DE69921153T2

DE69921153T2 - Variable ventilsteuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE69921153T2
Application number: DE69921153T
Authority: DE
Inventors: J. Ronald PIERIK; John Castellana
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2019-07-31
Also published as: EP1105627B1; US6019076A; WO2000008309A1; EP1105627A1; DE69921153D1

Description

Die Erfindung betrifft variable Ventilsteuerungen und insbesondere Ventilbetätigungsmechanismen zum Variieren des Hubs und der Steuerung von Motorventilen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, dass bei den Kraftfahrzeugmotoren nach dem Stand der Technik die Bereitstellung von variabler Ventilsteuerung (VVS) und/oder variabler Ventilhub-Ventilbetätigungsmechanismen die Systemleistung eines Motors potenziell zu erhöhen vermag, indem die Pumparbeit und die Ventiltriebsreibung verringert wird, die Motorlast und innere Abgasverdünnung gesteuert wird, die Ladungsvorbereitung verbessert wird, die Spitzenleistung erhöht wird, und die Verwendung verschiedener Steuerungsstrategien transienter Betriebe, die anderweitig nicht verfügbar sind, ermöglicht wird. Unzählige VVS-Mechanismen wurden im Stand der Technik offen gelegt, aber die Verwendung solcher Mechanismen ist relativ begrenzt. Dies teilweise auf Grund ihrer Größe, Kosten und/oder Einschränkungen im Betrieb, die ihren praktischen und potenziellen Wert bei der tatsächlichen Herstellung von Motoranwendungen begrenzt haben.
Die US Patentanmeldung Nr. 09/034 564, eingereicht am 3. März 1998 und an den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart variable Ventilsteuerungen (VVS), die relativ kompakt sind und die auf den Betrieb von einzelnen oder von Mehrfachventilen anwendbar sind. Bei diesen Mechanismen wird ein Motorventil durch einen oszillierenden Kipphebelnocken angetrieben, der durch eine von einem Drehexzenter, vorzugsweise einem Drehnocken, angetriebene Verbindung betätigt wird. Die Ver bindung ist an einem Steuerelement angelenkt, das wiederum um die Achse des Drehnockens herum verschwenkbar und dessen Winkel einstellbar ist, um die Orientierung des Kipphebelnockens zu variieren und dadurch den Ventilhub und die Steuerung zu variieren. Der Drehnocken kann in einer Welle gelagert sein. Der Schwingnocken ist an der Drehachse des Drehnockens angelenkt.
Zusätzlich betrifft die WO 9803778 ein Ventiltriebsystem und einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor. Das Ventiltriebsystem ist zwischen einem Hubventil und einer Nockenwelle zum Steuern des variablen Ventilhubverlaufes angeordnet. Während ein Zahnrad mit einer in einem Schwenkelement gebildeten Verzahnung verzahnt sein kann, ist die Verbindung zwischen dem Zahnrad und den Zähnen keine Gleitstück- und Schlitz-Verbindung. Zusätzlich sind das Zahnrad und die Zähne radial von einer Lagerachse einer Nockenwelle ausgerichtet. Dieses Dokument umfasst anscheinend keinen Steuerhebel, der so angeordnet ist, dass ein Schlitz in einem Steuerelement abgewinkelt von einer radialen Richtung der Nockenwellenachse ausgebildet ist, um für ein relativ höheres Verhältnis in einem unteren Ventilhubbereich als in einem mittleren Ventilbereich zu sorgen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen abgewandelten Mechanismus des oben stehend und in der Anmeldung USSN 09/034 564 beschriebenen Typs bereit, weist aber zusätzliche Merkmale auf, die für die Anwendung in einem bestimmten Motor vorgesehen sind und optional in weiteren Anwendungen des Mechanismus verwendet werden können.
