das an dem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und/oder hoher Last des Motors angepaßt ist.
Hervorzuheben ist, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 1 sehr kompakt ist, da sie nur zwei Arme in Form der Fingerfolger 23 und 24 erfordert und die Unterbringung in festen Baugruppen kann ziemlich kompakt durchgeführt werden. Es ist wichtig, eine kompakte Unterbringung in festen Baugruppen zu erzielen, da am Zylinderkopf jedes Motors der Raum begrenzt ist. Eine kompakte Unterbringung in festen Baugruppen kann auch zu einer Einsparung der Masse des Ventilzuges führen, wodurch die Verluste beschnitten werden.
In der Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist ein Rahmenelement 155 vorgesehen, das zwei Hälften 155a und 155b und zwei Wellen 154a und 154b hat. Die Rahmenhälfte 155b kann unab hängig von der Rahmenhälfte 155a bewegt werden und daher kann jedes Ventil eines gesteuerten Ventilpaares eine zueinander unterschiedliche Bewegung haben. An der Rahmenhälfte 155a ist jedoch ein Überbrückungselement 170 befestigt, das an der Oberseite der Rahmenhälfte 155b anschlagen kann. Wenn somit die Rahmenhälfte 155a durch einen Nocken um mehr als die Rahmenhälfte 155b nach unten verschoben wird, dann schlägt das Überbrückungselement 170 an der Oberseite der Rahmenhälfte 155b an, und beide Rahmenhälften 155a und 155b werden zusammen bewegt.
Die Fingerfolger 150 und 150a sind identisch mit den Fingerfolgern 23 und 24, die Fingerfolger 150 und 151 haben Rollenfolger 152 bzw. 153.
Die Fingerfolger 150 und 151 sind jeweils um die Wellen 154a und 154b auf ähnliche Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform drehbar. Die Wellen sind jedoch nicht in einem Schieber positioniert, sondern sind in dem D-förmigen Rahmenelement 155 positioniert, das drehbar auf einer Welle 156 montiert ist. Die Fingerfolger 150 und 151 und die Rollenfolger 152, 153 drehen relativ zu dem D-förmigen Rahmenelement 155 durch die Öffnung im Rahmenelement 155. In den Bohrungen in dem Rahmenelement 155 sind zwei hydraulische Festzurr-Einstellmittel 157 und 158 vorgesehen und kontaktieren jeweils die Oberseite des Ventilstößels eines Zylinderkopfventils. Das D-förmige Rahmenelement 155 wird an zwei beabstandeten Punkten an Kreisquerschnittsteilen einer Nockenwellen anschlagen, die oberhalb desselben liegen.
Die zweite Ausführungsform des Nockenmechanismus arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie die zuerst beschriebene Ausführungsform. Die Fingerfolger 150 und 151 werden jeweils mit einem der zwei verschiebbaren Hebeldrehpunkte in Berührung sein und es sind drei Betriebspositionen des Nockenmechanismus möglich. Wenn beide Hebeldrehpunkte in ihrer unteren Position sind, werden die Rollenfolger 152 und 153 außer Eingriff mit den Nocken einer darüber gelegenen Nockenwelle gehalten. Das Rahmenelement 155 wird an den Kreisteilen des Nockens anschlagen, aber diese werden den Ventilen keinen Hub verleihen und damit bleiben die gesteuerten Ventile inaktiv. Die hydraulischen Festzurr-Einstellmittel 157 und 158 werden sich infolge des Eingriffs des Rahmenelementes 155 mit den Kreisteilen der Nockenwelle in dem Zustand des deaktivierten Ventils nicht überdehnen. Die Reibungsverluste werden in dem das Ventil deaktivierenden Zustand nicht groß sein, da die einzige wirkende Kraft, die auf das Rahmenelement wirkt, um dieses gegen die drehende Nockenwelle zu zwängen, die Vorspannkraft von schwachen Federn in den hydraulischen Festzurr-Einstellmitteln ist. Wenn mechanische Festzurr-Einstellmittel in Form von Abstandstücken verwendet werden, dann werden nahezu null Reibungsverluste auftreten.
Wenn der Fingerfolger 151 durch die Hebeldrehpunktmittel angehoben wird, gelangt der Rollenfolger 153 dann mit einem Niedrighebenocken in Eingriff und die Bewegung des Niedrighebenockens wird über den Rollenfolger 153 und den Fingerfolger 151 auf die Rahmenhälfte 155b und damit nur auf eines der gesteuerten Motorventile übertragen.
