DE3735998A1 - Vorrichtung zur variablen ventilbetaetigungszeitgabe in einer brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur variablen ventilbetaetigungszeitgabe in einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Ventil
betätigung in einer Brennkraftmaschine. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Aufrech
terhaltung einer richtigen Ausrichtung von Teilen in
einer Vorrichtung zur Ventilbetätigung mit einer
Mehrzahl von die Nockenkraft übertragenden Übertra
gungsteilen und einer Kupplungseinrichtung zur selek
tiven Verbindung oder Trennung dieser Übertragungs
teile, damit die Übertragungsteile voneinander unab
hängig oder gemeinsam betreibbar sind, um die Ventil
betätigungszeit zu ändern.
Verbrennungskammern von Brennkraftmaschinen mit vier
Zyklen weisen Einlaß- und Auslaßventile zum Zuführen
eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in die Verbrennungs
kammern und zum Entladen eines Verbrennungsgases aus
den Verbrennungskammern gemäß den Betriebzyklen der
Maschine auf. Diese Ventile werden normalerweise
durch Ventilfedern, die um die entsprechenden Ventil
stößel herum angeordnet sind, in eine Schließstellung
gedrückt. Die Einlaß- und Auslaßventile können ge
waltsam gegen die Federkraft der Ventilfedern durch
Nocken geöffnet werden, die einstückig bzw. integral
auf einer Nockenwelle ausgebildet sind, die durch die
Kurbelwelle der Maschine über einen Mechanismus mit
einem Riemen und einer Riemenscheibe angetrieben
wird.
Es wurde eine Vielzahl von Maschinenanordnungen
vorgeschlagen, bei denen jeder Zylinder eine Mehrzahl
von Einlaß- oder Auslaßventilen aufweist. Wenn die
Maschine mit einer niedrigen Geschwindigkeit arbei
tet, wird ein Ventil von den Einlaßventilen oder von
den Auslaßventilen betätigt, und wenn die Maschine
mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, werden alle
Einlaß- oder Auslaßventile betätigt. Zur selben Zeit
wird die Betriebszeitgabe der Ventile entsprechend
der Drehzahl der Maschine verändert, um die Wirksam
keit des Einbringens des Luft/Kraftstoff-Gemisches in
die Verbrennungskammer über einen großen Bereich von
Betriebszuständen der Maschine zu vergrößern.
Eine derartige Vorrichtung zur Änderung der Ventilbe
tätigungszeitgabe in einer Brennkraftmaschine ist in
der JP-OS 61-19 911 beschrieben. Diese Vorrichtung
weist eine Nockenwelle, die synchron mit der Drehung
der Maschine um ihre eigene Achse drehbar ist, einen
Nocken für eine niedrige Geschwindigkeit, der inte
gral bzw. einstückig auf der Nockenwelle ausgebildet
ist, zu einem Einlaß- oder Auslaßventil ausgerichtet
ist und ein Nockenprofil besitzt, das den Betrieb der
Maschine mit der niedrigen Geschwindigkeit ent
spricht, einen Nocken für eine hohe Geschwindigkeit,
der integral bzw. einstückig auf der Nockenwelle
ausgebildet ist und ein Nockenprofil besitzt, das den
Betrieb der Maschine mit der hohen Geschwindigkeit
entspricht, eine Schwenkwelle, einen ersten Schwenk
arm, der gleitbar gegen den Nocken für die niedrige
Geschwindigkeit gehalten wird und an dem einen Ein
laß- oder Auslaßventil angreift, einen zweiten
Schwenkarm, der an dem anderen Einlaß- oder Auslaß
ventil angreifen kann, und einen dritten Schwenkarm
auf, der gleitbar gegen den Nocken für die hohe
Geschwindigkeit gehalten wird. Der erste, zweite und
dritte Schwenkarm werden gegenseitig in einem Gleit
kontakt gehalten. Der erste, zweite und dritte
Schwenkarm werden an der Schwenkwelle derart gehal
ten, daß sie relativ zueinander eine Winkelbewegung
ausführen können. Außerdem ist eine Kupplungseinrich
tung vorgesehen, durch die der erste, zweite und
dritte Schwenkarm selektiv miteinander verkoppelbar
und voneinander trennbar sind, so daß sie eine rela
tive Winkelbewegung ausführen können. Die Kupplungs
einrichtung weist einen Kolben auf, der gleitbar in
Führungslöchern angeordnet ist, die in den Schwenk
armen ausgebildet sind. Der Kolben wird hydraulisch
betätigt, um die Schwenkarme miteinander zu verbin
den.
Bei der obigen Anordnung sollen die Führungslöcher
der Schwenkarme zueinander ausgerichtet sein, wenn
die Grundkreisbereiche der Nocken gleitbar gegen die
Nockengleitteile der Schwenkarme gehalten werden und
wenn der Kolben in den zueinander ausgerichteten
Führungslöchern betätigt wird. Wenn Spalte (soge
nannte Ventilspiele oder Ventilstößelspiele) zwischen
den benachbarten Schwenkarmen und den Ventilen beste
hen, sind die Achsen der Führungslöcher nicht richtig
zueinander ausgerichtet und es ist daher eine glatte
Bewegung der Kolben zwischen den Führungslöchern
nicht möglich. Um diesen Nachteil zu verhindern, muß
die Vorrichtung häufig gewartet werden, um das Ven
til- bzw. Stößelspiel immer zu optimieren. Dies führt
jedoch zu einem umständlichen und teuren Verfahren,
durch das die Teile auf einem gewünschten Genauig
keitsgrad gehalten werden.