Der Mechanismus der Erfindung umfasst einen Drehnocken, der um eine erste Achse, ein Steuerelement, einen ersten Hebel und einen zweiten Hebel herum drehbar ist. Das Steuerelement ist um die erste Achse herum verschwenkbar und umfasst eine erste Schwenkachse, die von der ersten Achse beabstandet ist. Der erste Hebel ist mit dem Steuerelement verbunden und um die erste Schwenkachse herum verschwenkbar. Der erste Hebel weist ein distales Ende und einen Nockenstößel auf, der zwischen dem distalen Ende und der ersten Schwenkachse wirksam verbunden ist. Ferner steht der Nockenstößel mit dem Drehnocken wirksam in Eingriff. Ein Ende des zweiten Hebels ist um die erste Achse herum verschwenkbar, wobei das eine Ende einen Schwingnocken umfasst, der mit einem Ventilbetätigungselement in Eingriff steht und einen Basiskreisabschnitt und einen Ventilhubabschnitt aufweist. Der zweite Hebel weist ein distales Ende auf, das mit dem distalen Ende des ersten Hebels wirksam verbunden ist. Das Steuerelement ist zwischen einer ersten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Ventilhubabschnitt des Schwingnockens mit dem Ventilbetätigungselement in Eingriff steht, um das zugehörige Ventil vollständig zu öffnen und zu schließen, und einer zweiten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Basiskreisabschnitt des Schwingnockens mit dem Ventilbetätigungselement in Eingriff steht, um für eine minimale Öffnungs- und Schließbewegung des zugehörigen Ventils zu sorgen, beweglich. Der Mechanismus umfasst auch einen Steuerhebel, der um eine zweite Achse herum verschwenkbar ist und mit dem Steuerelement über eine Gleitstück- und Schlitz-Verbindung, die so angeordnet ist, dass eine Winkelbewegung des Steuerhebels relativ zu dem Steuerelement in einem unteren Ventilhubbereich ein relativ höheres Winkelverhältnis als in einem mittleren Ventilhubbereich aufweist, verbunden ist.
Vorzugsweise vermindert eine abgeflachte Laufbuchse an dem Betätigungszapfen den Verschleiß durch das Gleiten in dem Schlitz, und die ausgetauscht werden kann, um ein/en minimalen/es Zwischenraum oder Spiel in dem System aufrecht zu erhalten. Die Einstellung des Steuerelementes variiert den Bereich der festgelegten Winkelschwingung der Schwingnocken von einem Bereich, in dem die Schlepphebel betätigt werden, um zumindest eines der Ventile vollständig zu öffnen, zu einem Bereich, in dem eine minimale oder keine Öffnung der Ventile bereitgestellt wird.
Die Steuerwelle kann durch einen Schneckenantrieb mit einem Schneckengetriebe, das mit einer von einem kleinen Elektromotor angetriebenen Schnecke in Eingriff steht, betätigt werden. Die Zahnwinkel der Schnecke und des Getriebes sind so ausgewählt, dass sie den Antrieb blockieren, wenn Antriebsumkehrkräfte an der Schwingwelle die Kraft des Antriebsmotors übersteigen, wobei sich die Welle nur in der Richtung der durch den Motor aufgebrachten Kraft bewegen kann.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bestimmter spezifischer Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den beiliegenden Zeichnungen leichter verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine Innenansicht einer ausgewählten Ausführungsform der variablen Ventilsteuerung der Erfindung, wobei eine von zwei Spiralvorspannfedern aus Gründen der Klarheit weg gelassen wurde.
2 eine Außenansicht ähnlich wie 1, wobei Abschnitte aus Gründen der Klarheit weg gebrochen oder weg gelassen sind;
3 eine Querschnitts-Seitenansicht des Mechanismus von 1, wobei die Spiralvorspannfedern weg gelassen wurden und die obere Ventilhubstellung dargestellt ist;
4 eine Querschnitts-Seitenansicht ähnlich wie 2, wobei jedoch die untere Ventilhubstellung des Mechanismus dargestellt ist;
5 ein Diagramm, das eine Familie von Ventilsteuer- und -hubkurven für den Mechanismus veranschaulicht;
6 ein Diagramm des wirksamen Winkelverhältnisses vs. Rahmen (Steuerelement)-Stellung für den Mechanismus;
7 ein Diagramm des Rahmen (Steuerelement)-Moments vs. Motorkurbelwellenwinkel des Mechanismus; und
8 eine Querschnittsansicht eines Schneckenantriebs zur Betätigung der Steuerwelle des Mechanismus.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme zunächst auf die 1–4 der Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 10 im Allgemeinen einen Abschnitt eines Verbrennungsmotors 10, der einen Ventilbetätigungsmechanismus 12 umfasst, der wirksam ist, um Doppeleinlassventile 14 für einen einzelnen Zylinder des Motors zu betätigen. Der Mechanismus 12 umfasst eine Drehnockenwelle 16, die sich über die Länge des Zylinderkopfes, nicht dargestellt, eines Vierzylindermotors erstreckt, von dem der Mechanismus für nur einen einzelnen Zylinder veranschaulicht ist. Die Nockenwelle 16 kann her kömmlich, wie. z. B. durch eine Kette oder ein anderes Mittel durch die Motorkurbelwelle angetrieben werden.