Wenn sowohl der Fingerfolger 151 als auch der Fingerfolger 150 durch die darunterliegenden verschiebbaren Hebeldrehpunkte angehoben werden, dann wird der Rollenfolger 152 mit einem Hochhebenocken in Eingriff gelangen. Da das Profil des Hochhebenockens das Profil des Niedrighebenockens einschließt, werden beide Rahmenhälften 155a und 155b durch die Bewegung des Hochhebenockens infolge der Wirkung des Übertragungselementes 170 bewegt und dadurch wird eine Bewegung beider gesteuerter Zylinderkopfventile verursacht.
Die in der Fig. 7 gezeigte zweite Ausführungsform ist nicht so kompakt wie die erste Ausführungsform, die früher gezeigt worden ist und erfordert mehr Raum am Zylinderkopf für ihre Montage. Die Masse des Nockenmechanismus ist ebenfalls höher als die Masse bei der ersten Ausführungsform und dies ist von Nachteil. Ungeachtet dessen wird die zweite Ausführungsform unter gewissen Umständen gegenüber der ersten Ausführungsform bevorzugt verwendet, wo das Montieren eines Bolzens 15 mit zugehörigem Schieber nicht möglich ist.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem I-förmigen Rahmen 160, der zwei Hälften 160a und 160b und zwei Wellen 168a und 168b aufweist. Die Rahmenhälfte 160b kann unabhängig von der Rahmenhälfte 160a bewegt werden, so daß jedes Ventil des gesteuerten Ventilpaares mit zum anderen Ventil unterschiedlicher Bewegung bewegt werden kann. Ein Überbrückungsteil 169 ist jedoch an der Rahmenhälfte 160a befestigt, der an der Rahmenhälfte 160b anschlagen kann, so daß die zwei Hälften zusammenlaufen, wenn die Rahmenhälfte 160a um mehr als die Rahmenhälfte 160b verschoben ist.
Gemeinsam mit der Ausführungsform gemäß Fig. 7 hat die Ausführungsform gemäß Fig. 8 einen Rahmen 160, der um eine Wellen 161 drehbar ist. Der Rahmen hat zwei Bohrungen 162 und 163, die im Betrieb hydraulische Festzurr-Einstellmittel aufnehmen, die ihrerseits mit den Oberseiten der Ventilstößel der zwei Zylinderkopf-Motorventile in Eingriff gelangen.
Der Rahmen 160 gemäß Fig. 8 ist im allgemeinen I-förmig. Die Fingerfolger 164 und 165 der Ausführungsform gemäß Fig. 8 sind nicht nebeneinander wie bei den früheren Ausführungsformen gelegen, sondern zueinander beabstandet. Die Fingerfolger 164 und 165 sind auf den Wellen 168a und 168b montiert, die sich jeweils durch die Rahmenelementhälften 160a und 160b erstrecken. Der mittlere Teile des I-förmigen Rahmens 160 wird mit einem Kreisteil einer oberhalb montierten Nockenwelle in Eingriff bringbar sein (nicht dargestellt).
Die Fingerfolger 164 und 165 haben jeweils Rollenfolger 166 bzw. 167. Jeder Fingerfolger 164 und 165 ist auf einem von zwei verschiebbaren Hebeldrehpunkten (nicht dargestellt) montiert.
Wenn beide bewegbare Hebeldrehpunkte in ihrer unteren Position sind, gelangt weder der Rollenfolger 166 noch der Rollenfolger 167 mit einem Nocken der Nockenwelle in Eingriff. Der Rahmen 160 steht mit dem Kreisquerschnittsteil der Nockenwelle im Eingriff, der auf den Rahmen 160 keinen Hub überträgt und daher wird keine Bewegung auf die zwei gesteuerten Zylinderkopf-Motorventile übertragen; die Ventile sind deaktiviert.
Wenn der Fingerfolger 165 durch den unterhalb liegenden Hebeldrehpunkt angehoben wird, dann wird der Rollenfolger 167 mit einem Niedrighebenocken auf einer Nockenwelle (nicht dargestellt) in Eingriff gebracht. Die Bewegung des Niedrighebenockens wird dann über den Rollenfolger 167 und den Fingerfolger 165 auf die Halbwelle 168b und dann auf die Rahmenhälfte 160b übertragen. Die Bewegung wird dann über das hydraulische Festzurr-Einstellmittel in den Bohrungen 163 auf eines der zwei Zylinderkopf-Motorventile übertragen, welches dadurch durch das Profil des Niedrighebenockens im Eingriff mit dem Rollenfolger 167 gesteuert wird.
Wenn der Hebedrehpunkt unter dem Fingerfolger 164 darauffolgend angehoben wird, wird der Rollenfolger 166 mit einem Hochhebenocken in Eingriff gebracht und die Bewegung des Hochhebenockens wird über den Rollenfolger 166, den Fingerfolger 164, die Halbwelle 168a, die Rahmenhälfte 160a, das Überbrückungselement 169 und die Rahmenhälfte 160b auf die hydraulischen Festzurr-Einstellmittel 62 und 63 und dann auf die zwei gesteuerten Motorventile übertragen. Das Profil des Hochhebenockens ist so gewählt, daß es vollständig das Profil des Niedrighebeventils einhüllt, so daß, wenn beide Hebeldrehpunkte angehoben sind, die Bewegung beider Ventile der zwei gesteuerten Zylinderkopfventile nur durch den Hochhebenocken gesteuert werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 wird verwendet, wenn die Nocken auf der Nockenwelle weiter beabstandet sind als bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 7. Die Anordnung ist jedoch nicht so kompakt wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und wird eine größere Masse haben.
