DE69513165T2

DE69513165T2 - VALVE DRIVE DEVICE

Info

Publication number: DE69513165T2
Application number: DE69513165T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen
Original assignee: Lotus Cars Ltd
Current assignee: Lotus Cars Ltd
Priority date: 1994-05-03
Filing date: 1995-05-03
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2015-05-04
Also published as: JPH09512603A; DE69513165D1; EP0759119A1; WO1995030081A1; JP3865771B2; ES2141350T3; EP0759119B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilmechanismus zum Steuern eines Zylinderkopfventils eines Verbrennungsmotors.The present invention relates to a valve mechanism for controlling a cylinder head valve of an internal combustion engine.

In Verbrennungsmotoren ist es normale Praxis, Tellerventile zu verwenden, die Einlaß- und Auslaßschlitze im Zylinderkopf öffnen und schließen. Es ist außerdem übliche Praxis, die Bewegung der Tellerventile mittels einer Nockenwelle zu steuern. Die Nockenwelle rotiert im Takt mit der Umdrehung des Motors und weist mehrere Nocken auf. Für jedes Tellerventil ist eine Stößelbaugruppe vorgesehen, wobei jede Stößelbaugruppe mit einem Nocken der Nockenwelle in Eingriff kommt. Die Stößelbaugruppen übertragen eine Bewegung von den Nocken der Nockenwelle auf die Tellerventile.In internal combustion engines, it is normal practice to use poppet valves that open and close intake and exhaust ports in the cylinder head. It is also common practice to control the movement of the poppet valves using a camshaft. The camshaft rotates in time with the rotation of the engine and has multiple cams. A tappet assembly is provided for each poppet valve, with each tappet assembly engaging a cam on the camshaft. The tappet assemblies transmit movement from the camshaft cams to the poppet valves.

In konventionellen Motoren wird bei allen Motorzuständen immer der volle Hub eines speziellen Nockens auf das gesteuerte Tellerventil übertragen. Das ist jedoch nicht immer wünschenswert. Es gibt heute viele Motoren, die vier oder mehrere Tellerventile für jeden Zylinderkopf aufweisen. Damit wird die Motorleistung bei hohen Drehzahlen und Belastungen des Motors verbessert. Bei niedrigen Drehzahlen oder Belastungen des Motors ist eine Verwendung aller vier Ventile jedoch nicht notwendig und kann tatsächlich nachteilig hinsichtlich der Emissionen und Brennstoffersparnis des Motors sein. Deshalb sind in der Vergangenheit ver schiedene Nockenmechanismen vorgeschlagen worden, die ein Tellerventil bei bestimmten Arbeitszuständen des Motors wirkungslos machen kann.In conventional engines, the full lift of a specific cam is always transferred to the controlled poppet valve in all engine conditions. However, this is not always desirable. There are many engines today that have four or more poppet valves for each cylinder head. This improves engine performance at high engine speeds and loads. However, at low engine speeds or loads, using all four valves is not necessary and can actually be detrimental to the engine's emissions and fuel economy. This is why in the past, Various cam mechanisms have been proposed that can render a poppet valve ineffective under certain operating conditions of the engine.

In DE-29 52 037 ist ein Mechanismus zum Steuern eines Ventils gezeigt, der eine Abschaltung eines Tellerventils zuläßt. Der Ventilsteuermechanismus weist ein zylindrisches Bauteil auf, durch welches eine Bohrung, die an einem Ende geschlossen ist, axial verläuft. Der Schaft des gesteuerten Tellerventils ist in der Bohrung des zylindrischen Bauteils verschiebbar. In dem zylindrischen Bauteil ist ein Verriegelungselement vorgesehen, das in radialer Richtung von dem zylindrischen Bauteil bewegbar ist. Das Verriegelungselement ist zwischen einer ersten Stellung, in der sich das Tellerventil und das zylindrische Bauteil relativ zueinander ungehindert verschieben können, und einer zweiten Stellung, in der sich das Verriegelungsbauteil mit dem oberen Ende des Schaftes des Tellerventils in Eingriff befindet, bewegbar, so dass sich das Tellerventil und das zylindrische Bauteil gemeinsam bewegen. Das zylindrische Bauteil der Stößelbaugruppe kommt mit einem Nocken einer Nockenwelle an dem Motor in Eingriff. Damit wird, wenn sich das Verriegelungselement in seiner zweiten Stellung befindet, der Hub des durch das zylindrische Bauteil erfaßten Nockens durch das zylindrische Bauteil auf das Tellerventil übertragen, wobei das Tellerventil in Betrieb gesetzt wird. Wenn sich das Verriegelungselement der Stößelbaugruppe in seiner ersten Stellung befindet, kann sich das zylindrische Bauteil jedoch relativ zu dem Tellerventil verschieben, und der Hub des Nockens bewirkt daher nur eine Relativbewegung zwischen dem zylindrischen Bauteil und dem Tellerventil, und es wird kein Hub auf das Tellerventil übertragen; mit anderen Worten, das Tellerventil ist wirkungslos gemacht.DE-29 52 037 shows a mechanism for controlling a valve which allows a poppet valve to be switched off. The valve control mechanism has a cylindrical member through which a bore, which is closed at one end, extends axially. The shaft of the controlled poppet valve is displaceable in the bore of the cylindrical member. A locking element is provided in the cylindrical member which is movable in the radial direction of the cylindrical member. The locking element is movable between a first position in which the poppet valve and the cylindrical member can move freely relative to each other and a second position in which the locking member is in engagement with the upper end of the shaft of the poppet valve so that the poppet valve and the cylindrical member move together. The cylindrical member of the tappet assembly engages a cam of a camshaft on the engine. Thus, when the locking member is in its second position, the stroke of the cam engaged by the cylindrical member is transmitted through the cylindrical member to the poppet valve, causing the poppet valve to operate. However, when the locking member of the tappet assembly is in its first position, the cylindrical member is free to move relative to the poppet valve and the stroke of the cam therefore only causes relative movement between the cylindrical member and the poppet valve and no stroke is transmitted to the poppet valve; in other words, the poppet valve is rendered ineffective.

Das System gemäß DE-29 52 037 erfordert es, dass der Ventilschaft des Tellerventils innerhalb des zylindrischen Bauteils der Stößelbaugruppe selbst bewegbar ist. Das hat bestimmte Nachteile. Vor allem erfordert die Anordnung eine Modifizierung von vorhandenen Bauteilen, wie dem Ventilschaft des Tellerventils und der Konstruktion des Zylinderkopfes. Zweitens ist man einem Problem gegenübergestellt, wenn das wirkungslos gemachte Ventil jederzeit völlig geschlossen bleibt. Im allgemeinen wird bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff auf die Rückseite der Tellerventile zur Freigabe in den Zylinder eingespritzt, wenn Luft die Tellerventile durchströmt. Wenn ein Tellerventil für einen Zeitraum völlig geschlossen bleibt, dann entwickelt sich hinter dem Tellerventil eine Lache aus Kraftstoff, die zu unerwünschten Wirkungen führt, wenn das Tellerventil später geöffnet wird.The system according to DE-29 52 037 requires that the valve stem of the poppet valve is movable within the cylindrical part of the tappet assembly itself. certain disadvantages. Firstly, the arrangement requires modification of existing components such as the poppet valve stem and the cylinder head design. Secondly, a problem is faced if the disabled valve remains fully closed at all times. Generally, in fuel injected engines, fuel is injected onto the back of the poppet valves for release into the cylinder as air passes through the poppet valves. If a poppet valve is left fully closed for a period of time, a pool of fuel develops behind the poppet valve, causing undesirable effects when the poppet valve is later opened.

Um eine Verwendung des Systems gemäß DE-29 52 037 zu ermöglichen, ist es notwendig, Präzisionsverfahren der spanabhebenden Formgebung bei Herstellung eines Motorzylinderkopfes anzuwenden. Das System nach DE-29 52 037 erfordert, dass sich der Schaft eines Tellerventils in einer Bohrung eines zylindrischen Bauteils bewegt. Im Betrieb wird das Tellerventil in einer ersten Bohrung im Zylinderkopf angeordnet sein, wobei das zylindrische Bauteil in einer zweiten Bohrung im Zylinderkopf angeordnet sein wird. In der Praxis werden beide Bohrungen getrennt maschinell bearbeitet. Um das System gemäß DE-29 52 037 zu nutzen, ist eine sorgfältige spanabhebende Formgebung der beiden Bohrungen notwendig, um eine axiale Ausrichtung zu gewährleisten.In order to enable use of the system according to DE-29 52 037, it is necessary to use precision machining techniques in the manufacture of an engine cylinder head. The system according to DE-29 52 037 requires that the stem of a poppet valve moves in a bore of a cylindrical component. In operation, the poppet valve will be located in a first bore in the cylinder head, with the cylindrical component being located in a second bore in the cylinder head. In practice, both bores are machined separately. In order to use the system according to DE-29 52 037, careful machining of the two bores is necessary to ensure axial alignment.