Die Nockenwelle 16 trägt einen Drehnocken 18, der sich wie in den 1, 3 und 4 gezeigt, gegen den Uhrzeigersinn um eine erste Achse 20 herum dreht. Ein Steuerelement (oder Rahmen) 22 ist an der Nockenwelle für eine Schwenkbewegung ebenfalls um die erste Achse 20 herum befestigt. Das Steuerelement ist aus einem Paar Rahmenelementen 24 gebildet, die sich an jeder Seite des Drehnockens erstrecken und durch zwei Zapfen, die später beschrieben werden, verbunden sind, und somit eine Rahmenanordnung bilden.
Das Steuerelement umfasst ein Paar Schwenkarme 26, die an äußeren Enden durch einen Drehzapfen 28, der einen Teil des Steuerelementes oder Rahmen 24 bildet und an einer ersten Schwenkachse 30 angeordnet ist, verbunden sind. Ein Schwinghebel oder erster Hebel 32 ist verschwenkbar an einem Ende des Drehzapfens 28, der ihn mit dem Steuerelement 22 verbindet, befestigt. Ein distales Ende des Schwinghebels 32 ist durch einen Zapfen verschwenkbar mit einem Gelenk 34 verbunden. Zwischen seinen Enden trägt der Schwinghebel 32 einen Rollenstößel 36, der mit dem Drehnocken 18 durch ein Mittel, das im Folgenden beschrieben wird, in Wälzkontakt gehalten wird.
Das Gelenk 34 ist an einem seiner Schwenkverbindung mit dem Schwinghebel 32 gegenüber liegendem Ende geteilt, um ein Paar Arme 38 bereitzustellen, die an äußeren Enden eines Paares von zweiten Hebeln 40 einzeln befestigt sind. Die Hebel 40 weisen innere Enden 42 auf, die an der Nockenwelle 16 angebracht und um die erste Achse 20 herum verschwenkbar sind. Diese inneren Enden definieren Schwingnocken 44, von denen ein jeder einen Basiskreisabschnitt 46 und einen Ventilhubabschnitt 48 aufweist.
Die Schwingnocken 44 stehen durch Rollen 50 der Rollenschlepphebel 52 in Eingriff, wobei jede innere Enden 54 aufweist, die verschwenkbar an feststehenden hydraulischen Ventileinstellschrauben 56 befestigt sind, die in dem Motorzylinderkopf, nicht gezeigt, angeordnet sind. Äußere Enden 58 der Schlepphebel 52 stehen mit den Enden der Ventile 14 in Eingriff, um die Ventile in zyklischen variablen Huböffnungsmustern wie durch den Mechanismus gesteuert, zu betätigen. Ventilfedern 60 sind in konventioneller Weise vorgesehen um die Ventile in einer Schließrichtung vorzuspannen.