Wenn der Nockenmechanismus der dritten Ausführungsform in dem das Ventil deaktivierenden Betriebszustand ist, sind die Reibungsverluste auf ein Minimum reduziert, indem die Fingerfolger 164 und 165 mit den Nocken außer Eingriff stehen. Einige Reibungsverluste resultieren aus dem Eingriff des Rahmens 160 mit der Nockenwelle, aber die einzige Vorspannkraft in dem Rahmenelement in dem das Ventil deaktivierenden Zustand resultiert aus der kleinen Federkraft, die durch die Federn in den hydraulischen Festzurr-Einstellmitteln ausgeübt wird (wenn mechanische Festzurr-Einstellmittel in Form von Abstandsstücken vorgesehen werden, dann würde selbst diese Kraft nicht vorhanden sein). Das Anschlagen des Rahmenelementes 60 an die Nockenwelle in dem das Ventil deaktivierenden Zustand ist notwendig, um zu verhindern, daß die hydraulischen Festzurr-Einstellmittel sich überdehnen.
Vorstehend ist erwähnt, daß, wenn jede der Rahmenhälften 155a und 155b mit separaten Teilen einer Nockenwelle im Eingriff steht und wenn beide verschiebbare Hebeldrehpunkte in ihrer am weitesten unten liegenden Position sind und die Rollenfolger 152 und 153 außer Eingriff mit ihren Nocken sind, dann das Zylinderkopfventil, welches an den Festzurr- Einstellmitteln 157 anschlägt, durch den Teil der Nockenwelle gesteuert wird, an welchem die Rahmenhälfte 155a anschlägt, während das Zylinderkopfventil, an welchem das hydraulische Festzurr-Einstellmittel 158 anschlägt, durch den Teil der Nockenwelle gesteuert wird, an welchem der Rahmenteil 155b anschlägt. Auf ähnliche Art und Weise schlagen die Rahmenteile 160a und 160b ebenfalls an zwei unterschiedlichen Teilen einer Nockenwelle an und die Ventile, die dadurch gesteuert werden, werden in Übereinstimmung mit der Form der Nockenwellenteile gesteuert, die an den zwei Rahmenhälften 160a und 160b anschlagen. Während vorstehend die Nockenwellenteile, an welchen die Rahmenelemente anschlagen, kreisförmig sind, so daß die gesteuerten Ventile keinen Hub haben, können die Teile der Nockenwelle, an welchen die Rahmenhälften anschlagen, einen Hub haben und können tatsächlich einen zueinander unterschiedlichen Hub haben.
Die Fig. 9a, 9b, 10a, 10b, 11a und 11b zeigen die Ventilbewegung für jede der Ausführungsformen gemäß der Fig. 7 oder 8, wenn die Rahmenhälften jeder Ausführungsform an Teilen der Nockenwelle anschlagen, die unterschiedliche Hübe haben.
Die Fig. 9a und 9b zeigen einen Betriebszustand, in welchem ein Niedrighebenocken im Eingriff ist (entweder mit dem Rollenfolger 153 oder dem Rollenfolger 167, in Abhängigkeit von der Ausführungsform), während der andere Rollenfolger (entweder 152 oder 166) außer Eingriff mit dem Hochhebenocken bleibt. Wie aus der Fig. 8a zu ersehen ist, folgt ein gesteuertes Ventil dem Niedrighebenockenprofil. Aus der Fig. 9ä ist zu ersehen, daß ein gesteuertes Ventil einem Niedrighebenockenprofil folgt. Aus der Fig. 9b ist zu ersehen, daß das andere gesteuerte Ventil dem Sehr-Niedrig-Hubprofil des Teils der Nockenwelle folgt, an welchem das Rahmenelement 155a oder 160a anschlägt.
In den Fig. 10a und 10b ist ein Zustand gezeigt, in welchem an einen Hochhebenocken angeschlagen wird (entweder durch den Rollenfolger 152 oder den Rollenfolger 166). In diesem Fall folgen beide gesteuerten Ventile dem Hochhebenocken profil, wobei die Rahmenhälfte 155a mit der Rahmenhälfte 155b mittels des Überbrückungselementes 170 im Eingriff steht, oder die Rahmenhälfte 160a mit der Oberseite des Rahmenelementes 160b mittels des Überbrückungselementes 169 im Eingriff steht.
In dem Betriebszustand gemäß den Fig. 11a und 11b sind die auf der Nockenwelle vorgesehenen Niedrighebenocken und Hochhebenocken mit keinem der Rollenfolger im Eingriff und die zwei Rahmenhälften laufen auf der Nockenwelle und ein Ventil ist durch das Profil des Teils der Nockenwelle gesteuert, an welchem das Rahmenelement 155b oder 160b anschlägt (wie in der Fig. 10a gezeigt), während das andere gesteuerte Ventil durch das Nockenprofil des Teils der Nockenwelle gesteuert wird, an welchem das Rahmenelement 155a oder 160a anschlägt (wie in der Fig. 10b gezeigt).