Eine Lösung für das obige Problem schließt die Vor
sehung eines hydraulischen Ausschlageinstellgliedes
zur automatischen Einstellung des Ventil- bzw. Stö
ßelspieles ein. Wenn jedoch ein herkömmliches Aus
schlageinstellglied in eine Vorrichtung zur Änderung
der Ventilbetätigungszeitgabe der oben beschriebenen
Art am Ende eines Schwenkarmes vorgesehen wird, der
an einem Ventilstößel angreift, muß der Schwenkarm
vergrößert werden. Aus diesem Grunde muß er eine
vergrößerte träge Masse aufweisen, um eine physika
lische Störung mit der Vorrichtung zur Änderung der
Zeitgabe zu vermeiden.
Andererseits ist es bekannt, einen Schwenkarm ver
schwenkbar mit einem Ausschlageinstellglied zu hal
ten, das ein Kugelgelenk an dem vorstehenden Ende
eines Kolbens aufweist. Obwohl diese Anordnung des
halb vorteilhaft ist, weil der Schwenkarm im Hinblick
auf seine Größe verkleinert werden kann, ändert der
Punkt, um den der Schwenkarm verschwenkbar ist, seine
Position und werden die Achsen der Führungslöcher der
Vorrichtung zur Änderung der Zeitgabe aus der gegen
seitigen Ausrichtung gebracht, weil jeder Schwenkarm
an einem Kugelgelenk gehalten wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung zur Änderung der Ventilbetätigungszeit
gabe für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die so
beschaffen ist, daß in ihr ein hydraulisches Aus
schlageinstellglied vorgesehen werden kann, ohne daß
die Zuverlässigkeit des Betriebes der Vorrichtung
beeinträchtigt wird.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Änderung der
Ventilbetätigungszeitgabe in einer Brennkraftmaschine
mit einer Verbrennungskammer und einer Mehrzahl von
Ventilen vor, die in den Einlaß- oder Auslaßöffnungen
der Verbrennungskammer angeordnet sind, bei der eine
Mehrzahl von Nocken synchron mit der Maschine drehbar
sind, wobei jeder Nocken ein Nockenprofil aufweist,
durch das die Ventile in einer gewünschten Betriebs
art betrieben werden können, eine Mehrzahl von Über
tragungsgliedern durch die Nocken betätigt werden, um
die Bewegung der Nocken auf die Ventile zu übertra
gen, eine Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, durch
die die Übertragungsglieder selektiv miteinander
verbindbar und voneinander trennbar sind, wobei die
Kupplungseinrichtung Führungslöcher und Kolben auf
weist, die zwischen benachbarten Führungslöchern
bewegbar sind, und eine Einrichtung vorgesehen ist,
durch die die seitliche Ausrichtung der Führungs
löcher sichergestellt werden kann, wobei diese Ein
richtung zwischen jedem Übertragungsglied und dem ihm
zugeordneten Ventil eine Einrichtung zum Vorspannen
des Übertragungsgliedes gegen den ihm zugeordneten
Nocken aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
werden die Übertragungsglieder aneinander gekoppelt,
wenn die Maschine in einem Bereich mit einer hohen
Geschwindigkeit arbeitet, damit die Ventile durch den
Nocken für die hohe Geschwindigkeit betätigt werden.
Während des Betriebes der Maschine mit einer niedri
gen Geschwindigkeit werden die Übertragungsglieder
gegenseitig voneinander getrennt, damit die Ventile
unabhängig voneinander durch den Nocken für die
niedrige Geschwindigkeit geöffnet werden. Die Ein
richtung zur Einstellung der Spalte oder Ventil- bzw.
Stößelspiele in den Übertragungsgliedern ist von der
Einrichtung zur Änderung der Ventilbetätigungszeit
gabe getrennt, weshalb die Auswirkungen der Verschie
bung des hydraulischen Ausschlageinstellgliedes auf
die Änderung der Ventilbetätigungszeitgabe vermieden
werden.
Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausge
staltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Mechanismus zur
Ventilbetätigung, der eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Änderung der Ventilbetäti
gungszeitgabe besitzt;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der
Fig. 1;
Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Ansicht entlang
der Richtung des Pfeiles III der Fig. 1;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch ein
hydraulisches Ausschlageinstellglied;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der
Fig. 3, der Teile der Vorrichtung während
des Betriebes der Maschine mit der niedri
gen Geschwindigkeit zeigt;
Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, die
Teile der Vorrichtung während des Betriebes
mit der hohen Geschwindigkeit zeigt;
Fig. 7 einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt, der eine
zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine der Fig. 2 ähnliche Schnittdarstellung
der zweiten Ausführungsform;
Fig. 9 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt der
dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X der
Fig. 9, der Teile der dritten
Ausführungsform während des Betriebes der
Maschine mit der niedrigen Geschwindigkeit
zeigt;
Fig. 11 eine der Fig. 10 ähnliche Darstellung, die
Teile der dritten Ausführungsform während
des Betriebes der Maschine mit der hohen
Geschwindigkeit zeigt; und
Fig. 12 und 13 zum Teil im Schnitt Darstellungen
einer weiteren Abänderung der Erfindung.