Da die Ventilfedern keine Kräfte ausüben, die den Rollenstößel 36 gegen den Drehnocken 18 halten, insbesondere, wenn sich die Ventile in einer unteren Hub- oder in keiner Hubstellung befinden, etwa, wenn sich die Schlepphebelrollen 50 an einem Basiskreis des Drehnockens befinden, wird ein Vorspannmittel benötigt, um den Rollenstößelkontakt zu halten. Bei der veranschaulichten Ausführungsform werden zu diesem Zweck Doppelspiralfedern 62, in 2 gezeigt, bereitgestellt. Diese Federn sind in den 3 und 4 von der näheren Seite von 1 aus Gründen der Klarheit weg gelassen. Die Federn 62 sind um äußere Erweiterungen 64 von den inneren Enden 42 der zweiten Hebel 40, an denen die Schwingnocken 44 angeordnet sind, herum gewunden. Die Federn 62 weisen Stumpfe 66 auf, die sich nach innen erstrecken und mit Schlitzen in den Erweiterungen 64 in Eingriff stehen, und winden sich spiralförmig nach außen, um in umgekehrten Haken 68 zu enden, die mit gegenüberliegenden Enden eines Zapfens 70 in Eingriff stehen. Der Zapfen 70 erstreckt sich durch Öffnungen in Vorspannarmen 72, die an den einzelnen Rahmenelementen 24 des Steuerelementes oder Rahmens 22 gebildet sind.
Die Doppelfedern bringen Torsionskräfte auf, die die Schwingnocken 44 kontinuierlich in Richtung der unteren Ventilhubstellungen (im Uhrzeigersinn wie in den 1, 3 und 4 zu sehen) drängen, und somit den Rollenstößel 36 ständig gegen den Drehnocken 18 halten.
Um den/die variable/n Ventilhub und Steuerung bereitzustellen, die das Ergebnis des Mechanismus sind, ist eine Steuerwelle 74 bereitgestellt, die um eine zweite Achse 76 herum, die parallel zu und beabstandet von der ersten Achse 20 angeordnet ist, verschwenkbar ist. Die Steuerwelle bringt ein Paar Steuerhebel 78 unter, wobei ein jeder einen Antriebsszapfen 80 trägt. Jeder Antriebszapfen trägt vorzugsweise eine Laufbuchse 82 mit Flachseiten, die als ein Gleitstück wirkt und in einem Schlitz 84, der in einem Arm eines zugehörigen von den Rahmenelementen 24 des Steuerelements 22 bereitgestellt ist, gleiten kann. Die Schlitze 84 der Rahmenelemente sind in Bezug auf eine von der ersten Achse 20 gezogenen radialen Linie abgewinkelt, um eine Änderung des Bewegungsverhältnisses zwischen der Steuerwelle 74 und dem Steuerelement 22 bereitzustellen, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
Im Betrieb des bisher beschriebenen Mechanismus dreht die Rotation der Nockenwelle 16 den Nocken 18 vorzugsweise in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn, wie durch Pfeile in den 1, 3 und 4 gezeigt. Der Nocken 18 dreht sich immer in Phase mit der Motorkurbelwelle, unabhängig von Änderungen des Ventilhubs oder der Steuerung. Somit schwingt der Nocken den Schwinghebel 32 mit einer zyklischen konstanten Winkelschwingung um seinen Drehzapfen 28. Da sich der Schwinghebel von der ersten Achse 20 weg nach außen verschwenkt, zieht er das Gelenk 34 mit sich, und dieses wiederum setzt die zweiten Hebel und die zugehörigen Schwingnocken 44 durch einen vorbestimmten konstanten Winkel mit jeder Drehung der Nockenwelle in Schwingung.
3 veranschaulicht die Stellung des Mechanismus, wobei die Motorventile 14 geschlossen sind, das Steuerelement 22 aber gegen den Uhrzeigersinn zu der vollen Ventilhubstellung verschwenkt ist. In dieser Stellung zwingt das Verschwenken der Schwingnocken 44 durch die Kräfte des Mechanismus die Schlepphebel 52 nach unten, da sich der Schwingnocken von der Basiskreisanordnung gegen den Uhrzeigersinn bewegt, bis die Nase des Nockens in der vollen Ventilhubstellung mit der Schlepphebelrolle in Eingriff tritt. Dies bewirkt, dass sich der Schlepphebel nach unten verschwenkt, wodurch das Ventil 14 in eine vollständig geöffnete Stellung gezwungen wird. Während der Rollenstößel 36 des Schwinghebels 32 die Hinterseite des Drehnockens 18 zu seinem Basiskreis hinunter rollt, dreht der Mechanismus die Schwingnocken 44 im Uhrzeigersinn, und bringt die Schlepphebelrollen 50 zu den Basiskreisen der Schwingnocken zurück, wodurch das Schließen der Ventile 14 durch ihre Ventilfedern 60 erlaubt wird, der normalen gewählten vollen Ventilhub- und Steuerkurve für Verwendung und Betrieb des Motors folgend.