In WO 91/12413 ist ein Mechanismus zum Steuern eines Ventils veranschaulicht, der ein erstes und zweites Stößelglied aufweist, die in einer Bohrung eines Motors koaxial angebracht sind, wobei sich das äußere Stößelglied mit einem auf einer Nockenwelle des Motors sitzenden ersten Nocken in Eingriff befindet, und das innere Stößelglied sich mit einem auf der Nockenwelle befindlichen zweiten Nocken mit geringerem Hub als der erste Nocken in Eingriff befindet. Das innere Stößelglied ist in einer Bohrung verschieb bar, die sich axial längs der gesamten Länge des äußeren Stößelgliedes erstreckt. Das innere Stößelglied stößt an das obere Ende des Schaftes eines Zylinderkopfventils des Motors an. Es ist eine Verriegelung vorgesehen, um das innere Stößelglied und das äußere Stößelglied zur gemeinsamen Bewegung zu verriegeln. Wenn die Stößelglieder nicht verriegelt sind, dann wird das Ventil durch das innere Stößelglied gesteuert, das dem Profil des Nockens mit geringerem Hub folgt. Wenn die Stößelglieder verriegelt sind, dann wird das Ventil durch den Hub des Nockens mit höherem Hub gesteuert.WO 91/12413 illustrates a mechanism for controlling a valve comprising first and second tappet members coaxially mounted in a bore of an engine, the outer tappet member engaging a first cam on a camshaft of the engine, and the inner tappet member engaging a second cam on the camshaft with a lower lift than the first cam. The inner tappet member is slidable in a bore. bar extending axially along the entire length of the outer tappet member. The inner tappet member abuts the upper end of the stem of a cylinder head valve of the engine. A lock is provided to lock the inner tappet member and the outer tappet member for joint movement. When the tappet members are unlocked, the valve is controlled by the inner tappet member following the profile of the lower lift cam. When the tappet members are locked, the valve is controlled by the stroke of the higher lift cam.

Die JP-A-61-118515 beschreibt einen zur Verwendung in einem Ventilantriebsstrang geeigneten Mechanismus zum Steuern eines Ventils, der einen Hub von einem an der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors angeordneten Nocken auf ein Ventil des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors überträgt. Der Mechanismus zum Steuern eines Ventils weist ein in Anlage mit dem Nocken befindliches erstes Anlageglied und ein mit dem oberen Ende des Schaftes des Zylinderkopfventils befindliches zweites Anlageglied auf. Der Ventilsteuermechanismus umfaßt ein erstes Stößelglied, das in einer Bohrung des Motors verschiebbar ist, und ein zweites Stößelglied, das relativ zu dem ersten Stößelglied bewegbar ist. In dem zweiten Stößelglied ist ein Verriegelungsstift verschiebbar angeordnet, der verschoben werden kann, um mit dem ersten und dem zweiten Stößelglied in Eingriff zu kommen und dadurch das erste Stößelglied und das zweite Stößelglied zur gemeinsamen Bewegung zu verriegeln. Wenn das erste Stößelglied und das zweite Stößelglied zur gemeinsamen Bewegung verriegelt sind, dann überträgt der Mechanismus zum Steuern der Ventile den gesamten Hub des Nockens auf das Zylinderkopfventil. Wenn sich das erste Stößelglied und das zweite Stößelglied relativ zueinander bewegen können, bewirkt zumindest ein Teil des Hubes des Nockens eine Relativbewegung zwischen dem ersten Stößelglied und dem zweiten Stößelglied anstelle eines Hubes des Zylinderkopfventils, wodurch der Ventilsteuermechanismus die Betrag des von dem Nocken auf das Zylinderkopfventil übertragenen Hubes verkleinert. Eines der Stößelglieder ist nur über das äußere Stößelglied mit der Nockenwelle verbindbar. Das erste Stößelglied ist ein äußeres Stößelglied, das eine Bohrung in sich aufweist, und das zweite Stößelglied ist ein inneres Stößelglied, das in der Bohrung des äußeren Stößelgliedes verschiebbar ist. Die Bohrung in dem äußeren Stößelglied weist ein geschlossenes Ende auf.JP-A-61-118515 describes a valve control mechanism suitable for use in a valve drive train, which transmits a lift from a cam arranged on the camshaft of an internal combustion engine to a valve of the cylinder head of the internal combustion engine. The valve control mechanism has a first abutment member arranged in engagement with the cam and a second abutment member arranged with the upper end of the stem of the cylinder head valve. The valve control mechanism comprises a first tappet member which is slidable in a bore of the engine and a second tappet member which is movable relative to the first tappet member. A locking pin is slidably arranged in the second tappet member and can be moved to engage the first and second tappet members and thereby lock the first tappet member and the second tappet member for joint movement. When the first tappet member and the second tappet member are locked for joint movement, the mechanism for controlling the valves transmits the entire stroke of the cam to the cylinder head valve. When the first tappet member and the second tappet member are able to move relative to each other, at least a portion of the stroke of the cam causes relative movement between the first tappet member and the second tappet member instead of a stroke of the cylinder head valve, thereby Valve control mechanism reduces the amount of lift transmitted from the cam to the cylinder head valve. One of the tappet members is connectable to the camshaft only via the outer tappet member. The first tappet member is an outer tappet member having a bore therein and the second tappet member is an inner tappet member slidable in the bore of the outer tappet member. The bore in the outer tappet member has a closed end.

Zwischen den beiden Stößelgliedern ist ein Vorspannmittel wirksam, um sie in einer Stellung relativ zueinander zu belasten, in der sich der Verriegelungsstift verschieben kann, um mit den Stößelgliedern in Eingriff zu kommen.A biasing means is operative between the two tappet members to bias them relative to one another in a position in which the locking pin can slide to engage the tappet members.

In JP-A-61-118515 ist keine Einrichtung für eine Anlage zum Begrenzen der nach unten gerichteten Bewegung des inneren Stößelgliedes relativ zu dem äußeren Stößelglied vorgesehen.In JP-A-61-118515, no means is provided for a system for limiting the downward movement of the inner plunger member relative to the outer plunger member.

Die vorliegende Erfindung sieht einen zur Verwendung in einem Ventilantriebsstrang geeigneten Ventilsteuermechanismus vor, der den Hub von einem an einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors angeordneten Nocken auf ein Zylinderkopfventil des Verbrennungsmotors überträgt, und der ein erstes Anlageglied, das sich in Anlage mit dem Nocken befindet, und ein zweites Anlageglied aufweist, das sich in Anlage mit dem oberen Ende des Schaftes des Zylinderkopfventils befindet, wobei der Ventilsteuermechanismus umfaßt: ein erstes Stößelglied, das in einer Bohrung im Motor verschiebbar ist, ein zweites Stößelglied, das relativ zu dem ersten Stößelglied verschiebbar ist, und eine Verriegelung zum Verriegeln des ersten und zweiten Stößelgliedes zu gemeinsamer Bewegung, wobei: wenn die Verriegelung das erste und zweite Stößelglied zu gemeinsamer Bewegung verriegelt, der Ventilsteuermechanismus den gesamten Hub des Nockens auf das Zylinderkopfventil überträgt; wenn die Verriegelung eine Relativbewegung des ersten und zweiten Stößelgliedes zueinander gestattet, mindestens ein Teil des Hubes des Nockens eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Stößelglied anstelle eines Hubes des Zylinderkopfventils bewirkt, wodurch der Ventilsteuermechanismus den Betrag des von dem Nocken zum Zylinderkopfventil übertragenen Hubes verkleinert; wobei eines der Stößelglieder nur über das andere Stößelglied mit der Nockenwelle verbindbar ist; wobei das erste Stößelglied ein äußeres Stößelglied ist, das eine Bohrung in sich aufweist, und das zweite Stößelglied ein inneres Stößelglied ist, welches in der Bohrung des äußeren Stößelgliedes verschiebbar ist; wobei die Verriegelung einen Riegelstift aufweist, der zwischen einer ersten Position, in der er mit dem inneren und dem äußeren Stößelglied in Eingriff ist, und einer zweiten Position, in der er das innere und äußere Stößelglied freigibt, verschiebbar ist; und wobei ein Vorspannmittel vorgesehen ist, das zwischen dem inneren und äußeren Stößelglied wirkt, um das innere und äußere Stößelglied in eine solche Relativstellung zueinander zu belasten, in der der Riegelstift sich aus der zweiten Position in die erste Position verschieben kann, um mit dem inneren und äußeren Stößelglied in Eingriff zu kommen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem äußeren Stößelglied eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Bewegung des inneren Stößelgliedes relativ zu dem äußeren Stößelglied zu begrenzen, wobei das Vorspannmittel das innere Stößelglied in die Anlage an der die Bewegung des inneren Stößelgliedes begrenzenden Einrichtung belastet.The present invention provides a valve control mechanism suitable for use in a valve drive train which transmits the lift from a cam arranged on a camshaft of an internal combustion engine to a cylinder head valve of the internal combustion engine and which has a first abutment member which is in abutment with the cam and a second abutment member which is in abutment with the upper end of the stem of the cylinder head valve, the valve control mechanism comprising: a first tappet member which is slidable in a bore in the engine, a second tappet member which is slidable relative to the first tappet member, and a lock for locking the first and second tappet members for common movement, wherein: when the lock locks the first and second tappet members for common movement, the valve control mechanism transmits the entire lift of the cam to the cylinder head valve; when the lock permits relative movement of the first and second tappet members to one another, at least a portion of the stroke of the cam causes relative movement between the first and second tappet members rather than a stroke of the cylinder head valve, whereby the valve control mechanism reduces the amount of lift transmitted from the cam to the cylinder head valve; wherein one of the tappet members is connectable to the camshaft only via the other tappet member; wherein the first tappet member is an outer tappet member having a bore therein and the second tappet member is an inner tappet member slidable in the bore of the outer tappet member; wherein the lock comprises a locking pin slidable between a first position in which it engages the inner and outer tappet members and a second position in which it releases the inner and outer tappet members; and wherein biasing means is provided acting between the inner and outer plunger members to bias the inner and outer plunger members into a relative position to one another in which the locking pin can slide from the second position to the first position to engage the inner and outer plunger members, characterized in that means is provided on the outer plunger member to limit movement of the inner plunger member relative to the outer plunger member, the biasing means biasing the inner plunger member into abutment against the means limiting movement of the inner plunger member.