Insbesondere die Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mechanismus zur
Ventilbetätigung für eine Brennkraftmaschine. Gemäß
Fig. 1 weist ein nicht dargestellter Körper der
Brennkraftmaschine ein Paar von Einlaßventilen 1 a, 1 b
auf, die durch ein Paar von Nocken 3 a, 3 b für eine
niedrige Geschwindigkeit oder durch einen einzigen
Nocken 4 für eine hohe Geschwindigkeit geöffnet und
geschlossen werden können. Die Nocken 3 a, 3 b, 4
weisen einen eiförmigen Querschnitt auf und sind
einstückig bzw. integral an einer Nockenwelle 2
ausgebildet, die synchron mit der Drehung der Ma
schine mit einem Geschwindigkeitsverhältnis von 1/2
in Bezug auf die Drehzahl der Maschine drehbar ist.
Ein erster, zweiter und dritter Schwenkarm 5, 6, 7,
die als Übertragungsglieder verschwenkbar sind und an
diesen Nocken 3 a, 3 b, 4 angreifen, übertragen die
durch die Profile der Nocken bestimmte Arbeitsweise
auf die Ventile. Die Brennkraftmaschine weist auch
ein Paar von Auslaßventilen (nicht dargestellt) auf,
die in derselben Weise wie die Einlaßventile 1 a, 1 b
geöffnet und geschlossen werden können.
Der erste, zweite und dritte Schwenkarm 5, 6, 7 sind
nebeneinander angeordnet und werden verschwenkbar an
einer Schwenkwelle 8 gehalten, die oberhalb der
Nockenwelle 2 angeordnet ist und sich parallel zu
dieser erstreckt. Der erste, zweite und dritte
Schwenkarm 5, 6, 7 weisen mittlere Bereiche, die
verschwenkbar an der Schwenkwelle 8 gehalten werden,
und freie Enden auf, die sich über die entsprechenden
Nocken 3 a, 3 b, 4 erstrecken. Die freien Enden des
ersten, zweiten und dritten Schwenkarmes 5, 6, 7
weisen jeweils Nockengleitteile 5 a, 6 a, 7 a an ihren
unteren Flächen auf, die gegen die äußeren Umfangs
flächen der entsprechenden Nocken 3 a, 3 b, 4 gehalten
werden.
Der erste und dritte Schwenkarm 5, 7 weisen in der
Hauptsache dieselbe Beschaffenheit auf. Ihre freien
Enden erstrecken sich über das Einlaßventil 1 a bzw.
das Einlaßventil 1 b.
Schwingarme 9 a, 9 b sind zwischen den entsprechenden
Einlaßventilen 1 a, 1 b und Verlängerungen der Schwenk
arme 5, 7 angeordnet. Die Schwingarme 9 a, 9 b weisen
an Kugelgelenken 10 a, 10 b jeweils verschwenkbar
gehaltene Enden und entgegengesetzte freie Enden auf,
die an körperfernen Enden der Ventilstößel der Ein
laßventile 1 a, 1 b angreifen. Die Schwenkarme 5, 7
weisen freie Enden 5 b, 7 b auf, die an oberen Flächen
der entsprechenden Schwingarme 9 a, 9 b anliegen.
Der zweite Schwenkarm 6 wird verschwenkbar an der
Schwenkwelle 8 zwischen dem ersten und dritten
Schwenkarm 5, 7 gehalten. Der zweite Schwenkarm 6
erstreckt sich von der Schwenkwelle 8 geringfügig in
Richtung auf eine Position zwischen den Einlaßventi
len 1 a, 1 b. Wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist,
weist der zweite Schwenkarm 6 ein Nockengleitteil 6 a
an der unteren Fläche seines einen Endes auf. Das
Nockengleitteil 6 a wird gleitbar gegen den Nocken 4
für die hohe Geschwindigkeit gehalten. Die untere
Fläche des gegenüberliegenden Endes 6 b des zweiten
Schwenkarmes 6 liegt an dem oberen Ende eines Hub
teiles 12 an, das gleitbar in ein Führungsloch 11 a
eingesetzt ist, das in einem Zylinderkopf 11 ausge
bildet ist. Eine Spiral- bzw. Schraubenfeder 13 ist
unter Druck zwischen einer Innenfläche des Hubteiles
12 und dem Boden des Führungsloches 11 a angeordnet,
um normalerweise das Hubteil 12 nach oben vorzuspan
nen und dadurch das Nockengleitteil 6 a des zweiten
Schwenkarmes 6 immer in einem Gleitkontakt mit dem
Nocken 4 für die hohe Geschwindigkeit zu halten.
Wie dies oben beschrieben wurde, wird die Nockenwelle
2 drehbar oberhalb des Maschinenkörpers gehalten. Sie
weist die Nocken 3 a, 3 b für die niedrige Geschwindig
keit, die zu dem ersten bzw. dritten Schwenkarm 5, 7
ausgerichtet sind, und den Nocken 4 für die hohe
Geschwindigkeit auf, der zu dem zweiten Schwenkarm 6
ausgerichtet ist. Wie dies besser in der Fig. 3
dargestellt ist, weist jeder der Nocken 3 a, 3 b für
die niedrige Geschwindigkeit einen relativ kleinen
Nockenhub und ein Profil auf, das dem Betrieb der
Maschine mit der niedrigen Geschwindigkeit entspricht.