Um den Ventilhub zu verringern und gleichzeitig die Steuerung des maximalen Ventilhubs weiterzuschalten, wird die Steuerwelle 74 gegen den Uhrzeigersinn wie in den 1, 3 und 4 gezeigt, in die in 4 gezeigte Stellung gedreht. In dieser Stellung wird das Steuerelement gegen den Uhrzeigersinn ausreichend gedreht, so dass die Betätigung des Schwinghebels 32 durch den Drehnocken 18 daran gehindert wird, die Ventile zu öffnen, da die Schlepphebelrollen 50 nur mit den Basiskreisabschnitten 46 der Schwingnocken in Kontakt stehen. Um dies zu erreichen, muss die Winkelstellung des Steuerelementes 22 von seiner Ausgangsstellung gleich der Winkelverschiebung der Schwingnocken sein, was durch die Betätigung des Kipphebels durch den Drehnocken bewirkt wird, so dass die Schlepphebelrollen mit dem Ventilhubabschnitt 48 der Schwingnocken nie in Kontakt treten.
5 ist eine grafische Darstellung eines Ventilhubs in Millimeter vs. dem Kurbelwellenwinkel in Grad, die verschiedene Ventilhub- und Steuerkurven veranschaulicht, die durch den Ventilbetätigungsmechanismus 12 bereitgestellt werden können. Die obere Kurve 86 stellt den Ventilhub und die Steuerung in der vollen Ventilhubstellung wie in 3 der Zeichnungen gezeigt dar. Die gerade Basislinie 88 des Diagramms stellt das Nicht-Öffnen des Ventils in der unteren Ventilhubstellung wie in 4 veranschaulicht dar. Die dazwischen liegenden Linien stellen eine Familie von Steuer- und Hubkurven dar, die in Intervallen zwischen den vollen Hubstellungen von 3 und der Nicht-Hub-Stellung von 4 erhalten werden können.
Die Stellung des Mechanismus um die erste Achse 20 herum wird durch die Rotation der Steuerwelle 74 wie oben beschrieben bestimmt. Da der Motorlade-Massendurchsatz bei niederen Ventilhüben eine größere relative Änderung aufweist als bei hohen Hüben, ist die Gleitstück- und Schlitz-Verbindung zwischen den Steuerhebeln 78 und den Doppelrahmenelementen 24 des Steuerelementes 22 so entworfen, dass die abgewinkelten Schlitze 84 verwendet werden, um ein variables wirksames Winkelverhältnis zu haben, so dass die Steuerwelle bei niederen Hüben für eine kleine Rotation des Steuerelements über einen großen Winkel drehen muss. 6 veranschaulicht dieses wirksame Winkelverhältnis relativ zu der Rahmenstellung des Mechanismus in Rad an Stellungen zwischen dem niederen Ventilhub und dem hohen Ventilhub. Es ist zu ersehen, dass bei niederen Hüben das Verhältnis etwa 5 : 1 beträgt und rasch in Richtung der mittleren und hohen Hubstellungen bis auf etwa 2 : 1 abfällt. Das Ergebnis ist eine vorteilhafte wirksame Steuerung des Gasflusses durch die Einlassventile über den gesamten Ventilhubbereich.