Die Erfindung stellt einen Ventilsteuermechanismus bereit, der in einem Motor ohne umfangreiche Modifizierung von bestehenden Bauteilen verwendet werden kann. Der Mechanismus kann leicht umgewandelt werden, um einen kleinen Ventilhub anstatt einer völligen Stillsetzung zuzulassen. Der Mechanismus beseitigt die Notwendigkeit der genauen Ausrichtung der beiden unterschiedlichen Bohrungen im Zylinderkopf des Motors. Der Mechanismus ist gleichermaßen in Motoren mit obenliegender Nockenwelle wie in Motoren mit Ventilstößel anwendbar.The invention provides a valve control mechanism that can be used in an engine without extensive modification of existing components. The mechanism can be easily converted to allow a small valve lift rather than complete shutdown. The mechanism eliminates the need for precise alignment of the two different bores in the cylinder head of the engine. The mechanism is equally applicable in engines with overhead camshaft as in engines with valve tappets.

Das Stößelglied, das mit dem Nocken verbindbar ist, könnte sich mit dem Nocken in direktem Eingriff oder indirektem Eingriff befinden (z. B. durch ein schwenkbares Nockenstößelelement). Das andere Stößelglied würde normalerweise bei einem Motor mit obenliegender Nockenwelle am Schaft eines Zylinderkopfventils oder bei einem Motor mit Ventilstößel an einem Ventilstößel anliegen.The follower member connectable to the cam could be in direct engagement with the cam or indirect engagement (e.g. through a pivoting cam follower element). The other follower member would normally engage the stem of a cylinder head valve in an overhead camshaft engine or a valve tappet in a tappet engine.

In einem Ausführungsbeispiel weist die zum Begrenzen der Bewegung des inneren Stößelgliedes vorgesehene Einrichtung einen Schnappring auf.In one embodiment, the device provided for limiting the movement of the inner plunger member comprises a snap ring.

Der Ventilsteuermechanismus kann so ausgelegt sein, dass er keinen Anteil des Hubes des Nockens auf das Zylinderkopfventil überträgt, wenn die Verriegelung eine Bewegung des inneren und äußeren Stößelgliedes relativ zueinander zuläßt.The valve control mechanism may be designed so that it does not transmit any portion of the cam lift to the cylinder head valve when the locking mechanism permits movement of the inner and outer tappet members relative to one another.

Alternativ dazu kann der Ventilsteuermechanismus so ausgelegt sein, um einen Teil des Hubes des Nockens auf das Zylinderkopfventil zu übertragen, wenn die Verriegelung eine Bewegung des inneren und äußeren Stößelgliedes relativ zueinander zuläßt. Zum Beispiel könnte die Bohrung in dem äußeren Stößelglied ein geschlossenes Ende aufweisen, und bei der anfänglichen Zunahme des Hubes des Nockens in jeder Umdrehung des Nockens kann sich das innere Stößelglied längs der Bohrung des äußeren Stößelgliedes verschieben, und anschließend kann das innere Stößelglied an dem geschlossenen Ende der Bohrung anschlagen, wonach eine weitere Zunahme des Hubes des Nockens einen Hub des Zylinderkopfventils bewirkt.Alternatively, the valve control mechanism may be designed to transmit a portion of the cam lift to the cylinder head valve when the lock permits movement of the inner and outer tappet members relative to each other. For example, the bore in the outer tappet member could have a closed end and, with the initial increase in cam lift in each revolution of the cam, the inner tappet member may slide along the bore of the outer tappet member and, subsequently, the inner tappet member may abut the closed end of the bore, after which a further increase in cam lift causes the cylinder head valve to lift.

Vorzugsweise weist das innere Stößelglied eine Oberfläche auf, die im Betrieb dem geschlossenen Ende der Bohrung zu gewandt ist, und eine Ölrückhaltevorrichtung auf der Oberfläche aufweist, wobei die Ölrückhaltevorrichtung im Betrieb einen Ölfilm auf der Oberfläche zurückhält, der eine Dämpfung der Relativbewegung zwischen dem inneren und äußeren Stößelglied bewirkt, wenn sich die Oberfläche dem Anschlag an dem geschlossenen Ende der Bohrung nähert.Preferably, the inner tappet member has a surface which, in use, faces the closed end of the bore. and having an oil retention device on the surface, the oil retention device in use retaining a film of oil on the surface which effects damping of the relative movement between the inner and outer tappet members as the surface approaches the stop at the closed end of the bore.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Verriegelung einen Riegelstift auf, der in einer in dem inneren Stößelglied vorgesehenen Bohrung verschiebbar ist, und weist einen in dem äußeren Stößelglied vorgesehenen Schlitz auf, wobei der Riegelstift verschiebbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der er sich nach außen von dem inneren Stößelglied erstreckt, um mit dem Schlitz im äußeren Stößelglied in Eingriff zu kommen, und einer zweiten Stellung, in der er außer Eingriff mit dem Schlitz im äußeren Stößelglied ist.In a first embodiment of the invention, the lock comprises a locking pin slidable in a bore provided in the inner plunger member and a slot provided in the outer plunger member, the locking pin being slidable between a first position in which it extends outwardly from the inner plunger member to engage the slot in the outer plunger member and a second position in which it is disengaged from the slot in the outer plunger member.

Vorzugsweise weist im ersten Ausführungsbeispiel die Verriegelung eine Federanordnung zum Belasten des Riegelstiftes in die zweite Stellung und eine Hydraulikfluidzuführung auf, mit der eine Zuführung von Hydraulikfluid zu dem Ventilsteuermechanismus betrieben wird, um Druck auf den Riegelstift aufzubringen, um den Riegelstift gegen die Vorspannkraft der Federeinrichtung von der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verschieben.Preferably, in the first embodiment, the lock comprises a spring arrangement for biasing the lock pin into the second position and a hydraulic fluid supply with which a supply of hydraulic fluid to the valve control mechanism is operated to apply pressure to the lock pin in order to displace the lock pin from the second position to the first position against the biasing force of the spring device.

Vorzugsweise ist eine hydraulische Spieleinstellung in einer geschlossenen Bohrung im inneren Stößelglied vorgesehen, wobei sich die hydraulische Spieleinrichtung bei Betrieb ausdehnt, um den Verschleiß von Komponenten des Motors zu kompensieren.Preferably, a hydraulic clearance adjustment is provided in a closed bore in the inner tappet member, the hydraulic clearance device expanding during operation to compensate for wear of components of the engine.