Die äußeren Umfangsflächen der Nocken 3 a, 3 b für die
niedrige Geschwindigkeit werden gleitbar in einem
Kontakt mit den Nockengleitteilen 5 a, 7 a des ersten
und dritten Schwenkarmes 5, 7 gehalten. Der Nocken 4
für die hohe Geschwindigkeit weist einen relativ
großen Nockenhub mit einer Winkelerstreckung, die
größer ist als diejenige der Nocken 3 a, 3 b für die
niedrige Geschwindigkeit, und ein Profil auf, das dem
Betrieb der Maschine mit der hohen Geschwindigkeit
entspricht. Wie dies oben beschrieben wurde, wird die
äußere Umfangsfläche des Nockens 4 für die hohe
Geschwindigkeit gleitbar gegen das Nockengleitteil 6 a
des zweiten Schwenkarmes 6 gehalten. Das Hubteil 12
ist in der Fig. 3 nicht dargestellt.
Der erste, zweite und dritte Schwenkarm 5, 6, 7
werden selektiv in einen Zustand gebracht, in dem sie
zusammen verschwenkbar sind und in einen anderen
Zustand gebracht, in dem sie relativ zueinander
verschiebbar sind. Dies erfolgt über eine Kupplung
14, die später beschrieben werden wird und in Löchern
montiert ist, die mittig durch die Schwenkarme 5, 6,
7 verlaufen und sich parallel zur Schwenkwelle 8
erstrecken.
Halteteile 15 a, 15 b sind an den oberen Enden der
Ventilstößel der Einlaßventile 1 a, 1 b befestigt.
Ventilfedern 16 a, 16 b sind um die entsprechenden
Ventilstößel zwischen den Halteteilen 15 a, 15 b und
dem Maschinenkörper angeordnet, um normalerweise die
Einlaßventile 1 a, 1 b in die Schließrichtung, d.h. in
der Fig. 3 nach oben, zu drücken.
Die Kugelgelenke 10 a, 10 b, an denen die entsprechen
den Schwingarme 9 a, 9 b verschwenkbar gehalten werden,
sind jeweils ein Teil von hydraulischen Aussschlag
einstellgliedern 40 (lash adjuster), die an dem
Zylinderkopf 11 befestigt sind. Wie dies in der Fig.
4 dargestellt ist, weist jedes der hydraulischen
Ausschlageinstellglieder 40 einen bekannten Aufbau
mit einem zylindrischen Gehäuse 41, das mit einem
Boden versehen ist, und einem Kolben 42 auf, der
gleitbar in das Gehäuse 41 eingesetzt ist, wobei das
Kugelgelenk 10 a (10 b) am oberen Ende des Kolbens 42
angeordnet ist. In dem Kolben 42 ist eine Nieder
druckkammer 42 ausgebildet. Eine Hochdruckkammer 44
ist zwischen der Außenfläche der Bodenwand des Kol
bens 42 und der Innenfläche des Gehäuses 41 ausgebil
det.
Durch die Bodenwand des Kolbens 42 verläuft ein Loch
45. Das Loch 45 kann in Abhängigkeit von der Druck
differenz in den Kammern 43, 44 durch ein kugelför
miges Absperrventil 46, das in der Hochdruckkammer 44
angeordnet ist, geöffnet und geschlossen werden. Eine
Spiral- bzw. Schraubenfeder 47 ist unter Druck in der
Hochdruckkammer 44 angeordnet, um normalerweise den
Kolben 42 so vorzuspannen, daß er sich nach oben
bewegt. Der Kolben 42 weist ein Ölloch 49 in einer
Seitenwand auf und das Gehäuse 41 weist ein Ölloch 48
in einer Seitenwand auf. Die Niederdruckkammer 43
wird mit einem Arbeitsöl in der Form eines Schmier
öles durch die Öllöcher 48, 49 und ein Ölloch 50
beliefert, das in dem Zylinderkopf 11 ausgebildet
ist. Das Kugelgelenk 10 a (10 b) wird durch Öl von der
Niederdruckkammer 43 über ein Ölloch 41 geschmiert,
das im oberen Teil des Kolbens 42 ausgebildet ist.
Wie dies die Fig. 5 und 6 besser zeigen, weist der
erste Schwenkarm 5 ein erstes Führungsloch 17 auf,
das in ihm ausgebildet ist und parallel zur Schwenk
welle 8 verläuft und sich in Richtung auf den zweiten
Schwenkarm 6 öffnet. Der erste Schwenkarm 5 weist
auch ein Loch 18 mit einem kleineren Durchmesser in
der Nähe der Bodenwand des ersten Führungsloches 17
auf, wobei eine Stufe 19 zwischen dem Loch 18 mit dem
kleineren Durchmesser und dem ersten Führungsloch 17
ausgebildet ist. Der zweite Schwenkarm 6 weist ein
zweites Führungsloch 20 auf, das zwischen seinen
gegenüberliegenden Seiten ausgebildet ist und mit dem
ersten Führungsloch 17 in Verbindung steht.