7 veranschaulicht Momente, die auf den Rahmen oder das Steuerelement 22 wirken vs. Motorkurbelwellenwinkel in Grad für einen Vierzylindermotor. Die Steuerwelle muss gegen diese zyklischen Rahmenumkehrmomente, die durch das periodische Öffnen der Ventile und das Zusammendrücken der Ventilfeder von einem jeden Zylinder bewirkt werden, laufen. Wenn der Stellantrieb die Stellung des Mechanismus während aller Steuerwellenmomentwerte, die die Maximalwerte umfassen, verändern müsste, müsste der Stellantrieb relativ groß und teuer sein und würde übermäßig viel Leistung verbrauchen, um eine angemessene Ansprechzeit zu erzielen. Um dies zu vermeiden, veranschaulicht 8 einen Schneckengetriebestellantrieb 90, der vorgeschlagen wird, um die Steuerwelle 74 in ihre verschiedenen Winkelstellungen anzutreiben. Der Stellantrieb 90 umfasst einen kleinen Elektroantriebsmotor 92, der eine Schnecke 94 durch eine Welle antreibt, der mit einer Spiralrückstellfeder 96 verbunden sein kann. Die Schnecke 92 greift in ein Schneckengetriebe 98, das als halbkreisförmiger Viertelkreis ausgebildet ist, ein. Das Schneckengetriebe ist direkt an einem Ende, nicht gezeigt, der Steuerwelle 74 angebracht, um die Steuerwelle über ihre volle Winkelbewegung zu drehen. Der Eingriffswinkel und der Steigungswinkel der Zähne der Schnecke und des zugehörigen Schneckengetriebes werden als eine Funktion der Reibung der Schnecke und des Schneckengetriebes ausgewählt, so dass Gegenkräfte, die von dem Schneckengetriebe gegen die Schnecke wirken, die Getriebe gegen Bewegung sperren, bis die Gegenkräfte auf ein Niveau verringert sind, das der Antriebsmotor 92 überwinden kann.
Somit wird im Betrieb, wenn eine Änderung der Stellung des Steuerelements des Mechanismus gewünscht ist, der Antriebsmotor 92 betätigt, um die Schnecke 94 und das zugehörige Schneckengetriebe 98 in der gewünschten Richtung zu drehen. Eine Momentvorspann-Spiralfeder 100 ist auf dem Schneckengetriebe 98 (oder der Steuerwelle 74) aufgebracht, um die Antriebskräfte vorzuspannen, damit die positiven und negativen Momentspitzen der Steuerwelle ausgeglichen werden, so dass der Stellantrieb gleiche positive und negative Momente erfährt. Die Vorspannfeder 100 wird somit die Ansprechzeit des Systems in beiden Betätigungsrichtungen ausgleichen. Wenn die Momentspitzen in die Richtung gegen die Rotation des Motors zu hoch sind, wird der Schneckenantrieb blockieren, wodurch der Motor stockt, bis die Momentanmomente vermindert sind, und der Motor mit Unterstützung durch Momentumkehrungen, die in der gewünschten Richtung wirken, den Mechanismus wieder in der gewünschten Richtung antreibt. Das Ergebnis ist, dass ein relativ kleiner Motor die gewünschte Antriebswirkung der Steuerwelle bereitstellen und die Mechanismen mit einem relativ wirksamen Leistungsaufwand betätigen kann. Sofern in Verwendung, wird die Rückstellfeder 96 so eingebaut, dass sie beim Abstellen des Motors eine voreingestellte untere Hubstellung durch das Betätigungssystem bewirkt.
Es ist einzusehen, dass der veranschaulichte Mechanismus und viele seiner Merkmale verschiedene Formen annehmen können, wenn er in anderen Motoranwendungen verwendet wird. Beispielsweise könnten einzelne VVS-Mechanismen auf jeden Schlepphebel eines Motors angewendet werden, so dass die Ventile unterschiedlich betätigt werden könnten. Alternativ könnten Doppelstellantriebe in einer einzelnen Ventilreihe eingebaut werden, die die getrennte Einlassventilsteuerung zwischen zwei Einlassventilen eines jeden Zylinders erlauben würden. Bei einer weiteren Alternative könnte ein Stellantrieb je Ventilreihe angewendet werden, aber unterschiedliche Profile an den einzelnen Schwingnocken eines jeden Zylinders könnten erlauben, dass ein Ventil einen kleineren Maximalhub als das andere aufweisen könnte, so dass die Ventilsteuerung zwischen den beiden Ventilen nach Wunsch verändert werden könnte. Eine solche Anordnung würde eine langsame Ladungsturbulenz erlauben und noch im mer einen einzelnen computergesteuerten Stellantrieb ermöglichen. Falls gewünscht, könnte der Mechanismus der Erfindung auch auf die Betätigung von Motorauslassventilen oder andere geeignete Anwendungen angewendet werden.
