EP1913240A1 - Schaltbarer ventilbetätigungsmechanismus - Google Patents

Schaltbarer ventilbetätigungsmechanismus

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Publication number
EP1913240A1
EP1913240A1 EP06776422A EP06776422A EP1913240A1 EP 1913240 A1 EP1913240 A1 EP 1913240A1 EP 06776422 A EP06776422 A EP 06776422A EP 06776422 A EP06776422 A EP 06776422A EP 1913240 A1 EP1913240 A1 EP 1913240A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
cam
eccentric
lever
mechanism according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06776422A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kreuter
Rüdiger ERZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Original Assignee
Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meta Motoren und Energie Technik GmbH filed Critical Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Publication of EP1913240A1 publication Critical patent/EP1913240A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/031—Electromagnets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2107—Follower

Definitions

  • the invention relates to a switchable valve actuation mechanism, as used for example in reciprocating internal combustion engines for switching the timing of an intake valve.
  • Switchable valve actuation mechanisms are in many ways in use and serve to adjust the timing of different operating conditions to influence the power delivery, the torque behavior and the exhaust gas behavior of the internal combustion engine low.
  • a switchable valve actuating mechanism is known from DE 102 30 108 B4.
  • a bearing pin is rotatably mounted on the valve lever, which has two with respect to its axis of rotation eccentric bearing sections, on each of which a cam of the camshaft scanning cam roller is mounted.
  • the bearing pin is non-rotatably connected to a friction disc whose outer circumference for rotating the bearing pin is in frictional engagement with a circumferential surface of the camshaft. The rotatability of the friction disc can be blocked in different rotational positions.
  • the invention has for its object to provide a switchable valve actuation mechanism which operates in a compact design with low friction and allows safe switching of the valve actuation of a cam of a camshaft to another cam of the camshaft.
  • the first sensing member scans the contour of the first cam while the rotatability of the eccentric is released, so that the eccentric for scanning the second sensing member only has to be rotated by a predetermined rotational position in which its rotatability is locked. Additional components with which the eccentric is twisted, are not required.
  • the subclaims are directed to advantageous embodiments and developments of the valve actuating mechanism according to the invention.
  • the dependent claims 2 to 4 indicate an advantageous construction of the eccentric and the first Abtastbauteils.
  • the claim 5 indicates an advantageous embodiment of the second Abtastbauteils.
  • the claims 6 to 10 are directed to features of the valve actuating mechanism according to the invention, with which a mobility of the eccentric is achieved in its lockable rotational position and out of the lockable rotational position in a particularly simple manner.
  • valve lever is loaded symmetrically.
  • the invention which can be used for substantially all types of camshaft actuated valves and a changeover between two different opening curves, one of which may be a zero actuation allowed, will be explained below with reference to schematic drawings, for example and with further details.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a valve actuating mechanism
  • FIGS. 4 and 5 show different perspective views of a valve lever with associated components
  • 6 is a perspective view of a connecting lever
  • FIG. 7 to 9 different perspective views similar to FIG. 1 in different functional states
  • Figures 10 to 13 are side views of 4 with respect to a spring device different embodiments of the valve actuating mechanism in each case in two different positions.
  • a charge exchange valve 2 for example an intake valve of an internal combustion engine, is actuated by a camshaft 4 with the interposition of a valve lever 6.
  • the valve lever 6 is supported at one end on a known hydraulic lash adjuster element 8 and at the other end on the shaft of the valve 2 and is located between its ends in still closer to discussing way to cams 12 and 14 at.
  • a middle first cam 12 is designed with a smaller elevation than lateral second cam 14, which receive the first cam 12 between them.
  • a valve closing spring is designated 16.
  • the hydraulic valve clearance compensation element 8 causes the valve lever 6 is in play-free engagement with at least one of the cams and the shaft of the valve.
  • Fig. 2 shows the valve lever 6 and the components mounted on it in exploded perspective view.
  • the valve lever 6 has two end regions 18 and 20, which are connected to one another via mutually spaced side parts 22. Through the side members 22 passes through a bushing receiving opening 24 into which a socket 26 is inserted.
  • the end portion 18, which rests on the lash adjuster element 8, is hollow on the inside and has a lateral opening 28.
  • a stop 30 is formed on the left side of the end region 18 at the bottom.
  • an eccentric 32 is used along the circular cylindrical outer circumference rolling elements 34 are arranged so that the eccentric 32 is rotatable in the sleeve 26.