Der dritte Schwenkarm 7 weist ein drittes Führungs
loch 21 auf, das mit dem zweiten Führungsloch 20 in
Verbindung steht. Der dritte Schwenkarm 7 weist auch
ein Loch 23 mit einem kleineren Durchmesser in der
Nähe der Bodenwand des dritten Führungsloches 21 auf,
wobei eine Stufe 22 zwischen dem Loch 23 mit dem
kleineren Durchmesser und dem dritten Führungsloch 21
ausgebildet ist. Ein Loch 24 mit einem noch kleineren
Durchmesser verläuft durch die Bodenwand des dritten
Führungsloches 21 und steht mit dem dritten Führungs
loch 21 in Verbindung.
In dem ersten, zweiten und dritten Führungsloch 17,
20, 21 sind ein erster Kolben 25, der zwischen einer
Position, in der er den ersten und zweiten Schwenkarm
5, 6 miteinander verbindet und einer Position, in der
er diese Kolben voneinander freigibt, bewegbar ist,
ein zweiter Kolben 26, der zwischen einer Position,
in der der den zweiten und dritten Schwenkarm 6, 7
miteinander verbindet, und einer Position bewegbar
ist, in der der diese Kolben voneinander freigibt,
ein erster Stopper 27 zur Begrenzung der Bewegung des
ersten und zweiten Kolbens 25, 26, und eine Spiral-
bzw. Schraubenfeder 28 angeordnet, die normalerweise
den ersten und zweiten Kolben 25, 26 in Richtung auf
ihre Positionen drückt, in der sie den ersten, zwei
ten und dritten Schwenkarm 5, 6, 7 voneinander lösen
bzw. freigeben.
Der erste Kolben 25 ist für eine Gleitbewegung zwi
schen dem ersten und zweiten Führungsloch 17, 20
angeordnet und es ist eine Hydraulikkammer 29 zwi
schen dem Boden des ersten Führungsloches 17 und dem
gegenüberliegenden Ende des ersten Kolbens 25 vorge
sehen. Der Schwenkarm 8 weist einen Versorgungsdurch
gang 30 auf, der mit einer Hydraulikdruckquelle
(nicht dargestellt) in Verbindung steht, um Betriebs-
bzw. Arbeitsöl von dieser Quelle zur Hydraulikkammer
29 über einen Öldurchgang 32 zu liefern, der in dem
ersten Schwenkarm 5 ausgebildet ist. Ein Loch 33, das
in der Umfangswand des Schwenkarmes 8 ausgebildet
ist, verbindet den Öldurchgang 32 mit dem Versor
gungsdurchgang 30 unabhängig davon, wie der erste
Schwenkarm 5 im Hinblick auf seine Winkelstellung
bewegt ist.
Der erste Kolben 25 weist eine axiale Länge auf, die
so beschaffen ist, daß dann, wenn sein eines Ende an
der Stufe 19 in dem ersten Führungsloch 17 anliegt,
sein anderes Ende nicht über die Seite des ersten
Schwenkarmes 5 vorsteht, die dem zweiten Schwenkarm 6
zugewandt ist. Der zweite Kolben 26 weist eine axiale
Länge auf, die gleich der gesamten Länge des zweiten
Führungsloches 20 ist. Der zweite Kolben 26 ist
gleitbar in das zweite und dritte Führungsloch 20, 21
einsetzbar.
Der Stopper 27 weist eine Scheibe 27 a an seinem einen
Ende, die gleitbar in das dritte Führungsloch 21
eingesetzt ist, und einen Führungsstab 27 b an seinem
anderen Ende auf, der durch das Loch 24 geführt ist.
Eine Spiral- bzw. Schraubenfeder 28 ist um den Füh
rungsstab 27 b zwischen der Scheibe 27 a und dem Boden
des Loches 23 mit dem kleineren Durchmesser angeordnet.
Der Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung er
folgt folgendermaßen. Gemäß Fig. 5 wird, wenn die
Maschine in einem Bereich einer niedrigen oder mitt
leren Geschwindigkeit arbeitet, ein nicht dargestell
tes Steuerventil geschlossen, so daß kein hydrauli
scher Druck an die Hydraulikkammer 29 angelegt wird.
Aus diesem Grunde sind die Kolben 25, 26 jeweils in
den Führungslöchern 17, 20 in den in der Fig. 5
dargestellten Positionen unter der Vorspannung der
Schraubenfeder 28 angeordnet, wobei die Schwenkarme
5, 6, 7 relativ zueinander Winkelbewegungen ausführen
können. Wenn die Kupplung 14 in dieser Position ist,
in der sie die Schwenkarme nicht miteinander verbin
det, werden bei einer Drehung der Nockenwelle 2 der
erste und dritte Schwenkarm 5, 7 durch den Gleitkon
takt mit den entsprechenden Nocken 3 a, 3 b für die
niedrige Geschwindigkeit verschwenkt. Die Einlaßven
tile 1 a, 1 b werden daher mit einer verzögerten Zeit
gabe geöffnet und mit einer voreilenden Zeitgabe
geschlossen, wobei ihr Hub klein ist. Zu dieser Zeit
wird der zweite Schwenkarm 6 durch den Gleitkontakt
mit der Nocke 4 für die hohe Geschwindigkeit ver
schwenkt. Diese Schwenkbewegung beeinträchtigt jedoch
den Betrieb der Einlaßventile 1 a, 1 b überhaupt nicht.