Demgemäß ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass sie den vollen durch die nachfolgenden Ansprüche erlaubten Umfang besitzt.

Claims

Ventilbetätigungsmechanismus, umfassend: einen Drehnocken (18), der um eine erste Achse (20) herum drehbar ist; ein Steuerelement (22), das um die erste Achse herum verschwenkbar ist und eine erste Schwenkachse (30) umfasst, die in einem Abstand zu der ersten Achse angeordnet ist; einen ersten Hebel (32), der mit dem Steuerelement verbunden ist und um die erste Schwenkachse herum verschwenkbar ist, wobei der erste Hebel ein distales Ende und einen Rollenstößel (36) aufweist, wobei der Rollenstößel mit dem Drehnocken wirksam in Eingriff steht; und einen zweiten Hebel (34) mit einem um die erste Achse herum verschwenkbaren Ende, wobei das eine Ende einen Schwingnocken (44) umfasst, der mit einem Ventilbetätigungselement (52) in Eingriff steht und einen Basiskreisabschnitt (46) und einen Ventilhubabschnitt (48) aufweist, wobei der zweite Hebel ein distales Ende aufweist, das mit dem distalen Ende des ersten Hebels wirksam verbunden ist; wobei das Steuerelement zwischen einer ersten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Ventilhubabschnitt des Schwingnockens mit dem Ventilbetätigungselement in Eingriff steht, um ein zugehöriges Ventil vollständig zu öffnen und zu schließen, und einer zweiten Winkelstellung, in der hauptsächlich der Basiskreisabschnitt des Schwingnockens mit dem Ventilbetätigungselement in Eingriff steht, um für eine minimale Öffnungs- und Schließbewegung des zugehörigen Ventils zu sorgen, bewegbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenstößel zwischen dem distalen Ende und der ersten Schwenkachse wirksam verbunden ist; und der Mechanismus einen Steuerhebel (78) umfasst, der um eine zweite Achse (76) herum verschwenkbar ist und mit dem Steuerelement über eine Gleitstück- und Schlitz-Verbindung verbunden ist, die so angeordnet ist, dass eine Winkelbewegung des Steuerhebels relativ zu dem Steuerelement in einem unteren Ventilhubbereich ein relativ höheres Winkelverhältnis als in einem mittleren Ventilhubbereich aufweist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Winkelverhältnis ein maximales Verhältnis aufweist, das mehr als doppelt so hoch ist wie das minimale Verhältnis.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei ein Schlitz (84) in dem Steuerelement ausgebildet ist, und ein Gleitstück einen Zapfen (80) an dem Steuerhebel umfasst und wirksam mit dem Schlitz in Eingriff steht, wobei der Schlitz aus einer radialen Richtung abgewinkelt ist, um das höhere Winkelverhältnis im unteren Ventilhubbereich bereitzustellen.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 3, die eine Laufbuchse (82) mit Flachseiten an dem Zapfen umfasst und mit dem Schlitz verschiebbar in Eingriff steht.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 mit einem Vorspannmittel, das den Rollenstößel des ersten Hebels in Richtung des Drehnockens drängt.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei das Vorspannmittel eine Spiralfeder (62) ist, die zwischen dem Schwingnocken und dem Steuerelement wirkt, um den Rollenstößel gegen den Drehnocken zu ziehen.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 5 mit einer Steuerwelle (74), die mit dem Steuerelement für eine Schwenkbewegung zwischen den ersten und zweiten Winkelpositionen wirksam in Eingriff steht; und einem Steuerwellenstellantrieb (90), der wirksam verbunden ist, um eine angetriebene Rotation der Steuerwelle selektiv bereitzustellen, wobei der Stellantrieb ein Mittel (100) umfasst, das eine Rotation der Steuerwelle in einer der gewählten angetriebenen Rotation entgegengesetzten Richtung verhindert
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 7, wobei der Steuerwellenstellantrieb ein Schneckenantrieb (94) ist, der Schneckenzahnwinkel aufweist, die so ausgewählt sind, dass sie eine Antriebsumkehr des Stellantriebs durch Kräfte des Mechanismus, die gegen die Steuerwelle aufgebracht werden, verhindern.