Vorzugsweise umfaßt der Ventilsteuermechanismus eine hydraulische Steuerung zum Steuern der Verriegelung, wobei die hydraulische Steuerung die Verriegelung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand umschaltet durch Steuern des Druckes des der Verriegelung zugeführten Hydraulikfluids.Preferably, the valve control mechanism comprises a hydraulic control for controlling the locking, the hydraulic control switching the locking between the first and second operating states by controlling the pressure of the hydraulic fluid supplied to the lock.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch einen Teil des Zylinderkopfes eines Motors, die ein erstes Ausführungsbeispiel des Ventilsteuermechanismus nach der Erfindung im Querschnitt darstellt; undFig. 1 is a schematic cross-sectional view through a part of the cylinder head of an engine, showing a first embodiment of the valve control mechanism according to the invention in cross-section; and

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teils des Zylinderkopfes eines Motors, die im Querschnitt einen Ventilsteuermechanismus nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.Fig. 2 is a cross-sectional view of a portion of the cylinder head of an engine, showing in cross section a valve control mechanism according to a second embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist eine Nockenwelle 10 ersichtlich, auf der ein Nocken 11 vorgesehen ist. Die Nockenwelle 10 wird durch ein Antriebssystem (z. B. ein Nockenriemen, Kette oder Getriebezug) mit einer Drehzahl rotiert, die auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors bezogen ist, in welchem die Nockenwelle vorhanden ist.In Fig. 1, a camshaft 10 can be seen on which a cam 11 is provided. The camshaft 10 is rotated by a drive system (e.g. a cam belt, chain or gear train) at a speed that is related to the rotational speed of the crankshaft of the engine in which the camshaft is present.

Der Hub des Nockens 11 wird über einen Ventilsteuermechanismus 1 auf ein gesteuertes Tellerventil übertragen.The lift of the cam 11 is transmitted to a controlled poppet valve via a valve control mechanism 1.

Der Nocken 11 kommt mit der oberen Fläche eines äußeren zylindrischen Stößelgliedes 12 des Ventilsteuermechanismus 1 in Eingriff. Das äußere Stößelglied 12 ist in einer im Zylinderkopf eines Motors vorgesehenen Bohrung verschiebbar. Das zylindrische Stößelglied 12 enthält in sich ein inneres Stößelglied 13, das relativ zu dem äußeren Stößelglied 12 in einer in dem äußeren Stößelglied 12 vorgesehenen geschlossenen Bohrung verschiebbar ist. Das innere Stößelglied 13 weist eine zylindrische Beschaffenheit und einen Außendurchmesser auf, der dem Durchmesser der Bohrung im äußeren Stößelglied 12 entspricht.The cam 11 engages the upper surface of an outer cylindrical tappet member 12 of the valve control mechanism 1. The outer tappet member 12 is slidable in a bore provided in the cylinder head of an engine. The cylindrical tappet member 12 contains therein an inner tappet member 13 which is slidable relative to the outer tappet member 12 in a closed bore provided in the outer tappet member 12. The inner tappet member 13 has a cylindrical nature and an outer diameter which corresponds to the diameter of the bore in the outer tappet member 12.

Zwischen dem äußeren Stößelglied 12 und dem inneren Stößelglied 13 ist eine Feder 14 wirksam.A spring 14 is effective between the outer tappet member 12 and the inner tappet member 13.

In der Mitte des zylindrischen inneren Stößels 13 ist eine zylindrische Bohrung vorgesehen. In dieser zylindrischen Bohrung ist eine hydraulische Spieleinstellung 15 in normaler Konstruktion vorgesehen. Die hydraulische Spieleinstellung 15 ist zwischen dem inneren Stößelglied 13 und dem oberen Ende des Ventils 17, das ein Tellerventil eines Verbrennungsmotors ist, wirksam. Typischerweise würde das Tellerventil 17 ein Einlaßventil sein, wobei es aber auch ein Auslaßventil sein könnte.A cylindrical bore is provided in the center of the cylindrical inner tappet 13. A hydraulic clearance adjuster 15 of normal design is provided in this cylindrical bore. The hydraulic clearance adjuster 15 is effective between the inner tappet member 13 and the upper end of the valve 17, which is a poppet valve of an internal combustion engine. Typically, the poppet valve 17 would be an intake valve, but it could also be an exhaust valve.

An dem Ventil 17 ist eine Federaufnahme 16 befestigt. Auf die Federaufnahme 16 wirkt eine Ventilfeder 18, die das Ventil 17 in Anlage mit seinem Ventilsitz (nicht gezeigt) vorspannt.A spring holder 16 is attached to the valve 17. A valve spring 18 acts on the spring holder 16, which preloads the valve 17 into contact with its valve seat (not shown).

Dem inneren Stößelglied 13 genau entgegengesetzt ist eine Bohrung vorgesehen. In der Bohrung sind zwei Riegelstifte 20 und 21 angeordnet. Die Riegelstifte 20 und 21 sind durch Federn 22 und 23 jeweils nach innen vorgespannt. Die Feder 22 ist zwischen dem Riegelstift 20 und einem Ansatz 24 wirksam, der in der sich genau entgegengesetzt erstreckenden Bohrung vorgesehen ist. Die Feder 23 ist zwischen dem Riegelstift 21 und einem Ansatz 25 wirksam, der in der sich genau entgegengesetzt erstreckenden Bohrung vorgesehen ist.A bore is provided exactly opposite the inner tappet member 13. Two locking pins 20 and 21 are arranged in the bore. The locking pins 20 and 21 are each pre-tensioned inwards by springs 22 and 23. The spring 22 is effective between the locking pin 20 and a projection 24 that is provided in the bore that extends exactly in the opposite direction. The spring 23 is effective between the locking pin 21 and a projection 25 that is provided in the bore that extends exactly in the opposite direction.

Es ist ein Schnappring 26 vorgesehen, der sich um die innere Fläche des äußeren Stößels 12 herum erstreckt, wobei der Schnappring 26 die nach unten gerichtete Bewegung des inneren Stößelgliedes 13 relativ zu dem äußeren Stößelglied 12 begrenzt. Die Feder 14 spannt das innere Stößelglied 13 in einen Eingriff mit dem Schnappring 26 vor.A snap ring 26 is provided extending around the inner surface of the outer plunger 12, the snap ring 26 limiting the downward movement of the inner plunger member 13 relative to the outer plunger member 12. The spring 14 biases the inner plunger member 13 into engagement with the snap ring 26.

Bei Betrieb weist der Ventilsteuermechanismus 1 zwei Betriebszustände auf. Im ersten Betriebszustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, werden die Riegelstifte 20 und 21 durch die Vorspannfedern 23 und 22 nach innen gehalten. Somit werden die Riegelstifte 20 und 21 außer Eingriff mit dem äußeren zylindrischen Stößelglied gehalten, wobei sich das äußere Stößelglied 12 relativ zu dem inneren Stößelglied 13 bewegen kann. Daher wird der Hub des Nockens 11 im ersten Betriebszustand nicht auf das Ventil 17 übertragen, weil der Hub des Nockens 11 durch die relative Bewegung zwischen dem äußeren Stößelglied und dem inneren Stößelglied 13 aufgenommen wird. Es soll ersichtlich sein, dass die Ventilfeder 18 steifer als die Feder 14 ist und deshalb die Feder 14 zusammendrückt, um eine Relativbewegung zwischen dem Stößelglied 12 und dem Stößelglied 13 zuzulassen, bevor die Ventilfeder 18 eine beliebige Bewegung des Ventils 17 erlaubt.In operation, the valve control mechanism 1 has two operating states. In the first operating state, shown in Fig. 1, the locking pins 20 and 21 are held inward by the biasing springs 23 and 22. Thus, the locking pins 20 and 21 are held out of engagement with the outer cylindrical tappet member, allowing the outer tappet member 12 to move relative to the inner tappet member 13. Therefore, in the first operating state, the lift of the cam 11 is not transmitted to the valve 17 because the lift of the cam 11 is taken up by the relative movement between the outer tappet member and the inner tappet member 13. It should be apparent that the valve spring 18 is stiffer than the spring 14 and therefore compresses the spring 14 to allow relative movement between the tappet member 12 and the tappet member 13 before the valve spring 18 allows any movement of the valve 17.

Im zweiten Betriebszustand der Stößelbaugruppe 1 werden die Riegelstifte 20 und 21 von dem inneren Stößelglied 13 in radialer Richtung nach außen geschoben, um mit den im äußeren Stößelglied 12 vorgesehenen Schlitzen 27 und 28 in Eingriff zu kommen. Die Riegelstifte 20 und 21 werden durch hydraulischen Druck radial nach außen geschoben, der auf ihre radial innersten Flächen wirksam ist. Die hydraulische Spieleinstellung 15 und die sich radial ganz innen befindlichen Flächen der Riegelstifte 20 und 21 sind beide mit einer Zuführung von Hydraulikfluid durch einen Kanal im inneren Stößelglied 13 verbunden, der nicht gezeigt ist. Der Kanal im inneren Stößelglied 13 wird sich aus der Ebene des Querschnitts zu einer Öffnung in der äußeren Fläche des inneren Stößelgliedes 13 erstrecken. Die Öffnung in der äußeren Fläche des inneren Stößelgliedes wird mit einem in dem äußeren Stößelglied 12 vorgesehenen Schlitz fluchten, der seinerseits mit einem in dem Zylinderkopf des Motors vorgesehenen Kanal für Hydraulikfluid fluchten wird.In the second operating condition of the tappet assembly 1, the locking pins 20 and 21 are pushed radially outward from the inner tappet member 13 to engage the slots 27 and 28 provided in the outer tappet member 12. The locking pins 20 and 21 are pushed radially outward by hydraulic pressure acting on their radially innermost surfaces. The hydraulic clearance adjuster 15 and the radially innermost surfaces of the locking pins 20 and 21 are both connected to a supply of hydraulic fluid through a channel in the inner tappet member 13, not shown. The channel in the inner tappet member 13 will extend from the plane of the cross section to an opening in the outer surface of the inner tappet member 13. The opening in the outer surface of the inner tappet member will align with a slot provided in the outer tappet member 12, which in turn will align with a channel for hydraulic fluid provided in the cylinder head of the engine.