Während des Betriebes der Maschine mit der hohen
Geschwindigkeit wird das Steuerventil geöffnet, um
den Hydraulikdruck in die Hydraulikkammer 29 über den
Versorgungsdurchgang 30, das Loch 33 und den
Öldurchgang 32 einzuführen. Wie dies in der Fig. 6
dargestellt ist, wird der erste Kolben 25 aufgrund
des Hydraulikdruckes gegen die Vorspannung der
Schraubenfeder 28 in den zweiten Schwenkarm 6 einge
führt und wird der zweite Kolben 26 durch den ersten
Kolben 25 in den dritten Schwenkarm 7 gestoßen. Der
erste und zweite Kolben 25, 26 werden zusammen be
wegt, bis die Scheibe 27 a des Stoppers 27 an der
Stufe 22 anliegt. Nun sind der erste und zweite
Schwenkarm 5, 6 durch den ersten Kolben 25 und der
zweite und dritte Schwenkarm 5, 6 durch den zweiten
Kolben 26 miteinander verbunden.
Wenn der erste, zweite und dritte Schwenkarm 5, 6, 7
in dieser Weise durch die Kupplung 14 miteinander
verbunden sind, bewirkt der zweite Schwenkarm 6, der
in einem Gleitkontakt mit dem Nocken 4 für die hohe
Geschwindigkeit steht, der über die größte Winkeler
streckung bzw. mit dem größten Winkelausmaß ver
schwenkt wird, daß der erste und dritte Schwenkarm 5,
7 gemeinsam mit dem zweiten Schwenkarm 6 verschwenkt
werden. Aus diesem Grunde werden die Einlaßventile
1 a, 1 b mit einer voreilenden Zeitgabe geöffnet und
mit einer verzögerten Zeitgabe geschlossen und wird
ihr Hub entsprechend dem Nockenprofil des Nockens 4
für die hohe Geschwindigkeit vergrößert.
Wenn Spalte, die als sogenannte "Stößel- bzw. Ventil
spiele" bekannt sind, zwischen den Gelenkgliedern der
Vorrichtung bestehen, arbeiten die Kolben 25, 26
nicht glatt. Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind daher hydraulische Ausschlageinstellglieder
vorgesehen, die beim Betrieb der Gelenkglieder auto
matisch die Ventil- bzw. Stößelspiele einstellen.
Wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, wird, während
die Nockengleitteile 5 a, 6 a, 7 a an den Grundkreisbe
reichen C der Nocken angreifen, keine externe Kraft
auf die Kolben 42 der Ausschlageinstellglieder (Fig.
4) ausgeübt. Es werden daher die Kolben 42 nur unter
der Federkraft der Schraubenfedern 47 nach oben
gedrückt. Auf diese Weise entstehen keine Spalte
zwischen den freien Enden der Schwingarme 9 a, 9 b und
den oberen Enden der Ventilstößel. Es entstehen auch
keine Spalte zwischen den Enden 5 b, 7 b der Schwenk
arme 5, 7 und den oberen Flächen der Schwingarme 9 a,
9 b oder zwischen den Nocken 3 a, 3 b für die niedrige
Geschwindigkeit und den Nockengleitteilen 5 a, 7 a.
Wenn die Nocken 3 a, 3 b anfangen, die Schwenkarme 5, 7
zu stoßen, werden die Einlaßventile 1 a, 1 b und die
Kolben 42 Kräften ausgesetzt, die dazu neigen, sie
nach unten zu bewegen. Zur selben Zeit wird der Druck
in der Hochdruckkanmer 44 des Hubteiles vergrößert,
weil das Loch 45 durch das Absperrventil 46 ver
schlossen ist. Die vertikale Position der die jewei
ligen Schwingarme 9 a, 9 b haltenden Kugelgelenke 10 a,
10 b ist daher fest, weshalb die Einlaßventile 1 a, 1 b
ihren Hub beginnen können, wobei die Spalte zwischen
den verschiedenen Angriffsflächen beseitigt werden.
Wenn die Nockengleitteile 5 a, 7 b bei einer Weiterdre
hung der Nockenwelle 2 wieder gleitend an den Grund
kreisbereichen C angreifen, werden die Einlaßventile
1 a, 1 b geschlossen und wird der Druck auf die Kolben
42 verringert. Das Absperrventil 46 öffnet das Loch
45 und die Schwingarme 9 a, 9 b werden nur unter der
Vorspannung der Schraubenfeder 47 angehoben. Irgend
eine Schmierölleckage von dem Ölloch 51 und zwischen
dem Gehäuse 41 und dem Kolben 42 wird durch das Öl
kompensiert, das über die Öllöcher 48, 49, 50 gelie
fert wird.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. Teile, die identisch mit Teilen der
ersten Ausführungsform sind, sind mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal
ausführlich erläutert.
