DE4223475A1 - Ventilbetätigungsmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei einem bekannten Ventilbetätigungsmechanismus dieser Art (EP-A 342 007) sind in den Bohrungen der Schlepphebel zwei an­ einander anstoßende Kupplungsstifte vorgesehen, die durch einen in einem der Schlepphebel angeordneten Elektromagneten entgegen einer Federkraft derart verschoben werden können, daß sie die Trennfugen zwischen benachbarten Schlepphebeln überbrücken und damit alle Schlepphebel starr miteinander verbinden, so daß die ersten, auf die Ventile wirkenden Schlepphebel nunmehr von den zweiten Schlepphebeln entsprechend der Nockenkontur der zweiten Nocken bewegt werden. Problematisch ist bei dieser Konstruktion, daß die Kupplungsstifte sehr genau positioniert werden müssen, um sicherzustellen, daß die beiden ersten Schlepphebel sich in der entkoppelten Stellung frei bewegen können. Ferner bereitet die Unterbringung eines Elektromagneten, mit dem die erforderli­ chen kurzen Schaltzeiten von etwa 5 ms erreicht werden können, in dem Schlepphebel erhebliche Probleme, ebenso die Abführung der entstehenden Wärme und die Stromzuführung. Schließlich muß im Reparaturfall der Ventiltrieb zumindest teilweise zerlegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilbetäti­ gungsmechanismus der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die ersten Schlepphebel auf einfachere Weise mittels einer elek­ tromagnetisch betätigbaren Kupplungsvorrichtung mit den zweiten Schlepphebel verbindbar oder von diesen trennbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kenn­ zeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist die Kupplungsvorrichtung eine drehbare Schaltwelle, die sich nach außen erstrecken kann, so daß der Elektromagnet an geeigneter Stelle neben der Schalt­ welle im Zylinderkopf angeordnet werden kann, wo naturgemäß mehr Platz ist als in einem Schlepphebel und die Abführung der ent­ stehenden Wärme keine Probleme bereitet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Elektromagnet bei einem Defekt problemlos ausgetauscht werden kann, während bei dem bekannten Mechanismus in einem solchen Falle eine zumindest teilweise Demontage des Ventiltriebs erforderlich wäre.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Ventiltrieb mit einem erfindungsgemäßen Ventilbetä­ tigungsmechanismus für drei Einlaßventile im senkrechten Schnitt entlang Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 4,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2, wobei die Schaltwelle in der Stellung gemäß Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 1, wobei die Kupplungs­ vorrichtung in einer zweiten Stellung dargestellt ist,

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 3, wobei die Schaltwelle in der Stellung gemäß Fig. 4 dargestellt ist, und

Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie 6-6 in Fig. 2.