Sobald die Riegelstifte 20 und 21 unter dem Einfluß von Hydraulikdruck ausgefahren worden sind, werden sie mit den Schlitzen 27 und 28 im äußeren Stößelglied 12 in Eingriff kommen. Somit ist das äußere Stößelglied 12 mit dem inneren Stößelglied 13 verriegelt, und beide bewegen sich gemeinsam. Folglich wird der Hub des Nockens 11 durch das äußere Stößelglied 12 und die beiden Riegelstifte 20 und 21 auf das innere Stößelglied 13 und damit auf das Ventil 17 übertragen, so dass dem Ventil der volle Hub des Nockens 11 erteilt wird und das Ventil in Betrieb gesetzt wird.Once the locking pins 20 and 21 have been extended under the influence of hydraulic pressure, they will engage the slots 27 and 28 in the outer tappet member 12. Thus, the outer tappet member 12 is locked to the inner tappet member 13 and both move together. Consequently, the stroke of the cam 11 is transmitted through the outer tappet member 12 and the two locking pins 20 and 21 to the inner tappet member 13 and thus to the valve 17, so that the valve is given the full stroke of the cam 11 and the valve is put into operation.

Die Zuführung von Hydraulikfluid zu den innersten Flächen der Riegelstifte 20 und 21 wird durch ein Steuersystem gesteuert, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Das Steuersystem wird den hydraulischen Druck von einem niedrigen Druck, der ausreichend ist, um Hydraulikfluid nur zu der hydraulischen Spieleinstellung 15 zuzuführen, auf einen hohen Druck umschalten können, der ausreichend ist, um die Vorspannkraft der Federn 22 und 23 zu überwinden, damit die Riegelstifte 20 und 21 radial nach außen ausgefahren werden können. Wenn der hydraulische Druck von hohem Druck auf niedrigen Druck zurück geschaltet ist, werden die belastenden Federn 22 und 23 die Riegelstifte 20 und 21 in eine zurückgezogene Stellung zurückführen, so dass sich das äußere Stößelglied 12 relativ zu dem inneren Stößelglied 13 (das Ventil wird somit wirkungslos gemacht) bewegen kann.The supply of hydraulic fluid to the innermost surfaces of the locking pins 20 and 21 is controlled by a control system not shown in the drawings. The control system will be able to switch the hydraulic pressure from a low pressure sufficient to supply hydraulic fluid only to the hydraulic clearance adjustment 15 to a high pressure sufficient to overcome the biasing force of the springs 22 and 23 to allow the locking pins 20 and 21 to be extended radially outward. When the hydraulic pressure is switched back from high pressure to low pressure, the biasing springs 22 and 23 will return the locking pins 20 and 21 to a retracted position so that the outer plunger member 12 can move relative to the inner plunger member 13 (the valve is thus rendered ineffective).

Der Schnappring 26 begrenzt die nach unten gerichtete Bewegung des inneren Stößelgliedes 13 relativ zu dem äußeren Stößelglied 12. Dies gibt anschließend der hydraulischen Spieleinstellung 15 einen festgelegten Bezug, um von diesem aus zu arbeiten. Hydraulische Spieleinstellungen, wie die hydraulische Spieleinstellung 15, sind im Stand der Technik bekannt, wobei deshalb die hydraulische Spieleinstellung 15 in der Spezifikation nicht ausführlich beschrieben wird. Nur soviel sei gesagt, dass sich die hydraulische Spielein stellung 15 zur Aufnahme eines beliebigen Verschleißes, der durch Verwendung entsteht, erweitern wird.The snap ring 26 limits the downward movement of the inner tappet member 13 relative to the outer tappet member 12. This then gives the hydraulic lash adjuster 15 a fixed reference to operate from. Hydraulic lash adjusters such as the hydraulic lash adjuster 15 are known in the art and therefore the hydraulic lash adjuster 15 is not described in detail in the specification. Suffice it to say that the hydraulic lash adjuster position 15 to accommodate any wear and tear resulting from use.

Wie beschrieben, kann der Nockenmechanismus betrieben werden, um das Ventil 17 entweder voll in Betrieb zu setzen oder völlig wirkungslos zu machen. Dies ist deshalb der Fall, weil der Hub des Nockens 11 geringer ist als die Relativbewegung, die zwischen dem äußeren Stößelglied und dem inneren Stößelglied zugelassen ist, bevor die obere Fläche des inneren Stößelgliedes 13 mit der Unterseite der obersten Fläche des äußeren Stößelgliedes 12 in Eingriff kommt. Der Ventilsteuermechanismus kann jedoch so modifiziert werden, dass der Hub des Nockens 11 größer ist als die größte zulässige relative Bewegung zwischen den Stößelgliedern 12 und 13. In einem solchen Fall wird das Ventil niemals ganz wirkungslos gemacht sein. Stattdessen wird, wenn die Riegelstifte 20 und 21 zurückgezogen sind und sich die Stößelglieder 12 und 13 relativ zueinander ungehindert bewegen können, der Nocken 11 eine Bewegung der Stößelglieder relativ zueinander bis zu einem Punkt bewirken, an den die Oberfläche des inneren Stößelgliedes 13 mit der Unterseite der oberen Fläche des Stößelgliedes 12 in Berührung kommt. Danach wird der Hub von dem Nocken auf das Ventil 17 übertragen. Deshalb nimmt das Ventil 17 im ersten Betriebszustand des Ventilsteuermechanismus einen kleinen Betrag des Hubes mit kurzer Dauer auf und wird nicht völlig wirkungslos gemacht.As described, the cam mechanism can be operated to either fully operate the valve 17 or to render it completely inoperative. This is because the lift of the cam 11 is less than the relative movement permitted between the outer tappet member and the inner tappet member before the upper surface of the inner tappet member 13 engages the underside of the upper surface of the outer tappet member 12. However, the valve control mechanism can be modified so that the lift of the cam 11 is greater than the greatest allowable relative movement between the tappet members 12 and 13. In such a case, the valve will never be rendered completely inoperative. Instead, when the locking pins 20 and 21 are retracted and the tappet members 12 and 13 are free to move relative to each other, the cam 11 will cause the tappet members to move relative to each other to a point where the surface of the inner tappet member 13 comes into contact with the underside of the upper surface of the tappet member 12. Thereafter, the lift is transferred from the cam to the valve 17. Therefore, in the first operating state of the valve control mechanism, the valve 17 takes up a small amount of lift of short duration and is not completely rendered ineffective.

Die Erzeugung eines kleinen Hubes anstelle einer völligen Deaktivierung kann bei einem Motor mit Kraftstoffeinspritzung tatsächlich besser sein. In einem Motor mit Kraftstoffeinspritzung wird Kraftstoff normalerweise auf die hinteren Flächen der Einlaßventile gesprüht. Wenn ein Einlaßventil völlig wirkungslos gemacht ist, dann kann sich eine Lache aus Kraftstoff bilden, während das Ventil wirkungslos gemacht ist, was zu unerwünschten Wirkungen führt, wenn das Ventil als nächstes geöffnet wird. Mit einem mini malen Beitrag und Dauer des Hubes kann die Anreicherung von Kraftstoff hinter einem wirkungslos gemachten Einlaßventil ausgeschlossen werden, während die Vorteile einer Deaktivierung des Ventils aufrechterhalten werden.Creating a small lift rather than total disabling may actually be better in a fuel injected engine. In a fuel injected engine, fuel is normally sprayed onto the rear surfaces of the intake valves. If an intake valve is rendered totally ineffective, then a pool of fuel may form while the valve is rendered ineffective, causing undesirable effects when the valve is next opened. With a mini By increasing the contribution and duration of the stroke, fuel enrichment behind a deactivated intake valve can be eliminated while maintaining the benefits of valve deactivation.