Bei der ersten Ausführungsform werden die Schwenkarme
5, 6, 7 mittig verschwenkt und ist die Schwenkwelle 8
oberhalb der Nockenwelle 2 angeordnet. Bei der zwei
ten Ausführungsform werden jedoch die Schwenkarme 5,
6, 7 an einem Ende verschwenkt und ist die Schwenk
welle 8 unterhalb der Nockenwelle 2 angeordnet. Wie
bei der ersten Ausführungsform werden die oberen
Flächen der Schwingarme 9 a, 9 b, die durch die ent
sprechenden hydraulischen Ausschlageinstellglieder 40
gehalten werden, durch die unteren Flächen 5 c, 7 c der
freien Enden des ersten und zweiten Schwenkarmes 5, 6
niedergedrückt, um die Einlaßventile 1 a, 1 b zu
öffnen. Der Aufbau bzw. die Struktur der Kupplung 14
und der Ausschlageinstellglieder 40 sind dieselben
wie bei der ersten Ausführungsform. Das Hubteil 12,
das den zweiten Schwenkarm 6 gegen den Nocken 4 für
die hohe Geschwindigkeit drückt, ist im Hinblick auf
seinen Aufbau identisch mit demjenigen der ersten
Ausführungsform.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der die Schwenkarme
5, 7 der zweiten Ausführungsform durch kolbenähnliche
Hubteile bzw. Becherhubteile 61, 62, 63 ersetzt sind,
die zwischen den Nocken 3 a, 3 b und den Schwingarmen
9 a, 9 b angeordnet sind. Das Hubteil 62, das an dem
mittleren Nocken 4 für die hohe Geschwindigkeit
angreift, ist wie das Hubteil 12 der voranstehenden
Ausführungsformen durch eine Feder vorgespannt.
Die Becherhubteile 61, 62, 63 sind gleitbar in Füh
rungslöcher 64 eingesetzt, die in einem Zylinderkopf
11 ausgebildet sind. Die Becherhubteile 61, 62, 63
weisen ein erstes bzw. zweites bzw. drittes Führungs
loch 17, 20, 21 auf, die in ihnen ausgebildet sind
und sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse
erstrecken, entlang der die Hubteile 61, 62, 63
gleitbar sind. Die Kolben und Stopper einer Kupplung
14, die der Kupplung 14 der ersten und zweiten
Ausführungsform ähnelt, sind gleitbar in das erste,
zweite und dritte Führungsloch 17, 20, 21 eingesetzt.
Ebene Oberflächen, die gleitbar miteinander in Berüh
rung stehen, sind zwischen benachbarten Becherhubtei
len ausgebildet. Die Becherhubteile 61, 62, 63 werden
in Umfangsrichtung durch diese ebenen Berührungsflä
chen positioniert.
Der Betrieb der Vorrichtung gemäß der dritten Ausfüh
rungsform ist im wesentlichen derselbe wie derjenige
der ersten und zweiten Ausführungsform. Wenn kein
Arbeitsöl von dem einen Öldurchgang 30 zur Kupplung
14 geliefert wird, sind die Becherhubteile 61, 62, 63
unabhängig voneinander gleitbar bewegbar, wie dies in
der Fig. 10 dargestellt ist. Wenn Arbeitsöl geliefert
wird, werden die Kolben und der Stopper der Kupplung
14 bewegt, so daß bewirkt wird, daß die Hubteile 61,
62, 63 sich gemeinsam miteinander bewegen.
Die Fig. 12 zeigt eine Abänderung der zweiten Ausfüh
rungsform der Fig. 7. Die Schwingarme 9 a, 9 b sind
durch kolbenartige Hubteile bzw. Becherhubteile 65 a,
65 b ersetzt, die denjenigen der dritten Ausführungs
form der Fig. 9 bis 11 entsprechen und zur Öffnung
der Einlaßventile 1 a, 1 b dienen. Die Kupplung 14 ist
an einer Seite der Schwenkwelle 8 angeordnet, die von
den Einlaßventilen 1 a, 1 b entfernt ist. Sie kann aber
in derselben Position wie bei der zweiten Ausführungsform
(Fig. 7) angeordnet sein.
Bei dieser Ausführungsform sind die Ausschlagein
stellglieder 40 in den entsprechenden Hubteilen 65 a,
65 b angeordnet. Die Schwingarme 9 a, 9 b der in der
Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform können durch
die Becherhubteile 65 a, 65 b dieser Ausführungsform
ersetzt werden.