Die Ausführungsform gemäß der Fig. 12 und 13 ist auf viele Arten und Weisen ähnlich den früheren Ausführungsformen und identische Bauteile sind mit identischen Bezugsziffern bezeichnet worden.
Die Fingerfolger 400 und 401 der Ausführungsform gemäß den Fig. 12 und 13 sind jeweils identisch und jeweils U-förmig. Die Fingerfolger 400 und 401 sind beide schwenkbar an einem U-förmigen Rahmen 403 montiert, der an einer Welle 402 drehbar montiert ist, wobei die Arme des U-förmigen Rahmens sich von der Welle 402 weg auf die gesteuerten Ventile erstrecken (beispielsweise 13). Der U-förmige Rahmen 403 ist in einer Richtung quer zur Welle 402 in zwei Hälften 403A und 403B unterteilt, die jeweils unabhängig voneinander um die Welle 402 drehbar sind. Ein Arm 404 des U-förmigen Rahmens 403 ist zwischen zwei Armen des Fingerfolgers 400 angeordnet und der andere Arm 405 ist zwischen den zwei Armen des Fingerfolgers 401 angeordnet. Durch den Arm 404 des U- förmigen Elementes erstreckt sich eine Welle 406 und die zwei Arme der Fingerfolger 400, um diese aneinander anzu lenken. Durch den Arm 405 des U-förmigen Elementes und die zwei Arme der Fingerfolger 400 erstreckt sich eine Welle 407, um diese alle aneinander anzulenken.
Zwei Rollenfolger 408 und 409 sind drehbar auf dem Fingerfolger 400 montiert, an den Außenseiten des Fingerfolgers 400 sind zwei Halbwellen 410 und 411 auf jedem der Arme der Fingerfolger 400 nach außen sich erstreckend drehbar montiert. Auf ähnliche Art und Weise sind zwei Rollenfolger 442 und 443 drehbar auf dem Fingerfolger 401 montiert, und zwar auf den Außenseiten des Fingerfolgers 401, wobei zwei Halbwellen 444 und 445 drehbar jeweils in einem der Arme der Fingerfolger 401 montiert sind, die sich nach außen erstrecken.
Die Arme 404 und 405 des U-förmigen Rahmens 403 sind jeweils mit einem zentral ausgeschnittenen Teil versehen, in welchem ein Rollenfolger auf einer Welle montiert ist, die sich durch den Arm erstreckt (der Rollenfolger 412 ist auf einer Welle 414 im Arm 404 und der Rollenfolger 433 ist auf einer Welle 415 im Arm 405 montiert).
Der Arm 404 ist um eine Welle 416 am Ende des Arms mit dem weitesten Abstand zur Welle 402 drehbar. Die Welle 416 ist an einem Schieberelement 417 montiert, das in einer offenen Bohrung in einem rohrförmigen Element 418 verschiebbar ist, das ein Teil des Schwingdeckels ist oder vorzugsweise ein Teil des Zylinderkopfes ist. In dem Schieberelement 417 ist ein Festzurr-Einstellmittel 18 vorgesehen, das an der Oberseite des gesteuerten Ventils 13 anschlägt. Die Welle 416 ist in einem Schlitz 470 verschiebbar, der in dem Arm 404 vorgesehen ist, wobei der Schlitz 470 notwendigerweise eine Relativbewegung zwischen dem Arm 404 und der Welle 416 erlaubt, wenn der Arm 404 um die Welle 402 schwenkt.
Der Arm 405 wird um eine Welle 419 am Ende des Arms 404 mit dem weitesten Abstand gegenüber der Welle 402 geschwenkt.
Die Welle 419 ist in einem Schieberelement 420 montiert, das in einer offenen Bohrung verschiebbar ist, die in einem rohrförmigen Element 421 definiert ist, das entweder ein Teil des Schwingdeckels oder vorzugsweise ein Teil des Zylinderkopfes ist. In dem Schieberelement 420 ist ein Festzurr-Einstellmittel (nicht dargestellt) vorgesehen, das an der Oberseite des Stößels eines gesteuerten Ventils (nicht dargestellt) anschlägt. Die Welle 419 ist in einem Schlitz 471 (siehe Fig. 24), der im Arm 405 vorgesehen ist, verschiebbar, wobei der Schlitz 471 notwendig ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Arm 405 und der Welle 419 zuzulassen, wenn der Arm 405 um die Welle 402 schwenkt.
Der Fingerfolger 400 hat eine gekrümmte untere Fläche 422, die an der Oberseite des Kolbens 30 anschlägt und die zuläßt, daß der Fingerfolger 400 um die Oberseite des Kolbens 30 drehen kann. Der Fingerfolger 400 ist durch die Feder 31 mit dem Kolben 30 in Anschlag gehalten, wobei die Feder in eine Nut 432 eingreift, die in der Oberfläche des Fingerfolgers 400 vorgesehen ist. Auf eine ähnliche Art und Weise hat der andere Fingerfolger 401 eine gekrümmte Unterseite (nicht dargestellt), die an der Oberseite eines Kolbens (nicht dargestellt) anschlägt, und der Fingerfolger 401 ist mit dem anderen Kolben mittels einer Feder (nicht dargestellt) im Eingriff gehalten, die mit einer Nut (nicht dargestellt) in der Oberseite des Fingerfolgers 401 im Eingriff steht.