  • a scanning ring or a cam follower 38 is used, the inside of which is provided with rolling elements, not shown, by means of which the cam follower 38 is mounted in the pushed onto the sleeve 26 state on this.
  • a hole 40 of a connecting lever 42 can be pushed, which has a slot 44 formed with a lateral projection 46 (Fig. 6), which fits into a passage opening 48 of the eccentric 32.
  • the connecting lever 42 has a recess 50 and a contact surface 52 at one end region.
  • a torsion spring 54 can be inserted, which can engage with an end leg (not shown) in the slot 44 of the connecting lever and with its other end leg 55 can be supported on a projection 56 of the valve lever 6 (see FIGS .. 4, 8 and 9).
  • cam followers 58 can be stored by means provided in the cam rollers 58 bearings.
  • the cam followers 58 are advantageously arranged on the bearing pin 36 between annular discs 60, wherein the outer annular discs 60 are advantageously formed as retaining rings which secure the cam followers 58 axially on the bearing pin 36.
  • the end portion 18 of the valve lever 6 has a cylindrical cavity 62, which ends in FIG. 3 to the left in the opening 28 and merges into a bore 64 to the right.
  • a generally U-shaped in cross-section piston 66 is used, which is held by means of a piston penetrating the piston head and screwed into the bore 64 pin 68. Between the pin 68 and the piston 66, a spring 70 is supported.
  • a according to FIG. 3 right of the piston head befind Anlagen part of the cavity 62 is connected via a Passage 72 is connected to a recess 74 with which the valve lever 6 rests on the valve clearance compensation element 8. The passage 72 and thus the piston 66 can be acted upon by the valve clearance compensation element 8 with hydraulic pressure.
  • Fig. 2 The assembly of the components shown in Fig. 2 is for example as follows:
  • the cam follower 38 is inserted into the slot 37 of the connecting lever 42. Subsequently, the sleeve 26 is inserted, so that the sleeve is held in the recesses 50 and the cam follower 38 is rotatably mounted on the sleeve 26. In the socket 26 of the eccentric 32 is inserted, so that the eccentric 32 is rotatable about the axis of the sleeve 26 in total. In the through hole 48 of the eccentric 32, the torsion spring 54 is inserted. Subsequently, from one side of the connecting lever 42 and a cam follower 58 and on the other bearing pin 36, the other cam follower 58 is pushed, optionally annular discs are placed therebetween. The cam followers 58 are secured by means of circlips on the bearing pin 36.
  • the piston 66 is inserted and secured by means of the pin 68 with the intermediate arrangement of the spring 70.
  • the resulting assembly is placed on the lash adjuster 8 and the stem of the valve 2.
  • the legs of the torsion spring 54 are suspended in such a way that the connecting lever 42 or the eccentric 32, which is non-rotatably connected to the connecting lever 42, are biased for rotation in the clockwise direction, ie. that the cam followers 58 are biased in abutment with the associated second cam 14.
  • the connecting lever 42 can pivot in the clockwise direction until its contact surface 52 bears against the stop 30.
  • the recess 50 is aligned with the opening 28, so that the piston 66 can extend by applying hydraulic pressure and retract into the recess 50, whereby the connecting lever 42 is locked relative to the valve lever 6.
  • the valve lever 6 is operated according to the larger elevations of the second cam 14, wherein the first cam 12 is released from the cam follower 38.
  • the blocking of the connecting lever 42 can be achieved by lowering the pressure acting on the piston 66 hydraulic pressure, when the cam base circle in turn passes over the cam followers 58 and the piston is urged back by the spring 70 in the valve lever 6.
  • the connecting lever 42 is provided in the region of the contact surface 52 with an inclined surface 76 (FIG. 4), which ensures that the piston 66 acting as a bolt is pushed back against the stop 30 when the connecting lever 42 is pivoted.
  • FIGS. 7 to 9 show the arrangement of FIG. 1 in different perspective views and functional states.
  • Fig. 7 shows a position where the second cams are ineffective, i. the connecting lever is unlocked.
  • FIGS. 8 and 9 show a zero stroke position and an approximately full stroke position when the connection lever is locked.
  • the switchable valve operating mechanism of the present invention is very compact and has low moving masses and high rigidity. Furthermore, the tapping of the cam on the stored cam followers 58 and 38, which leads to low friction and thus consumption advantages.
  • FIG. 10 shows an embodiment modified from the described embodiment in a side view similar to the view according to FIG. 4.