Die Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei
der die Kupplung 14 in den Schwingarmen 9 a, 9 b
enthalten ist, die durch die Nockenwelle 2 betätigt
werden und bei der die Schwenkarme 5, 7 zur Betäti
gung der Einlaßventile 1 a, 1 b und die Schwingarme 9 a,
9 b durch Stoßstäbe 66 miteinander verbunden sind. Die
Ausschlageinstellglieder 40 sind in den Schwenkarmen
5, 7 so angeordnet, daß sie an den Ventilstößeln der
Einlaßventile 1 a, 1 b angreifen. Die Becherhubteile
61, 62, die in den Fig. 9 bis 11 dargestellt sind,
können so angewendet werden, daß sie mit den Schwing
armen 9 a, 9 b zusammenwirken. Die Ausschlageinstell
glieder 40 können an den Schwenkarmen 5, 7 benachbart
zu den Stoßstäben 66 angeordnet sein.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung
kann ein hydraulisches Ausschlageinstellglied in
einer geeigneten Weise in einer Vorrichtung zur
Änderung der Ventilbetätigungsszeitgabe enthalten
sein, so daß das Ventil- oder Stößelspiel in einem
Mechanismus zur Ventilbetätigung, der diese Vorrich
tung zur Änderung der Zeitgabe aufweist, immer auf
einem gewünschten Pegel gehalten werden kann. Aus
diesem Grunde kann die Zuverlässigkeit des Betriebes
der Vorrichtung zur Änderung der Zeitgabe vergrößert
werden und muß der Mechanismus zur Ventilbetätigung
nicht gewartet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können zahlrei
che Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise
können die Kolben und die Kupplung an der Stelle der
hydraulischen Betätigung elektrisch oder mechanisch
betätigt werden. Die Verbindungs- oder Übertragungs
glieder der Vorrichtung können in verschiedenen
Kombinationen verwendet werden. Die Ausschlagein
stellglieder können an verschiedenen Orten vorgesehen
werden. Obwohl bei den obigen Ausführungsformen die
beiden Ventile gleichzeitig im Hinblick auf ihre
Betriebszeitgabe durch die drei getrennten Schwenk
arme (oder Becherhubteile) verändert werden, ist die
vorliegende Erfindung auch im Zusammenhang mit einer
Vorrichtung zur Änderung der Ventilzeitgabe anwend
bar, bei der eines der Ventile in einem bestimmten
Geschwindigkeitsbereich der Maschine unter Anwendung
von zwei getrennten Schwenkarmen (oder Becherhubtei
len) abgeschaltet wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Änderung
der Ventilbetätigungszeitgabe in einer Brennkraftma
schine mit einer Mehrzahl von Ventilen 1 a, 1 b, die in
den Einlaß- oder Auslaßöffnungen der Maschinenzylin
der angeordnet sind. Die Vorrichtung weist gegensei
tig benachbarte, durch Nocken betätigte Übertragungs
glieder 5, 6, 7 zur Betätigung der Ventile und eine
Kupplungseinrichtung 14 auf, durch die die Übertra
gungsglieder 5, 6, 7 miteinander verbunden oder
voneinander getrennt werden, damit sie sich zusammen
oder unabhängig voneinander bewegen. Die Verbindung
oder Trennung der Übertragungsglieder 5, 6, 7 erfolgt
durch selektiv bewegbare Kolben 25, 26, die in Füh
rungslöchern 17, 20, 21 in den entsprechenden Übertra
gungsgliedern 5, 6, 7 gehalten werden, wobei hydrau
lische Ausschlageinstellglieder 40 so vorgesehen
sind, daß sie die richtige Ausrichtung der Führungs
löcher 17, 20, 21 sicherstellen, um die Bewegung der
Kolben 25, 26 zwischen den Führungslöchern 17, 20, 21
zu erleichtern.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Änderung der Ventilbetäti
gungszeitgabe in einer Brennkraftmaschine mit einer
Verbrennungskammer und einer Mehrzahl von Ventilen
(1 a, 1 b), die in den Einlaßöffnungen oder Auslaßöff
nungen der Verbrennungskammer angeordnet sind, wobei
eine Mehrzahl von Nocken (3 a, 3 b, 4) synchron mit der
Maschine drehbar sind und jeweils ein Nockenprofil
aufweisen, durch das die Ventile (1 a, 1 b) in einer
gewünschten Betriebsart betrieben werden, wobei eine
Mehrzahl von Übertragungsgliedern (5, 6, 7) durch die
Nocken (3 a, 3 b, 4) betätigt werden, um die Bewegung
der Nocken (3 a, 3 b, 4) auf die Ventile (1 a, 1 b) zu
übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupp
lungseinrichtung (14), durch die die Übertragungs
glieder (5, 6, 7) selektiv miteinander verbunden und
voneinander getrennt werden können, Führungslöcher
(17, 20, 21) und Kolben (25, 26) aufweist, die
zwischen benachbarten Führungslöchern verschiebbar
sind, und daß eine Einrichtung (40), durch die die
seitliche Ausrichtung der Führungslöcher (17, 20, 21)
zueinander sichergestellt werden kann, jeweils eine
zwischen jedem Übertragungsglied (5, 7) und dem
entsprechenden Ventil (1 a, 1 b) angeordnete Einrich
tung (9 a, 9 b, 40) aufweist, durch die das entspre
chende Übertragungsglied (5, 7) gegen den zugeordne
ten Nocken (3 a, 3 b) vorspannbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorspannen ein
hydraulisches Ausschlageinstellglied (40) mit einem
bewegbaren Kolben (42) zum Vorspannen des Übertra
gungsgliedes (5, 6, 7) gegen den Nocken (3 a, 3 b, 4)
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein länglicher Schwingarm (9 a, 9 b)
zwischen dem Übertragungsglied (5, 7) und dem Ventil
(1 a, 1 b) angeordnet ist, daß ein Ende des Schwing
armes (9 a, 9 b) an dem Ventil (1 a, 1 b) angreift, daß
das andere Ende des Schwingarmes (9 a, 9 b) an dem
Ausschlageinstellglied (40) angreift, und daß eine
Folgerfläche des Schwingarmes (9 a, 9 b) zwischen
den Enden desselben an dem Übertragungsglied (5, 7)
angreift.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Übertragungsglieder (5, 7)
Schwenkarme sind, die zur Ausführung einer Schwenkbe
wegung Seite an Seite an einer Schwenkwelle (8)
montiert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Übertragungsglieder seitlich
benachbarte, axial bewegbare Becherhubteile (61, 62)
aufweist, die zwischen den Nocken (3 a, 3 b) und den
Ventilen (1 a, 1 b) angeordnet sind.
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