Wenn beide Kolben des Zylinderkopfes in ihren untersten Positionen sind, sind die Rollenfolger 408 und 409 der Fingerfolger 400 und die Rollenfolger 443 und 442 der Fingerfolger 401 alle außer Eingriff mit den Nocken der Nockenwelle 10. Die Rollenfolger 412 und 433, die in den Armen 403 und 404 des Rahmens 403 montiert sind, stehen mit der Nockenwelle 10 im Eingriff. Wenn die Rollenfolger 412 und 413 mit einem Kreisteil der Nockenwelle 10 im Eingriff stehen, dann bleiben die Schieberelemente 417 und 420 still und die gesteuerten Ventile (beispielsweise 13) inaktiv. Wenn jedoch die Rollenfolger 412 und 433 mit Nocken auf der Nockenwelle 10 im Eingriff stehen, dann werden die Arme 404 und 405 eine Bewegung auf die Schieberelemente 412 und 420 übertragen, die verschoben werden und eine Ventilbewegung verursachen. Da der U-förmige Rahmen 403 in zwei Hälften 403A und 403B unterteilt ist, kann der Arm 404 mit einem Nocken in Eingriff sein, der einen anderen Hub als der Nocken hat, mit welchem der Arm 405 in Eingriff steht, und somit kann der Arm 404 relativ zum Arm 405 bewegt werden, so daß die Arme 405 und 404 unterschiedliche Hübe auf die zweite gesteuerten Ventile übertragen.
Wenn der Kolben 30 angehoben ist, werden die Rollenfolger 408 und 409 des Folgers 400 mit den zwei Nocken mit identischem Profil auf der Nockenwelle in Eingriff gebracht. Wenn der andere Kolben abgesenkt bleibt, dann wird das Ventil 13 durch den Hub des Nockens, mit dem die Rollenfolger 408 und 409 im Eingriff sind, gesteuert, während das Ventil, welches durch den Kolben gesteuert ist, unter Steuerung des Rollenfolgers 433 bleibt, der einem Kreisteil der Nockenwelle 10 oder einem Nocken mit geringem Hub folgt.
Wenn der Kolben 30 angehoben ist und der andere Kolben angehoben ist, dann ist ein weiterer Betriebsmodus verursacht. Eine Mitnehmerkupplung 473 ist als eine Verbindungsanordnung vorgesehen, die nicht zuläßt, daß der Arm 405 sich weiter nach unten bewegt als der Arm 404, indem sie zwischen den zwei Hälften 403A und 403B des Rahmenelementes 403 wirkt, wo diese an der Welle 402 anschlagen. Alternativ könnte eine Verbindung durch eine Stange vorgesehen sein, die sich quer zum Arm 405 erstreckt, um an der Oberseite des Armes 404 anzuschlagen. Wenn die Rollenfolger 442 und 443 des Arms 405 mit Nocken mit höherem Hub als dem der Nocken, mit denen die Rollenfolger 408 und 409 des Armes 404 im Eingriff stehen, in Eingriff gelangen, dann werden die gesteuerten Ventile beide den gleichen Hub erhalten, ein Hub, der durch die Nocken mit höherem Hub diktiert ist, die mit den Rollenfolgern 442 und 443 im Eingriff stehen.
Das Festzurr-Einstellmittel 18 und das andere Festzurr-Einstellmittel (nicht dargestellt) werden beide durch die Rohrelemente 418 und 421 und die Schieberelemente 417 und 420 mit Öl gespeist. Die Festzurr-Einstellmittel verwenden als eine Referenz für die Einstellung den Anschlag der Rollenfolger 412 und 433 an die Nockenwelle 10.
Die Verwendung der Schieberelemente, die innerhalb eines Zylinders (siehe Fig. 12 bis 13) anstatt auf Bolzen (siehe Fig. 1) gleiten, haben den Vorteil einer potentiell leichteren hin- und hergehenden Masse. Die Bearbeitung von Bohrungen zum Erzeugen der Zylinder ist ein relativ einfacher Bearbeitungsvorgang, der durchgeführt werden kann, wenn die Bohrungen für die Ventile in den Zylinderkopf gebohrt werden, wodurch sofort eine Ausrichtung zwischen den Schiebern und den gesteuerten Ventilen erzielt wird.
Alle der vorstehenden Ausführungsformen teilen die sehr wichtigen Vorteile, daß drei Betriebszustände mit nur zwei bewegbaren Hebeldrehpunkten vorgesehen sind und daß in wenigstens einem Betriebszustand ein Ventil des Ventilpaares einen Bewegungsunterschied gegenüber dem anderen hat. Auch berührt keiner der Rollenfolger seinen zugehörigen Nocken in dem das Ventil deaktivierenden Betriebszustand und somit wird überhaupt keine Ventilgetriebereibung hervorgerufen und dies verringert Motorverluste.