  • a curved coil spring 80 is used instead of the torsion spring (s), which is supported between the valve lever 6 formed on the projection 56 and stop and a further stop 82 which is rigidly fixed to the eccentric 32 and beyond is connected to the connecting lever 42.
  • the state of the helical spring 80 is shown in the case of the cam roller 58 resting against the cam base circle.
  • the state is shown in which the coil spring 80 is compressed to the maximum, so that it holds the cam follower in safe engagement with the cam after passing over the cam follower 58 by the cam 14.
  • a rocker arm 88 mounted on the valve lever 6 is used, whose one end scans the rotation of the eccentric 32 or the movement of a bearing journal 36 rigidly connected thereto and between the other end thereof and the valve lever 6, a coil spring 8O 2 is supported. Otherwise, the function of the embodiment according to FIG. 13 corresponds to that of FIG. 12.
  • return springs described above are exemplary only and may be varied and / or combined in a variety of ways.
  • the valve actuating mechanism according to the invention can be modified in many ways.
  • the blocking of the rotatability of the eccentric can be done electromagnetically or otherwise. It does not necessarily have to be provided three cams and three cam rollers. However, the illustrated embodiment ensures high symmetry and freedom from tilting forces that want to tilt the valve lever about its longitudinal axis.
  • the adjustable tapping mechanism need not necessarily be located between the motor housing fixed support and the support on the valve of the lever.
  • the cam contours sensing components need not necessarily be rotatably mounted, but could also be formed directly on the socket and the journals. However, the described rotatable mounting of the components in direct contact with the cam and the rotatable mounting of the eccentric within the valve lever have the advantage of very low friction and high durability.
  • the direction of rotation of the eccentric can be reversed compared to the subjects.
  • the connecting lever and the spring (s) may be arranged on the same or different sides of the valve lever, etc.

Landscapes

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Abstract

Ein schaltbarer Ventilbetätigungsmechanismus enthält eine Nockenwelle (4) mit wenigstens einem ersten Nocken (12) und einem zweiten Nocken (14), der höher als der erste Nocken ist, einen Ventilhebel (6), der sich an einem maschinenfesten Bauteil (8) und an dem zu betätigenden Ventil (2) abstützt und ein erstes Abtastbauteil (38) zum Abtasten des ersten Nockens und ein zweites Abtastbauteil (58) zum Abtasten des zweiten Nockens aufweist, wobei das zweite Abtastbauteil an einem Exzenter (32) angebracht ist, der an dem Ventilhebel drehbar gelagert ist, sowie einen Verriegelungsmechanismus (66), mit dem die Drehbarkeit des Exzenters derart verriegelbar ist, dass bei verriegelter Drehbarkeit des Exzenters das zweite Abtastbauteil (58) die Kontur des zweiten Nockens (14) in eine Betätigung des Ventils umsetzt und bei freigegebener Drehbarkeit des Exzenters das erste Abtastbauteil (38) die Kontur des ersten Nockens (12) in eine Betätigung des Ventils umsetzt.

Description

Schaltbarer Ventilbetätigungsmechanismus
Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Ventilbetätigungsmechanismus, wie er beispielsweise in Hubkolbenbrennkraftmaschinen zum Umschalten der Steuerzeiten eines Einlassventils verwendet wird.
Schaltbare Ventilbetätigungsmechanismen sind in vielfältiger Weise im Einsatz und dienen dazu, die Steuerzeiten an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen, um die Leistungsentfaltung, das Drehmomentverhalten und das Abgas verhalten der Brennkraftmaschine günstig zu beeinflussen.
Ein schaltbarer Ventilbetätigungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 102 30 108 B4 bekannt. Bei dieser Vorrichtung zur Verstellung des Hubs eines von einer Nockenwelle betätigten Ventils ist an dem Ventilhebel ein Lagerbolzen drehbar gelagert, der zwei bezüglich seiner Drehachse exzentrische Lagerabschnitte aufweist, auf denen jeweils eine einen der Nocken der Nockenwelle abtastende Nockenrolle gelagert ist. Der Lagerbolzen ist mit einer Reibscheibe drehfest verbunden, deren Außenumfang zum Verdrehen des Lagerbolzens in Reibeingriff mit einer Umfangsfläche der Nockenwelle ist. Die Drehbarkeit der Reibscheibe ist in unterschiedlichen Drehstellungen sperrbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren Ventilbetätigungsmechanismus zu schaffen, der bei kompaktem Aufbau mit geringer Reibung arbeitet und ein sicheres Umschalten der Ventilbetätigung von einem Nocken einer Nockenwelle auf einen anderen Nocken der Nockenwelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus tastet das erste Abtastbauteil die Kontur des ersten Nockens bei freigegebener Drehbarkeit des Exzenters ab, so dass der Exzenter zum Abtasten des zweiten Abtastbauteils lediglich um eine vorbestimmte Drehstellung verdreht werden muss, in der seine Drehbarkeit verriegelt wird. Zusätzliche Bauteile, mit denen der Exzenter verdreht wird, sind nicht erforderlich. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus gerichtet.