Der Ventilsteuermechanismus 1 wird in seinem ersten Betriebszustand (wobei das Ventil wirkungslos gemacht ist oder bei minimalem Hub) für einen Betrieb des Motors mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung arbeiten. Die Stößelbaugruppe wird in einem zweiten Betriebszustand (wobei das gesteuerte Ventil einen vollen Hub aufnimmt) bei hohen Drehzahlen und Belastungen des Motors arbeiten. Dies wird durch das Steuersystem (nicht gezeigt) erreicht, das bei bestimmten erfaßten Drehzahlen und Belastungen des Motors den Druck des den Riegelstiften 20 und 21 zugeführten Hydraulikfluids von niedrigem Druck auf hohen Druck (und umgekehrt) umschaltet.The valve control mechanism 1 will operate in its first operating condition (with the valve disabled or at minimum lift) for low speed and low load operation of the engine. The tappet assembly will operate in a second operating condition (with the controlled valve taking a full lift) at high engine speeds and loads. This is achieved by the control system (not shown) which switches the pressure of the hydraulic fluid supplied to the locking pins 20 and 21 from low pressure to high pressure (and vice versa) at certain sensed engine speeds and loads.

Die Riegelstifte 20 und 21 sind so angebracht, dass sie sich vom inneren Stößelglied 13 nach außen erstrecken, um mit dem äußeren Stößelglied 12 in Eingriff zu kommen, um die hin- und hergehende Masse des Ventilsteuermechanismus 1 in dem ersten Betriebszustand auf ein Minimum zurückzuführen. Dies verringert Motorverluste, wenn sich der Ventilsteuermechanismus 1 in seinem ersten Betriebszustand befindet.The locking pins 20 and 21 are mounted to extend outwardly from the inner tappet member 13 to engage the outer tappet member 12 to minimize the reciprocating mass of the valve control mechanism 1 in the first operating condition. This reduces engine losses when the valve control mechanism 1 is in its first operating condition.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilsteuermechanismus ist in Fig. 2 dargestellt. Auch in Fig. 2 ist eine Nockenwelle 10 mit einem Nocken 11 ersichtlich, der an dieser mit ihr drehbar angebracht ist. Das zweite Ausführungsbeispiel des Ventilsteuermechanismus ist durch die Bezugszahl 2 bezeichnet und ist in mancher Beziehung dem bereits beschriebenen Ventilsteuermechanismus 1 ähnlich. Der Ventilsteuermechanismus 2 umfaßt ein äußeres Stößelglied 112, das in sich ein inneres Stößelglied 113 aufweist, das in einer geschlossenen Bohrung im äußeren Stößelglied 112 relativ zu dem äußeren Stößelglied 112 verschiebbar ist. Zwischen dem inneren Stößelglied 113 und dem äußeren Stößelglied 112 ist eine Feder 114 wirksam, die das innere Stößelglied 113 in Eingriff mit einem an der Innenseite des äußeren Stößelgliedes 112 vorgesehenen Schnappring 126 vorspannt.A second embodiment of the valve control mechanism according to the invention is shown in Fig. 2. Also in Fig. 2 a camshaft 10 with a cam 11 is visible, which is rotatably mounted thereon. The second embodiment of the valve control mechanism is designated by the reference number 2 and is similar in some respects to the valve control mechanism 1 already described. The valve control mechanism 2 comprises an outer tappet member 112, which has an inner tappet member 113 in it, which in a closed bore in the outer Tappet member 112 is displaceable relative to the outer tappet member 112. A spring 114 acts between the inner tappet member 113 and the outer tappet member 112, which spring preloads the inner tappet member 113 into engagement with a snap ring 126 provided on the inside of the outer tappet member 112.

Der zweite Ventilsteuermechanismus 2 hat keine hydraulische Spieleinstellung, wobei das innere Stößelglied 113 direkt an das durch die Stößelbaugruppe gesteuerte Tellerventil 117 anstößt. Das Ventil 117 wird durch die Ventilfeder 118, die auf eine mit dem Ventil 117 verbundene Federaufnahme 116 wirkt, in Eingriff mit seinem Ventilsitz vorgespannt.The second valve control mechanism 2 has no hydraulic clearance adjustment, with the inner tappet member 113 directly abutting the poppet valve 117 controlled by the tappet assembly. The valve 117 is biased into engagement with its valve seat by the valve spring 118 acting on a spring retainer 116 connected to the valve 117.

Die beiden Riegelstifte 120 und 121 sind in einer sich genau entgegengesetzt erstreckenden Bohrung im inneren Stößelglied 113 vorgesehen. Die Riegelstifte 120 und 121 werden jeweils durch die Federn 122 und 123 in Anlage mit einem an dem Mittelpunkt des inneren Stößelgliedes 113 vorgesehenen Federsitz 130, um die Feder 114 zurückzuhalten, vorgespannt. Die Feder 122 ist zwischen dem Riegelstift 120 und einem Ansatz 124 wirksam, der in der sich genau entgegengesetzt erstreckenden Bohrung vorgesehen ist. Ähnlich wirkt die Feder 123 zwischen dem Riegelstift 121 und dem Ansatz 125, der in der sich genau entgegengesetzt erstreckenden Bohrung vorgesehen ist.The two locking pins 120 and 121 are provided in a precisely oppositely extending bore in the inner plunger member 113. The locking pins 120 and 121 are respectively biased by the springs 122 and 123 into engagement with a spring seat 130 provided at the center of the inner plunger member 113 to retain the spring 114. The spring 122 acts between the locking pin 120 and a lug 124 provided in the precisely oppositely extending bore. Similarly, the spring 123 acts between the locking pin 121 and the lug 125 provided in the precisely oppositely extending bore.

Anstelle einer hydraulischen Spieleinstellung macht die Stößelbaugruppe 2 Gebrauch von einem mechanischen Abstandsstück 131, das zwischen dem äußeren Stößelglied 112 und dem Nocken 11 eingeschoben ist. Das mechanische Abstandsstück 131 kann durch Unterlegplatten mit unterschiedlichen Dicken ersetzt werden, um den genauen Arbeitsabstand zu erreichen und einen Verschleiß der Komponenten im Motor (z. B. Verschleiß der Nocken) zu kompensieren.Instead of a hydraulic clearance adjustment, the tappet assembly 2 makes use of a mechanical spacer 131 which is inserted between the outer tappet member 112 and the cam 11. The mechanical spacer 131 can be replaced by shims of different thicknesses to achieve the exact working clearance and to compensate for wear of the components in the engine (e.g. wear of the cams).

Die obere Fläche des inneren Stößelgliedes 113 ist mit einer Ölrückhaltevorrichtung 140 versehen, welche die Form einer Rippe auf der oberen Fläche des inneren Stößelgliedes 113 einnimmt. Bei Betrieb hält die Ölrückhaltevorrichtung 140 eine dünne Schicht aus Öl am oberen Ende des inneren Stößelgliedes 113 zurück. Dies ist nützlich, wenn der Ventilsteuermechanismus 2 derart ausgelegt ist, dass der Hub des Nockens 11 die maximale Relativbewegung, die zwischen dem inneren Stößelglied 113 und dem äußeren Stößelglied 112 erlaubt ist, überschreitet. Wie zuvor erläutert, ist, wenn dies auftritt, das gesteuerte Ventil 117 mit einem kleinen Beitrag eines Hubes versehen, der von dem Nocken 11 auf das Tellerventil 117 übertragen wird, sobald die obere Fläche des inneren Stößelgliedes 113 an der Unterseite der oberen Fläche des äußeren Stößelgliedes 112 anstößt. Durch Erzeugung einer dünnen Schicht aus Öl wird der Stoß zwischen der oberen Fläche des inneren Stößelgliedes 113 und der Unterseite der oberen Fläche des Stößelgliedes 112 gedämpft, was übermäßigen Lärm und Verschleiß verhindert. So ist in Fig. 2 ersichtlich, dass die Unterseite des äußeren Stößelgliedes 112 tatsächlich mit einer Rippe 132 versehen ist, die um den Umfang der Fläche an der Unterseite verläuft. Wenn sich das innere Stößelglied 113 der oberen Fläche der Unterseite des äußeren Stößelgliedes 112 nähert, wirken die Rippe 132 und die Ölrückhalterippe 140 zusammen, um einen sich immer verkleinernden ringförmigen Spalt zu bilden, durch den Öl gedrückt wird. Das ist sehr wirkungsvoll bei einer Dämpfung der Endbewegung des inneren Stößelgliedes 123 in Anlage mit dem äußeren Stößelglied 112.The upper surface of the inner tappet member 113 is provided with an oil retaining device 140 which takes the form of a rib on the upper surface of the inner tappet member 113. In operation, the oil retaining device 140 retains a thin layer of oil at the upper end of the inner tappet member 113. This is useful when the valve control mechanism 2 is designed such that the lift of the cam 11 exceeds the maximum relative movement permitted between the inner tappet member 113 and the outer tappet member 112. As previously explained, when this occurs, the controlled valve 117 is provided with a small amount of lift that is transmitted from the cam 11 to the poppet valve 117 as the upper surface of the inner tappet member 113 abuts the underside of the upper surface of the outer tappet member 112. By creating a thin layer of oil, the impact between the upper surface of the inner tappet member 113 and the underside of the upper surface of the tappet member 112 is dampened, preventing excessive noise and wear. Thus, in Fig. 2, it can be seen that the underside of the outer tappet member 112 is actually provided with a rib 132 that runs around the periphery of the surface on the underside. As the inner tappet member 113 approaches the upper surface of the lower surface of the outer tappet member 112, the rib 132 and the oil retaining rib 140 cooperate to form an ever-decreasing annular gap through which oil is forced. This is very effective in dampening the final movement of the inner tappet member 123 into engagement with the outer tappet member 112.