Claims

1. Nockenvorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Zylinderkopf-Ventileinrichtung (13) eines Verbrennungsmotors, wobei die Nockenvorrichtung aufweist:

eine Nockenwelle (10) mit erstem (11) und zweitem (12) Nocken, die mit dieser rotieren, wobei der erste Nocken ein Nockenprofil hat, das einen ersten Hub überträgt, und der zweite Nocken (12) ein Nockenprofil hat, das einen zweiten, höheren Hub überträgt, und

einen Antriebsmechanismus, der so betreibbar ist, daß der Antrieb vom ersten (11) oder zweiten (12) Nocken auf die Zylinderkopf-Ventileinrichtung (13) übertragen wird, wobei der Antriebsmechanismus erste (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) und zweite (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) Nockenfolgermittel aufweist, die jeweils mit den ersten (11) und zweiten (12) Nocken zusammenwirken können, und Eingriffsmittel (29, 30, 33, 34) zum in Eingriff bringen der ersten (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) und zweiten (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a, 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420,421, 433, 442, 445), Nockenfolgermittel mit ihren jeweiligen Nocken (11, 12), wobei

die Zylinderkopf-Ventileinrichtung (13) erste und zweite Zylinderkopfventile (13) aufweist,

der Antriebsmechanismus einen ersten Betriebszustand hat, in welchem die ersten Nockenfolgermittel (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 16%; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) mit dem ersten Nocken (11) in Eingriff sind und das erste Zylinderkopfventil (13) durch den ersten Nocken (11) angetrieben ist;

der Antriebsmechanismus einen zweiten Betriebszustand hat, in welchem die zweiten Nockenfolgermittel (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) mit dem zweiten Nocken (12) in Eingriff ist und beide, das erste und das zweite Zylinderkopfventil (13), durch den zweiten Nocken (12) angetrieben sind; und

in dem ersten Betriebszustand das erste Zylinderkopfventil (12) einen Hub empfängt, der sich von dem Hub unterscheidet, der vom zweiten Zylinderkopfventil erhalten wird;

dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen dritten Betriebszustand hat, in welchem beide, die ersten (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) und zweiten (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) Nockenfolgermittel außer Eingriff mit den ersten (11) und zweiten (12) Nocken sind.

2. Nockenmechanismus nach Anspruch 1, wobei sowohl das erste als auch das zweite Zylinderkopfventil (13) in dem dritten Betriebszustand deaktiviert sind.

3. Nockenmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Zylinderkopfventil in dem ersten Betriebszustand deaktiviert ist.

4. Nockenmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten Nockenfolgermittel (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) einen ersten Fingerfolger (24; 151; 165; 400) aufweisen,

die zweiten Nockenfolgermittel (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) einen zweiten Fingerfolger (23; 150; 164; 401) aufweisen und

die Eingriffsmittel (29, 30, 33, 34) erste und zweite bewegbare Hebelstützmittel aufweisen, auf welchen die ersten (24; 151; 165; 400) bzw. zweiten (23; 150; 164; 401) Fingerfolger schwenkbar sind, wobei die ersten Hebelstützmittel zwischen einer ersten Position, in welcher die ersten Nockenfolgermittel (24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) mit dem ersten Nocken (11) in Eingriff stehen und einer zweiten Position verschiebbar sind, in welcher die ersten Nockenfolgermittel ((24, 26, 71, 75, 76, 77; 151, 153, 154b, 155b, 158; 160b, 163, 165, 167, 168b; 400, 403A, 404, 406, 408, 409, 411, 412, 414, 416, 417, 418, 470) außer Eingriff mit dem ersten Nocken (11) sind, und die zweiten Hebelstützmittel zwischen einer ersten Position, in welcher die zweiten Nockenfolgermittel (23, 38, 70, 72, 73 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 403B, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) mit dem zweiten Nocken (12) in Eingriff sind, und einer zweiten Position verschiebbar sind, in welcher die zweiten Nockenfolgermittel (23, 38, 70, 72, 73, 74; 150, 152, 154a, 155a, 157; 160a, 162, 164, 166, 168a; 401, 40%, 405, 407, 415, 419, 420, 421, 433, 442, 445) außer Eingriff mit dem zweiten Nocken (12) sind, und wobei

die ersten Hebelstützmittel in ihrer ersten Position und die zweiten Hebelstützmittel in ihrer zweiten Position sind, während der Antriebsmechanismus in dem ersten Betriebszustand ist,

die zweiten Hebelstützmittel in ihrer ersten Position sind, während der Antriebsmechanismus in dem zweiten Betriebszustand ist, und

sowohl die ersten als auch die zweiten Hebelstützmittel in ihrer zweiten Position sind, während der Antriebsmechanismus in dem dritten Betriebszustand ist.

5. Nockenmechanismus nach Anspruch 4, wobei die ersten Hebelstützmittel in ihrer ersten Position sind, während der Antriebsmechanismus in dem zweiten Betriebszustand ist.

6. Nockenmechanismus nach Anspruch 4 oder 5, wobei die ersten (24; 400) und zweiten (23; 401) Fingerfolger jeweils schwenkbar an ihrem einen Ende an ersten (71; 417) und zweiten (70; 420) Schiebern montiert sind, die im Betrieb verschiebbar an oder in einem Element (15; 418, 421) montiert sind, das in seiner Position relativ zu einem Motorzylinderkopf fixiert ist.

7. Nockenmechanismus nach Anspruch 6, wobei sowohl das erste (71) als auch das zweite (70) Schieberelement jeweils auf einem Bolzen (15) verschiebbar ist, der am Zylinderkopf montiert ist.

8. Nockenmechanismus nach Anspruch 6, wobei jedes der Schieberelement (417, 420) in einem Zylinder verschiebbar ist, der in einem rohrförmigen Element (418, 421) definiert ist, welches direkt oder über einen Schwingdeckel mit dem Zylinderkopf verbunden ist.

9. Nockenmechanismus nach Anspruch 7, wobei das erste Schieberelement (71) an dem Bolzen (15) unterhalb des zweiten Schieberelementes (70) angeordnet ist, wobei, wenn die zweiten Nockerfolgermittel (23, 38, 70, 72, 73, 74) mit dem zweiten Nocken (12) in Eingriff sind, das zweite Schieberelement (70) an der Oberseite des ersten Schieberelements (71) anschlägt und bewirkt, dass die zwei Schieberelemente (70, 71) miteinander laufen.

10. Nockenmechanismus nach einem der Ansprüche 6, 7, 8 oder 9, wobei jeder Schieber (70, 71; 417, 420) mit Festzurr-Einstellmitteln (73, 76; 18) versehen sind, die das Schieberelement (70, 71; 417, 420) mit dem ersten oder zweiten Zylinderkopfventil (13) verbinden.

11. Nockenmechanismus nach Anspruch 10, wobei jeder Schieber (70, 71; 417, 420) eine geschlossene Bohrung aufweist und die Festzurr-Einstellmittel (73, 76; 18) einen hydraulischen Festzurr-Regler (73, 76; 18) aufweisen, der in der geschlossenen Bohrung liegt, wobei der hydraulische Festzurr-Regler einen Teil aufweist, der an der Oberseite des Ventilstössels eines der ersten oder zweiten Zylinderkopfventile (13) anschlägt.