Die Unteransprüche 2 bis 4 kennzeichnen eine vorteilhafte Konstruktion des Exzenters und des ersten Abtastbauteils.
Der Anspruch 5 kennzeichnet eine vorteilhafte Ausführungsform des zweiten Abtastbauteils.
Die Ansprüche 6 bis 10 sind auf Merkmale des erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus gerichtet, mit denen auf besonders einfache Weise eine Bewegbarkeit des Exzenters in dessen verriegelbare Drehstellung und aus der verriegelbaren Drehstellung heraus erzielt wird.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 11 wird erreicht, dass der Ventilhebel symmetrisch belastet wird.
Die Erfindung, die für weitgehend alle Arten von nockenwellenbetätigten Ventilen eingesetzt werden kann und eine Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Öffnungskurven, von denen eine eine Nullbetätigung sein kann, erlaubt, wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Ventilbetätigungsmechanismus,
Fig. 2 Teile des Ventilbetätigungsmechanismus gemäß Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung,
Fig. 3 eine Schnittansicht durch einen Sperrmechanismus,
Figuren 4 und 5 unterschiedliche perspektivische Ansichten eines Ventilhebels mit zugehörigen Bauteilen, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungshebels,
Figuren 7 bis 9 unterschiedliche perspektivische Ansichten ähnlich der Fig. 1 in unterschiedlichen Funktionszuständen und
Figuren 10 bis 13 Seitenansichten von 4 bezüglich einer Federeinrichtung unterschiedlichen Ausfuhrungsformen des Ventilbetätigungsmechanismus jeweils in zwei unterschiedlichen Stellungen.
Gemäß den Figuren wird ein Ladungswechselventil 2, beispielsweise ein Einlassventil einer Brennkraftmaschine, von einer Nockenwelle 4 unter Zwischenanordnung eines Ventilhebels 6 betätigt. Der Ventilhebel 6 stützt sich an einem Ende auf einem an sich bekannten hydraulischen Ventilspielausgleichselement 8 und am anderen Ende auf dem Schaft des Ventils 2 ab und liegt zwischen seinen Enden in noch näher zu erörternder Weise an Nocken 12 bzw. 14 an. Wie ersichtlich, ist ein mittlerer erster Nocken 12 mit kleinerer Erhebung ausgeführt als seitliche zweite Nocken 14, die den ersten Nocken 12 zwischen sich aufnehmen. Eine Ventilschließfeder ist mit 16 bezeichnet. Das hydraulische Ventilspielausgleichselement 8 bewirkt, dass der Ventilhebel 6 jeweils in spielfreier Anlage an wenigstens einem der Nocken und dem Schaft des Ventils ist.
Fig. 2 zeigt den Ventilhebel 6 und die an ihm montierbaren Bauteile in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung.
Der Ventilhebel 6 weist zwei Endbereiche 18 und 20 auf, die über zueinander beabstandete Seitenteile 22 miteinander verbunden sind. Quer durch die Seitenteile 22 hindurch führt eine Buchsenaufnahmeöffnung 24, in die eine Buchse 26 einsetzbar ist.
Der Endbereich 18, der auf dem Ventilspielausgleichselement 8 aufliegt, ist innen hohl und weist eine seitliche Öffnung 28 auf.
Gemäß Fig. 2 ist an der linken Seite des Endbereichs 18 unten ein Anschlag 30 ausgebildet. In die Buchse 26 ist ein Exzenter 32 einsetzbar, längs dessen kreiszylindrischem Außenumfang Wälzkörper 34 angeordnet sind, so dass der Exzenter 32 in der Buchse 26 drehbar ist. Exzentrisch zur Drehachse des Exzenters 32, die im zusammengebauten Zustand koaxial zur Achse der Buchse 26 ist, stehen von den Seitenflächen des Exzenters 32 Lagerzapfen 36 vor, die gleichachsig ausgerichtet sind.