Während das in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, dass der Ventilsteuermechanismus in seinem ersten Betriebszustand doch einen kleinen Hub auf das gesteuerte Ventil 117 überträgt, könnte die Stößelbaugruppe in gleicher Weise gut ausgelegt sein, um eine völlige Deaktivierung des Ventils, falls gewünscht, zu erzeugen.While the second embodiment shown in Fig. 2 is designed so that the valve control mechanism in its first operating state does impart a small stroke to the controlled valve 117, the tappet assembly could equally well be designed to produce complete deactivation of the valve if desired.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel weist das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel Riegelstifte auf, die sich von dem inneren Ventilstößel radial nach außen erstrecken, um die hin- und hergehende Masse der Stößelbaugruppe im wirkungslos gemachten Zustand des Ventils zu verkleinern.As with the first embodiment, the embodiment shown in Fig. 2 includes locking pins extending radially outward from the inner valve stem to reduce the reciprocating mass of the stem assembly in the disabled state of the valve.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird das zweite Ausführungsbeispiel Ölkanäle aufweisen, die eine Zuführung von hydraulischem Druck auf die radial innersten Oberflächen der Riegelstifte 120, 121 ermöglichen, so dass diese Riegelstifte 120 und 121 unter Anwendung von hydraulischem Druck ausgefahren werden können. Tatsächlich wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die unterhalb des Federsitzes 130 angeordnete Kammer 133 mit einem Ölkanal verbunden sein, der sich durch den inneren Ventilstößel 113 erstreckt, um auf der äußeren Fläche des inneren Ventilstößels 113 an einer Öffnung zu münden, die mit einem in Längsrichtung sich erstreckenden Schlitz, der im äußeren Ventilstößel 112 vorgesehen ist, fluchten wird. Der Schlitz im äußeren Ventilstößel 112 wird seinerseits mit einer Öffnung 4 eines in dem Zylinderkopf vorgesehenen Ölkanals fluchten. Ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Steuermechanismus wird vorgesehen sein, um den hydraulischen Druck umzuschalten, der zwischen einem niedrigen Druck bei geringen Drehzahlen und Belastungen des Motors und dem hohen Druck bei hohen Drehzahlen und Belastungen des Motors zugeführt wird.As in the first embodiment, the second embodiment will have oil passages allowing hydraulic pressure to be applied to the radially innermost surfaces of the locking pins 120, 121 so that these locking pins 120 and 121 can be extended using hydraulic pressure. In fact, in the illustrated embodiment, the chamber 133 located below the spring seat 130 will be connected to an oil passage extending through the inner valve tappet 113 to open on the outer surface of the inner valve tappet 113 at an opening which will align with a longitudinally extending slot provided in the outer valve tappet 112. The slot in the outer valve tappet 112 will in turn align with an opening 4 of an oil passage provided in the cylinder head. A control mechanism, not shown in the drawings, will be provided to switch the hydraulic pressure supplied between a low pressure at low engine speeds and loads and the high pressure at high engine speeds and loads.

Wenn der hydraulische Druck umgeschaltet wird von gering auf hoch, werden die Riegelstifte 120, 121 radial nach außen gedrückt, um mit den im äußeren Ventilstößel 112 vorgesehenen Schlitzen 127 und 128 in Eingriff zu kommen, so dass sich sowohl der innere Ventilstößel 113 als auch der äußere Ventilstößel 112 gemeinsam bewegen und der Hub des Nockens 11 auf das Ventil 117 übertragen wird. Wenn der Öldruck von hoch auf gering zurück geschaltet ist, führen die Federn 122 und 123 die Riegelstifte 120 und 121 in eine zu rückgezogene Stellung zurück, in welcher sich der äußere Ventilstößel 112 relativ zu dem inneren Ventilstößel 113 ungehindert bewegt und das Ventil 117 wirkungslos gemacht ist (oder nur einem kleinen Hub ausgesetzt ist).When the hydraulic pressure is switched from low to high, the locking pins 120, 121 are pushed radially outward to engage with the slots 127 and 128 provided in the outer valve tappet 112, so that both the inner valve tappet 113 and the outer valve tappet 112 move together and the lift of the cam 11 is transmitted to the valve 117. When the oil pressure is switched back from high to low, the springs 122 and 123 guide the locking pins 120 and 121 into a retracted position in which the outer valve stem 112 moves freely relative to the inner valve stem 113 and the valve 117 is rendered ineffective (or subjected to only a small stroke).

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 bleiben die inneren Ventilstößel 13 und 113 bei geringem Öldruck von den äußeren Ventilstößeln 12 und 112 auf Grund der Vorspannkraft der Federn 22, 24 und 122, 124 getrennt.In the embodiments of Fig. 1 and 2, the inner valve tappets 13 and 113 remain separated from the outer valve tappets 12 and 112 at low oil pressure due to the preload force of the springs 22, 24 and 122, 124.

Die Ventilsteuermechanismen nach der Erfindung sind einfach und von kompakter Beschaffenheit und erfordern keine wesentliche Modifizierung des Zylinderkopfes eines Motors. Es ist tatsächlich beabsichtigt, dass die in den konventionellen Motoren vorhandenen hydraulischen Spieleinstellungen durch Ventilsteuermechanismen nach der vorliegenden Erfindung einfach ersetzt werden könnten, um bestehenden Motoren die Möglichkeit einer Ventil-Deaktivierung zu geben. Eine große Anzahl von Motoren weist bereits hydraulische Spieleinstellungen und sie versorgende Ölkanäle im Zylinderkopf auf. Es wäre eine einfache Angelegenheit, die hydraulischen Spieleinstellungen durch erfindungsgemäße Ventilstößel-Baugruppen zu ersetzen und den Motor anschließend mit Einrichtungen zu versehen, um den Druck in den vorhandenen Ölkanälen zwischen einem hohen und einem geringen Druck umzuschalten. Der erfindungsgemäße Ventilsteuermechanismus erfordert keine spanabhebende Formgebung der in dem Motor verwendeten Ventilschäfte und erfordert keine spezielle spanabhebende Formgebung von Kanälen im Zylinderkopf.The valve control mechanisms according to the invention are simple and compact in nature and do not require any significant modification of the cylinder head of an engine. Indeed, it is envisaged that the hydraulic lash adjusters present in conventional engines could be easily replaced by valve control mechanisms according to the present invention to provide valve deactivation capability to existing engines. A large number of engines already have hydraulic lash adjusters and oil passages in the cylinder head feeding them. It would be a simple matter to replace the hydraulic lash adjusters with valve tappet assemblies according to the invention and then provide the engine with means for switching the pressure in the existing oil passages between high and low pressure. The valve control mechanism according to the invention does not require machining of the valve stems used in the engine and does not require any special machining of passages in the cylinder head.

Während die veranschaulichten Ausführungsbeispiele des Ventilsteuermechanismus bei Betrieb in einem Motor mit einer obenliegender Nockenwelle gezeigt sind, könnten sie in Motoren mit Stößelstangen verwendet werden. In einem solchen Falle würde der innere Ventilstößel in Eingriff mit einer Stößelstange anstelle eines Ventilschaftes kommen.While the illustrated embodiments of the valve control mechanism are shown operating in an overhead camshaft engine, they could be used in pushrod engines. In such a case, the inner valve tappet would engage a pushrod instead of a valve stem.

Während in den dargestellten Ausführungsbeispielen der äußere Ventilstößel mit einem Nocken und der innere Ventilstößel mit einem Ventil in Eingriff kommt, könnte der Mechanismus umgekehrt Verwendet werden. Es ist außerdem nicht notwendig, dass die Stößelglieder an einen Nocken und an ein Ventil direkt anstoßen, aber stattdessen könnten die Stößelglieder Teil eines größeren Mechanismus sein, um einen Hub von einem Nocken auf ein Ventil zu übertragen.While in the illustrated embodiments the outer valve lifter engages a cam and the inner valve lifter engages a valve, the mechanism could be used in reverse. It is also not necessary for the lifter members to abut a cam and a valve directly, but instead the lifter members could be part of a larger mechanism to transfer lift from a cam to a valve.