Die Zeichnungen zeigen einen Ventiltrieb für drei Einlaßventile 1, von denen jedoch nur eines in Fig. 1 dargestellt ist. Jedes Ventil 1 ist im Schließsinn von einer Feder 2 beaufschlagt. Die Ventile werden von eigenen Nocken 3 einer Nockenwelle 4 über Schlepphebel 5 betätigt, die auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse 6 schwenkbar gelagert sind. Die Nocken 3 können für die einzelnen Einlaßventile unterschiedliche Nockenprofile aufwei­ sen, um einen unterschiedlichen Ventilhub, eine unterschiedliche Öffnungsdauer und/oder unterschiedliche Steuerzeiten zu errei­ chen und im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Brenn­ kraftmaschine optimale Voraussetzungen zu schaffen. Zwischen benachbarten ersten Schlepphebeln 5 sind auf der Achse 6 zweite Schlepphebel 7 angeordnet, die von zweiten Nocken 8 mit identi­ schem Nockenprofil betätigt werden, das für die Verhältnisse im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ausgelegt ist, also z. B. einen größeren Ventilhub und eine längere Öffnungs­ dauer bewirkt. Die zweiten Schlepphebel 7 haben sich nach rück­ wärts erstreckende Fortsätze, auf die sich eine Feder 7a ab­ stützt, die bestrebt ist, die zweiten Schlepphebel in Anlage an ihren Nocken 8 zu halten. Die zweiten Schlepphebel 7 können im oberen Drehzahlbereich mit den ersten Schlepphebeln 5 gekoppelt werden, so daß in diesem Drehzahlbereich die Ventile 1 entspre­ chend der Kontur der zweiten Nocken 8 betätigt werden. Zu diesem Zweck weisen die ersten und die zweiten Schlepphebel 5 bzw. 7 parallel ihrer Schwenkachse verlaufende Bohrungen 9 bzw. 10 auf, die bei geschlossenen Ventilen miteinander fluchten. Durch alle Bohrungen 9, 10 erstreckt sich eine drehbare Schaltwelle 11, die in den Bohrungen 10 der zweiten Schlepphebel 7 gelagert ist und im Bereich der Bohrungen 9 in den ersten Schlepphebeln 5 Aus­ schnitte 12 aufweist. Die Bohrungen 9 in den ersten Schlepphe­ beln 5 sind, wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich, über einen Teil­ bereich 13 nach unten zu offen. Wenn die Schaltwelle 11 in der in Fig. 5 dargestellten Stellung ist, können sich die zweiten Schlepphebel 7 nach unten verschwenken, ohne die ersten Schlepp­ hebel 5 mitzunehmen, da die Schaltwelle 11 aufgrund der Aus­ schnitte 12 und der offenen Bereiche 13 der Bohrungen 9 aus diesen Bohrungen herausgleiten kann. Die Ventile werden also entsprechend den Konturen der Nocken 3 betätigt.

Wird die Schaltwelle 11 in die in Fig. 1 und 3 gezeigte Stellung gedreht, so findet eine formschlüssige Koppelung der ersten Schlepphebel 5 mit den zweiten Schlepphebeln 7 statt, da die Schaltwelle 11 nicht aus den Bohrungen 9 herausgleiten kann, sondern sich über den Umfangsbereich 14 an den Wandungen der Bohrungen 9 abstützt.

Zum Verdrehen der Schaltwelle 11 ist diese an ihrem in Fig. 2 linken Ende mit einem exzentrischen Fortsatz 15 versehen. An der Außenfläche des in Fig. 2 linken ersten Schlepphebels 5 ist auf einem Drehzapfen 16 ein zweiarmiger Schalthebel 17 gelagert, dessen erster Arm 18 einen Bogenschlitz 19 aufweist, in den der Fortsatz 15 eingreift, und dessen zweiter Arm 20 kreisbogenför­ mig verläuft und in der in Fig. 1 dargestellten Stellung konzen­ trisch zur Schwenkachse der Schlepphebel liegt. Der Schalthebel 17 wird mittels eines Elektromagneten 21 in die in Fig. 1 darge­ stellte Stellung geschwenkt, in welcher die Schlepphebel 5 und 7, wie vorher beschrieben und wie in Fig. 3 dargestellt, mitein­ ander gekoppelt sind. Zu diesem Zweck ist am Gehäuse des Elek­ tromagneten 21 ein Winkelhebel 22 bei 23 schwenkbar gelagert, dessen einer Arm 24 mit dem Anker 25 des Elektromagneten zusam­ menwirkt und dessen anderer Arm 26 bei Erregung des Elektroma­ gneten 21 an dem zweiten Hebelarm 20 des Schalthebels 17 an­ liegt. Eine Torsionsfeder 27 bringt nach Entregung des Elektro­ magneten 21 den Anker 25 und den Winkelhebel 27 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung zurück. In dieser Stellung wird die Schaltwelle 11 durch eine Torsionsfeder 28 (Fig. 2), die auf dem rechten Ende der Schaltwelle 11 sitzt und am einen Ende mit der Schaltwelle und am anderen Ende mit dem benachbarten Schlepphe­ bel 5 verbunden ist, in die in Fig. 5 dargestellte Stellung zurückgedreht, in welcher die ersten Schlepphebel 5 von den zweiten Schlepphebeln 7 entkoppelt sind, die Ventile 1 also entsprechend der Kontur der ersten Nocken 3 betätigt werden.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Arm 26 des Winkelhebels 21 bei nicht erregtem Elektromagneten 21 außer Kontakt mit dem zweiten Arm 20 des Schalthebels 17, so daß keine Reibung ent­ steht.