In einen zwischen den Seitenteilen 22 des Ventilhebels 6 ausgebildeten Schlitz 37 ist ein Abtastring bzw. eine Abtastrolle 38 einsetzbar, deren Innenseite mit nicht dargestellten Wälzkörpern versehen ist, mittels derer die Abtastrolle 38 im auf die Buchse 26 aufgeschobenen Zustand auf dieser gelagert ist.
Auf den gemäß Fig. 2 linken Lagerzapfen 36 ist ein Loch 40 eines Verbindungshebels 42 aufschiebbar, der einen mit einem Schlitz 44 ausgebildeten seitlichen Ansatz 46 (Fig. 6) aufweist, der in eine Durchgangsöffhung 48 des Exzenters 32 einpasst. Der Verbindungshebel 42 weist an einem Endbereich eine Ausnehmung 50 und eine Anlagefläche 52 auf.
In die Durchgangsöffnung 48 ist eine Torsionsfeder 54 einschiebbar, die mit einem Endschenkel (nicht dargestellt) in den Schlitz 44 des Verbindungshebels eingreifen kann und mit ihrem anderen Endschenkel 55 sich an einem Vorsprung 56 des Ventilhebels 6 abstützen kann (vgl. Fign. 4, 8 und 9).
Auf den Lagerzapfen 36 sind Abtastringe bzw. Abtastrollen 58 mittels in den Abtastrollen 58 vorgesehenen Wälzlagern lagerbar. Die Abtastrollen 58 werden auf den Lagerzapfen 36 vorteilhafterweise zwischen Ringscheiben 60 angeordnet, wobei die äußeren Ringscheiben 60 vorteilhafterweise als Sicherungsringe ausgebildet sind, die die Abtastrollen 58 auf den Lagerzapfen 36 axial sichern.
Der Endbereich 18 des Ventilhebels 6 weist einen zylindrischen Hohlraum 62 auf, der gemäß Fig. 3 nach links in der Öffnung 28 endet und nach rechts in eine Bohrung 64 übergeht.
In den Hohlraum 62 ist ein im Querschnitt insgesamt U-förmiger Kolben 66 eingesetzt, der mittels eines den Kolbenboden durchdringenden und in die Bohrung 64 eingeschraubten Zapfens 68 gehalten ist. Zwischen dem Zapfen 68 und dem Kolben 66 stützt sich eine Feder 70 ab. Ein gemäß Fig. 3 rechts vom Kolbenboden befindlicher Teil des Hohlraums 62 ist über einen Durchlass 72 mit einer Ausnehmung 74 verbunden, mit der der Ventilhebel 6 auf dem Ventil- spielausgleichselement 8 aufliegt. Der Durchlass 72 und damit der Kolben 66 ist vom Ventil- spielausgleichselement 8 her mit Hydraulikdruck beaufschlagbar.
Der Zusammenbau der in Fig. 2 dargestellten Bauteile ist beispielsweise wie folgt:
Die Abtastrolle 38 wird in den Schlitz 37 des Verbindungshebels 42 eingebracht. Anschließend wird die Buchse 26 eingeschoben, so dass die Buchse in den Ausnehmungen 50 gehalten ist und die Abtastrolle 38 auf der Buchse 26 drehbar gelagert ist. In die Buchse 26 wird der Exzenter 32 eingeschoben, so dass der Exzenter 32 insgesamt um die Achse der Buchse 26 drehbar ist. In die Durchgangsöffnung 48 des Exzenters 32 wird die Torsionsfeder 54 eingeschoben. Anschließend werden von einer Seite her der Verbindungshebel 42 und eine Abtastrolle 58 und auf den anderen Lagerzapfen 36 die andere Abtastrolle 58 aufgeschoben, wobei gegebenenfalls Ringscheiben dazwischen angeordnet werden. Die Abtastrollen 58 werden mittels Sicherungsringscheiben auf den Lagerzapfen 36 gesichert.
In die Öffnung 28 wird der Kolben 66 eingeschoben und mittels des Zapfens 68 unter Zwischenanordnung der Feder 70 gesichert.
Die entstandene Baugruppe wird auf dem Ventilspielausgleichselement 8 und dem Schaft des Ventils 2 angeordnet. Die Schenkel der Torsionsfeder 54 werden derart eingehängt, dass der Verbindungshebel 42 bzw. der drehfest mit dem Verbindungshebel 42 verbundene Exzenter 32 für eine Drehung in Uhrzeigerrichtung vorgespannt sind, d.h. dass die Abtastrollen 58 in Anlage an die zugehörigen zweiten Nocken 14 vorgespannt sind.