In den veranschaulichten Ausführungsbeispielen wird die Hydraulikzuführung in das innere Stößelglied erreicht durch axial ausgerichtete Bohrungen in dem inneren Stößelglied und dem äußeren Stößelglied sowie einer Bohrung in dem Zylinderkopf, die mit der Bohrung im äußeren Stößelglied fluchtet. Um die Ausrichtung im gesamten Betrieb zu halten, kann es jedoch notwendig sein, Mittel vorzusehen, um zu verhindern, dass die Stößelglieder relativ zueinander und relativ zu dem Zylinderkopf rotieren. Das innere Stößelglied und äußere Stößelglied können durch das Einsetzen eines ersten Stiftes in angepaßten, sich axial erstreckenden Nuten an der Innenfläche des äußeren Stößelgliedes und der Außenfläche des inneren Stößelgliedes in einer festen Rotationsausrichtung gehalten werden. Das äußere Stößelglied kann selbst durch Einsatz eines zweiten Stifts in angepaßten, sich axial erstreckenden Nuten an der Außenfläche des äußeren Stößelgliedes und der Innenfläche der Bohrung im Zylinderkopf in einer festen Drehstellung gehalten werden. Alternativ dazu könnte ein Ölkanal um den Umfang der Außenfläche des äußeren Stößelgliedes oder einer Innenfläche der Bohrung im Zylinderkopf vorgesehen werden, um die Notwendigkeit auszuschließen, die Drehstellung des äußeren Stößelgliedes festzulegen. Der Ölkanal würde sowohl eine Zuführung von Hydraulikfluid zulassen, ganz gleich, wie die relative Drehstellung des äußeren Stößelgliedes ist, als auch den Vorteil haben, zwischen den anstoßenden Flächen einen dünnen Schmierfilm zu erzeugen. Welche Anordnung auch immer verwendet wird, es muß gewährleistet sein, dass die Bohrungen und/oder Ölkanäle im gesamten maximal möglichen Bereich von relativen axialen Verschiebungen immer bedeckt sind (z. B. ist die Bohrung in dem inneren Stößelglied immer durch das äußere Stößelglied bedeckt) andererseits könnte sich ein Lufteinschluß entwickeln.In the illustrated embodiments, hydraulic supply to the inner tappet member is achieved through axially aligned bores in the inner tappet member and the outer tappet member and a bore in the cylinder head aligned with the bore in the outer tappet member. However, in order to maintain alignment throughout operation, it may be necessary to provide means to prevent the tappet members from rotating relative to each other and relative to the cylinder head. The inner tappet member and outer tappet member may be held in a fixed rotational alignment by the insertion of a first pin in mating, axially extending grooves on the inner surface of the outer tappet member and the outer surface of the inner tappet member. The outer tappet member may itself be held in a fixed rotational position by the insertion of a second pin in mating, axially extending grooves on the outer surface of the outer tappet member and the inner surface of the bore in the cylinder head. Alternatively, an oil passage could be provided around the circumference of the outer surface of the outer tappet member or an inner surface of the bore in the cylinder head to eliminate the need to fix the rotational position of the outer tappet member. The oil passage would allow hydraulic fluid to be supplied regardless of the relative rotational position of the outer tappet member and would have the advantage of creating a thin film of lubricant between the abutting surfaces. Whichever arrangement is used, it must be ensured that the Bores and/or oil channels are always covered throughout the maximum possible range of relative axial displacements (e.g. the bore in the inner tappet member is always covered by the outer tappet member), otherwise an air inclusion could develop.

Claims

1. Valve control mechanism (1, 2) for use in a valve drive train, which transmits lift from a cam (11) of a camshaft (10) of an internal combustion engine to a cylinder head valve (17, 117) of the internal combustion engine and has a first contact member (12, 131) in contact with the cam (11) and a second contact member (13, 113) in contact with the upper end of the shaft of the cylinder head valve (17, 117), the valve control mechanism comprising:

a first tappet member (12, 112) which is displaceable in a bore in the engine,

a second plunger member (13, 113) which is displaceable relative to the first plunger member (12, 112), and

a lock (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) for locking the first (12, 112) and second (13, 113) plunger members for joint movement, wherein:

when the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) locks the first (12, 112) and second (13, 113) tappet members to move together, the valve control mechanism (1, 2) transmits the entire stroke of the cam (11) to the cylinder head valve (17, 117);

when the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) allows a relative movement of the first (12, 112) and second (13, 113) tappet members to one another, at least a part of the stroke of the cam (11) allows a relative movement between the first (12, 112) and second (13, 113) tappet members instead of a stroke of the cylinder cylinder head valve (17, 17), whereby the valve control mechanism (1, 2) reduces the amount of lift transmitted from the cam (11) to the cylinder head valve (17, 117);

wherein one of the tappet members (13, 113) can be connected to the camshaft (10) via the other tappet member (12, 112);

wherein the first plunger member (12, 112) is an outer plunger member (12, 112) having a bore, and the second plunger member (13, 113) is an inner plunger member (13, 113) which is displaceable in the bore of the outer plunger member (12, 112);

wherein the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) comprises a locking pin (20, 21, 120, 121) which is displaceable between a first position in which it is engaged with the inner (13, 113) and outer (12, 112) tappet members and a second position in which it releases the inner (13, 113) and outer (12, 112) tappet members; and

wherein a biasing means (14, 114) is provided which acts between the inner (13, 113) and outer (12, 112) plunger members to bias the inner (113) and outer (12, 112) plunger members into such a relative position to one another in which the locking pin (20, 21, 120, 121) can move from the second position to the first position to engage the inner (13, 113) and outer (12, 112) plunger members,

characterized in that a device (26, 126) is provided on the outer tappet member (12, 112) to limit the movement of the inner tappet member (13, 113) relative to the outer tappet member (12, 112), wherein the biasing member (14, 114) biases the inner tappet member (13, 113) into the abutment against which the movement of the inner tappet member (13, 113) limiting device (26, 126).

2. Valve control mechanism according to claim 1, wherein the means (26, 126) for limiting the movement of the inner tappet member (13, 113) is a snap ring (26, 126).

3. Valve control mechanism according to claim 1 or 2, in which the valve control mechanism (1, 2) does not transmit any portion of the stroke of the cam (11) to the cylinder head valve (17, 117) when the locking (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) allows movement of the inner (13, 113) and outer (12, 112) tappet members relative to one another.

4. Valve control mechanism according to claim 1 or 2, in which the valve control mechanism (1, 2) transfers a part of the stroke of the cam (11) to the cylinder head valve (17', 117) when the locking (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) allows a movement of the inner (13, 113) and outer (12, 112) tappet members relative to one another.

5. A valve control mechanism according to claim 4, in which the bore in the outer tappet member (12, 112) has a closed end and upon the initial increase in the lift of the cam (11) in each revolution of the cam (11), the inner tappet member (13, 113) slides along the bore of the outer tappet member (12, 112) until the inner tappet member (13, 113) abuts the closed end of the bore, whereafter a further increase in the lift of the cam (11) causes a lift of the cylinder head valve (17, 117).

6. A valve control mechanism according to claim 5, in which the inner tappet member (13, 113) has a surface which in use faces the closed end of the bore and has an oil retention device (114) on the surface, the oil retention device (114) in use retaining an oil film on the surface which effects damping of the relative movement between the inner (13, 113) and outer (12, 112) tappet members as the surface approaches the stop at the closed end of the bore.

7. Valve control mechanism according to one of the preceding claims,

in which

the locking pin (20, 21, 120, 121) is displaceable in a bore in the inner tappet member (13, 113);

a slot (27, 28, 127, 128) is provided in the outer tappet member (12, 112); and

the locking pin (20, 21, 120, 121) in the first position projects outwardly from the inner plunger member (13, 113) to engage in the slot (27, 28, 127, 128) in the outer plunger member (12, 112), and in the second position is disengaged from the slot (27, 28, 127, 128) in the outer plunger member (12, 112).

8. Valve control mechanism according to claim 7, wherein the locking device (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) has a spring arrangement (22, 23, 122, 123) for loading the locking pin (20, 21, 120, 121) into the second position, and a hydraulic fluid supply with which hydraulic fluid can be fed to the valve control mechanism (1, 2) in order to exert pressure on the locking pin (20, 21, 120, 121) in order to lock the locking pin (20, 21, 120, 121) against the biasing force of the spring arrangement. tion (22, 23, 122, 123) from the second position to the first position.

9. Valve control mechanism according to one of the preceding claims, in which a hydraulic lash adjuster (15) is provided in a closed bore in the inner tappet member (13), the hydraulic lash adjuster (15) expanding in operation to compensate for wear of components of the engine.

10. Valve control mechanism according to one of the preceding claims, with a hydraulic control for controlling the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128), the hydraulic control switching the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) between the first and second operating states by controlling the pressure of the locking mechanism (20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28; 120, 121, 122, 123, 124, 125, 127, 128) supplied hydraulic fluid.