12. Nockenmechanismus nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Fingerfolger (151; 165) schwenkbar an einem ersten Rahmenelement (155b; 160b) befestigt ist und der zweite Fingerfolger (150; 164) schwenkbar an einem zweiten Rahmenelement (155a; 160a) befestigt ist, wobei die ersten (155b; 160b) und zweiten (155a; 160a) Rahmenelemente schwenkbar an einer Welle (156; 161) befestigt sind, wobei das erste Rahmenelement (155b; 160b) um die Welle (156; 161) relativ zum zweiten Rahmenelement (155a; 160a) drehen kann, das erste Rahmenelement (155b; 160b) mit dem ersten Zylinderkopfventil (13) im Eingriff steht und das zweite Rahmenelement (155a; 160a) mit dem zweiten Zylinderkopfventil in Eingriff steht.

13. Nockenvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste Rahmenelement (155b) mit einem ersten Teil der Nockenwelle (10), beabstandet zu den ersten (11) und zweiten (12) Nocken, in Eingriff bringbar ist, das zweite Rahmenelement (155a) mit einem zweiten Teil (10), beabstandet zu dem ersten Teil und beabstandet zu den ersten (11) und zweiten (12) Nocken, in Eingriff bringbar ist, wobei die ersten (155b) und zweiten (155a) Rahmenelemente jeweils im dritten Betriebszustand mit dem ersten bzw. zweiten Teil der Nockenwelle (10) in Eingriff stehen.

14. Nockenmechanismus nach Anspruch 13, wobei die ersten und zweiten Teile der Nockenwelle (10) einen kreisförmigen Axialquerschnitt haben und die ersten und zweiten Zylinderkopfventile (13) in dem dritten Betriebszustand deaktiviert sind.

15. Nockenvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Teil der Nockenwelle (10) ein Nockenprofil hat, welches einen Hub überträgt, der kleiner als die Hübe ist, die von den ersten (11) und zweiten (12) Nocken übertragen werden, und das erste Zylinderkopfventil (13) durch Kontakt der ersten Rahmenelementes (155b) mit der Nockenwelle (10) während des dritten Betriebszustandes angetrieben wird.

16. Nockenmechanismus nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei der zweite Teil der Nockenwelle (10) ein Nockenprofil hat, welches einen Hub überträgt, der kleiner als die Hübe ist, welche von den ersten (11) und zweiten (12) Nocken übertragen werden, und das zweite Zylinderkopfventil durch Kontakt des zweiten Rahmenelementes (155a) mit der Nockenwelle (10) während des dritten Betriebszustandes und während des ersten Betriebszustandes angetrieben wird.

17. Nockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, wobei die ersten und zweiten bewegbaren Hebelstützmittel (29, 30, 33, 34) jeweils aufweisen einen Anschlagelement (30) zum Anschlagen an einen Fingerfolger (23, 24; 150, 151; 164, 165; 400, 401) und Betätigungsmittel zum Bewegen des Anschlagelementes (30), wobei die Betätigungsmittel so betreibbar sind, dass sie jedes Hebelstützmittel unabhängig von den anderen Hebelstützmitteln bewegen.

18. Nockenvorrichtung nach Anspruch 17, wobei jedes Anschlagelement (30) einen Kolben (30) aufweist, der in einer Bohrung verschiebbar ist, die in einem Zylinderkopf eines Motors oder in einem Gehäuse, welches am Zylinderkopf befestigt ist, vorgesehen ist, wobei der Kolben eine Kammer innerhalb der Bohrung definiert und der Kolben in Abhängigkeit von den Druckänderungen in der Kammer bewegbar ist.

19. Nockenvorrichtung nach Anspruch 18, mit Zuführmitteln (33, 34) zum Zuführen von Hydraulikfluid in die Kammer, wobei die Zuführmittel Schaltmittel zum Schalten des Druckes des Hydraulikfluids in der Kammer zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten höheren Pegel aufweisen.

20. Nockenmechanismus nach einem der Ansprüche 4 bis 19, wobei die ersten (24; 151; 165; 400) und zweiten (23; 150; 164; 401) Fingerfolger jeweils eine gekrümmte untere äußere Fläche (27; 422) haben, die an den Hebelstützmitteln anschlägt.

21. Nockenvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 20, wobei die ersten (24; 151; 165; 400) und zweiten (23, 150; 164; 401) Fingerfolger mittels Federmitteln (31, 39) mit den Hebelstützmitteln (29, 30, 33, 34) in Eingriff gehalten sind.