Wenn die Nockenwelle 4 aus der in Fig. 1 dargestellten Drehstellung, in der die Grundkreise der Nocken an den Abtastrollen 58 und 38 anliegen, gedreht wird, werden die Abtastrollen 58 unter Verschwenken des Verbindungshebels 42 in Gegenuhrzeigerrichtung, wobei der Exzenter 32 sich um die Achse der Buchse 26 entsprechend dreht, abwärts gedrängt (siehe Stellung gemäß Fig. 5). Der Ventilhebel 6 wird durch den ersten Nocken 12, der an der Abtastrolle 38 anliegt, entsprechend der Nockenerhebung des ersten Nockens 12 um das Ventilspielausgleichselement 8 zur Betätigung des Ventils 2 verschwenkt. Wenn die Erhebungen der zweiten Nocken 14 die Abtastrollen 58 passiert haben, bewegen sich diese unter Verschwenken des Verbindungshebels 42 in Uhrzeigerrichtung wieder nach oben. Vorteilhafterweise kann der Verbindungshebel 42 in Uhrzeigerrichtung verschwenken, bis seine Anlagefläche 52 an dem Anschlag 30 anliegt. In dieser Position des Verbindungshebels 42 fluchtet die Ausnehmung 50 mit der Öffnung 28, so dass der Kolben 66 durch Beaufschlagen mit Hydraulikdruck ausfahren und in die Ausnehmung 50 einfahren kann, wodurch der Verbindungshebel 42 relativ zum Ventilhebel 6 verriegelt ist. Im verriegelten Zustand wird der Ventilhebel 6 entsprechend den größeren Erhebungen der zweiten Nocken 14 betätigt, wobei der erste Nocken 12 von der Abtastrolle 38 freikommt.
Die Sperrung des Verbindungshebels 42 kann durch Absenkung des auf den Kolben 66 wirkenden Hydraulikdruckes gelöst werden, wenn der Nockengrundkreis wiederum die Abtastrollen 58 überfährt und der Kolben durch die Feder 70 in den Ventilhebel 6 zurückgedrängt wird.
Vorteilhafterweise ist der Verbindungshebel 42 im Bereich der Anlagefläche 52 mit einer Schrägfläche 76 (Fig. 4) versehen, die dafür sorgt, dass der als Bolzen wirksame Kolben 66 beim Schwenken des Verbindungshebels 42 in Anlage an den Anschlag 30 zurückgedrängt wird.
Die Fign. 7 bis 9 zeigen die Anordnung der Fig. 1 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten und Funktionszuständen. Fig. 7 zeigt eine Stellung, bei der die zweiten Nocken wirkungslos sind, d.h. der Verbindungshebel entriegelt ist. Die Fign. 8 und 9 zeigen bei verriegeltem Verbindungshebel eine Nullhubstellung und eine annähernd Vollhubstellung.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, baut der erfindungsgemäße schaltbare Ventilbetätigungsmechanismus sehr kompakt und weist geringe bewegte Massen und eine hohe Steifigkeit auf. Des weiteren erfolgt der Abgriff der Nocken über die gelagerten Abtastrollen 58 und 38, was zu geringer Reibung und damit Verbrauchs vorteilen führt.
Für die Funktionstüchtigkeit des geschilderten Ventilbetätigungsmechanismus ist ein ausreichendes Energieaufnahmevermögen der Feder 54, die für eine sichere Anlage der Abtastrollen 58 an den Nocken 14 sorgt, wichtig. Insbesondere muss auch bei hohen Drehzahlen gewährleistet sein, dass die Abtastrollen 58 stets in Anlage an den Nocken 14 ist. Fig. 10 zeigt eine gegenüber der geschilderten Ausführungsform abgeänderte Ausführungsform in einer Seitenansicht ähnlich der Ansicht gemäß Fig. 4.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 werden an Stelle der einen Torsionsfeder 54 zwei Torsionsfeder 54] und 542 in zwei entsprechenden Durchgangsöffnungen 48 (in Fig. 10 nicht bezeichnet) eingesetzt, die sich an zwei Vorsprüngen 5O1, 562 des Ventilhebels 6 und entsprechend in zwei Schlitzen oder Gegenanschlägen abstützen, die am Verbindungshebel 42 ausgebildet sind. Links in Fig. 10 ist die Anordnung bei am Grundkreis des Nockens 14 anliegender Abtastrolle dargestellt. Rechts in Fig. 10 ist die Anordnung bei nicht verriegelten Verbindungshebel und durch die Nockenerhebung des Nockens 14 maximal verschwenkter Abtastrolle 58 bzw. maximal verschwenktem Verbindungshebel 42 dargestellt, wobei der Nocken 14 für die Betätigung des Ventils wirkungslos ist und im dargestellten Beispiel (Null-Hub) der innere Nocken 12 zu keiner Betätigung des Ventils führt. Bei dieser Ausführungsform, bei der zwischen Null-Hub (keiner Ventilbetätigung) und Ventilbetätigung durch die Nocken 14 umgeschaltet werden kann, muss die Abtastrolle 38 nicht zwingend vorhanden sein.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird an Stelle der Torsionsfeder (n) eine gekrümmte Schraubenfeder 80 verwendet, die sich zwischen dem am Ventilhebel 6 ausgebildeten Vorsprung 56 bzw. Anschlag und einem weiteren Anschlag 82 abstützt, der starr mit dem Exzenter 32 und darüber drehfest mit dem Verbindungshebel 42 verbunden ist. Links in Fig. 11 ist der Zustand der Schraubenfeder 80 bei am Nockengrundkreis anliegender Abtastrolle 58 dargestellt. Rechts ist der Zustand dargestellt, in dem die Schraubenfeder 80 maximal komprimiert ist, so dass sie nach Überfahren der Abtastrolle 58 durch den Nocken 14 die Abtastrolle in sicherer Anlage an dem Nocken hält.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 wird an Stelle der gekrümmten Schraubenfeder 80 der Fig. 11 eine in einer Bohrung des Ventilhebels 6 arbeitende Schraubenfeder SO1 verwendet, die sich über einen Stössel 84 an einer Nockenfläche abstützt, die an einem Nockenarm 86 ausgebildet ist, der drehfest mit dem Exzenter 32 bzw. einem starr mit dem Exzenter 32 verbundenen Lagerzapfen 36 verbunden ist. Ansonsten entspricht die Funktion der Anordnung gemäß Fig. 12 der der Fig. 11. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 wird an Stelle des Nockenarms der Fig. 12 ein am Ventilhebel 6 gelagerter Kipphebel 88 verwendet, dessen eines Ende die Verdrehung des Exzenters 32 bzw. die Bewegung eines mit diesem starr verbundenen Lagerzapfens 36 abtastet und zwischen dessen anderem Ende und dem Ventilhebel 6 sich eine Schraubenfeder 8O2 abstützt. Ansonsten entspricht die Funktion der Ausführungsform gemäß Fig. 13 der der Fig. 12.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Rückstellfedern sind nur beispielhaft und können in vielfältiger Weise verändert und/oder miteinander kombiniert werden.
Der erfindungsgemäße Ventilbetätigungsmechanismus kann in vielfältiger Weise abgeändert werden kann. Die Sperrung der Verdrehbarkeit des Exzenters kann elektromagnetisch oder sonstwie erfolgen. Es müssen nicht zwingend drei Nocken und drei Abtastrollen vorgesehen sein. Die dargestellte Ausführungsform sorgt jedoch für hohe Symmetrie und Freiheit von Kippkräften, die den Ventilhebel um seine Längsachse kippen wollen. Der verstellbare Abgriffsmechanismus muss nicht zwangsläufig zwischen der motorgehäusefesten Abstützung und der Abstützung am Ventil des Hebels angeordnet sein. Die die Nockenkonturen abtastenden Bauteile müssen nicht zwingend drehbar gelagert sein, sondern könnten auch unmittelbar an der Buchse und den Lagerzapfen ausgebildet sein. Die beschriebene drehbare Lagerung der in unmittelbarer Anlage an den Nocken befindlichen Bauteile sowie die drehbare Lagerung des Exzenters innerhalb des Ventilhebels haben jedoch den Vorteil sehr geringer Reibung und hoher Dauerhaltbarkeit. Die Drehrichtung des Exzenters kann gegenüber der Dargestellten umgekehrt sein. Der Verbindungshebel und die Feder (n) können an gleichen oder verschiedenen Seiten des Ventilhebels angeordnet sein usw.
Bezugszeichenliste
2 Ladungswechselventil 60 Ringscheibe
4 Nockenwelle 62 Hohlraum
6 Ventilhebel 64 Bohrung
8 Ventilspielausgleichselement 66 Kolben
12 Nocken 68 Zapfen
14 Nocken 70 Feder
16 Schließfeder 72 Durchlass
18 Endbereich 74 Ausnehmung
20 Endbereich 76 Schrägfläche
22 Seitenteil 80 Schraubenfeder
24 Buchsenaufnahmeöffnung 82 Anschalg
26 Buchse 84 Stössel
28 Öffnung 86 Nockenarm
30 Anschlag 88 Kipphebel
32 Exzenter
34 Wälzkörper
36 Lagerzapfen
37 Schlitz
38 Abtastrolle
40 Loch
42 Verbindungshebel
44 Schlitz
46 Ansatz
48 Durchgangsöffnung
50 Ausnehmung
52 Anlagefläche
54 Torsionsfeder
55 Endschenkel
56 Vorsprung
58 Abtastrolle

Claims

Patentansprüche
1. Schaltbarer Ventilbetätigungsmechanismus mit einer Nockenwelle (4) mit wenigstens einem ersten Nocken (12) und einem zweiten Nocken (14), der höher als der erste Nocken ist, einem Ventilhebel (6), der sich an einem maschinenfesten Bauteil (8) und an dem zu betätigenden Ventil (2) abstützt und ein erstes Abtastbauteil (38) zum Abtasten des ersten Nockens und ein zweites Abtastbauteil (58) zum Abtasten des zweiten Nockens aufweist, wobei das zweite Abtastbauteil an einem Exzenter angebracht ist, der an dem Ventilhebel drehbar gelagert ist, und einem Verriegelungsmechanismus (66), mit dem die Drehbarkeit des Exzenters verriegelbar ist, wobei bei verriegelter Drehbarkeit des Exzenters das zweite Abtastbauteil (58) die Kontur des zweiten Nockens (14) in eine Betätigung des Ventils umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass bei freigegebener Drehbarkeit des Exzenters das erste Abtastbauteil (38) die Kontur des ersten Nockens (12) in eine Betätigung des Ventils umsetzt.
2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhebel (6) zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Seitenteile (22) aufweist, durch die hindurch sich eine Öffnung (24) zur Lagerung des Exzenters (32) in dem Ventilhebel erstreckt, und dass das erste Abtastbauteil (38) eine konzentrisch zur Drehachse des Exzenters (32) angeordnete Abtastfläche aufweist, die zwischen den Seitenteilen (22) für eine Anlage am ersten Nocken (12) zugänglich ist.
3. Ventilbestätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abtastbauteil eine konzentrisch zur Drehachse des Exzenters (32) gelagerte Rolle (38) ist.
4. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (32) in einer in die Öffnungen (24) der Seitenteile (22) eingesetzten Buchse (26) gelagert ist und die das erste Abtastbauteil bildende Rolle (38) auf der Buchse gelagert ist.
5. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abtastbauteil eine Rolle (58) ist, die auf einem seitlich vom Exzenter (32) in radialem Abstand von dessen Drehachse vorstehenden Lagerzapfen (36) gelagert ist.
6. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich zwischen dem Exzenter (32) und dem Ventilhebel (6) abstützende Feder (54;80) vorgesehen ist, die den Exzenter (32) in Richtung einer Anlage des zweiten Abtastbauteils (58) an dem zweiten Nocken (14) vorspannt.
7. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus einen mit dem Exzenter (32) drehfest verbundenen Verbindungshebel (42) aufweist, dessen Stellung relativ zum Ventilhebel (6) bei am Grundkreis des zweiten Nockens (14) anliegendem zweiten Abtastbauteil (58) verriegelbar ist.
8. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilhebel (6) ein Sperrbauteil (66) angebracht ist, das zwischen einer die Schwenkbarkeit des Verbindungshebels (42) sperrenden und einer die Schwenkbarkeit freigebenden Stellung hin und her beweglich ist.
9. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrbauteil (66) als ein durch Hydraulikdruck gegen die Kraft einer Feder (70) verschiebbarer Schaltbolzen ausgebildet ist.
10. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das maschinenfeste Bauteil, auf dem sich der Ventilhebel (6) abstützt, als hydraulisches Ventil- spielausgleichselement (8) ausgebildet ist, durch das hindurch der Schaltbolzen (66) mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.
11. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Seite des Exzenters (32) je ein zweites Abtastbauteil (58) vorgesehen ist, welche zweiten Abtastbauteile mit je einem zweiten Nocken (14) zusammenwirken.
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