Das Gehäuse des Elektromagneten 21 weist einen Flansch 30 auf, der an eine entsprechende Fläche 31 im Zylinderkopf angeschraubt wird, und das untere Ende 32 des Ankers 25 sitzt in einer ent­ sprechenden Bohrung 33 im Zylinderkopf. Dadurch läßt sich der Elektromagnet 21 montieren und demontieren, ohne daß ein Ein­ griff in den Ventilbetätigungsmechanismus erfolgen muß.

Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Ventilbetätigungsmechanismus für drei Einlaßventile. Selbstverständlich ist dieser Mechanis­ mus auch für eine größere oder kleinere Anzahl von Einlaßventi­ len einsetzbar. Sind für jeden Zylinder mehrere Auslaßventile vorgesehen, so können diese im Bedarfsfall ebenfalls mittels eines derartigen Mechanismus betätigt werden.

Claims (4)

1. Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei gleichartigen (Einlaß- und/oder Auslaß-) Ventilen pro Zylinder, mit einer Nockenwelle (4) mit ersten und zweiten Nocken (3, 8) mit unter­ schiedlichem Nockenprofil, ersten Schlepphebeln (5), die jeweils mit einem Ventil (1) und einem ersten Nocken (3) zusammenwirken, zweiten Schlepphebeln (7) zwischen be­ nachbarten ersten Schlepphebeln (5), die jeweils mit einem zweiten Nocken (8) zusammenwirken wobei, die Schlepphebel (5, 7) parallel zu ihrer gemeinsamen Schwenkachse verlaufende Bohrungen (9, 10) aufweisen, die bei geschlossenen Ventilen miteinander fluchten und in denen eine elektromagnetisch betätigbare Kupplungs­ vorrichtung (11) angeordnet ist, welche die ersten Schlepphebel (5) in einem ersten Drehzahlbereich mitein­ ander koppelt und in einem zweiten Drehzahlbereich von­ einander entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung eine sich durch alle Boh­ rungen (9, 10) erstreckende, drehbare Schaltwelle (11) aufweist, die in den Bohrungen (10) der zweiten Schlepp­ hebel (7) gelagert ist und im Bereich der Bohrungen (9) in den ersten Schlepphebeln (5) mit Ausschnitten (12) versehen ist, daß die Bohrungen (9) in den ersten Schlepphebeln (5) über einen Teilbereich (13) nach unten zu offen sind, und daß ein Elektromagnet (21) und eine Feder (28) zum Verdrehen der Schaltwelle (11) zwischen einer ersten Stellung, in der sie aufgrund der Aus­ schnitte (13) aus den Bohrungen (9) in den ersten Schlepphebeln (5) austreten kann und einer zweiten Stel­ lung vorgesehen ist, in der sie die ersten und die zweiten Schlepphebel (5, 7) miteinander koppelt.

2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Schaltwelle (11) einen exzentrischen Fortsatz (15) aufweist und daß an dem diesem Ende der Schaltwelle benachbarten ersten Schlepp­ hebel (5) drehbar ein zweiarmiger Schalthebel (17) gela­ gert ist, der mit seinem ersten Arm (18) an dem Fortsatz (15) angreift und dessen zweiter Arm (20) mit dem beweg­ lichen Teil (25) des Elektromagneten (21) zusammenwirkt.

3. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (20) des Schalthebels (17) die Form eines Kreisbogenabschnittes hat, dessen Mittelpunkt in der Kupplungsstellung des Schalthebels auf der Schwenkachse der Schlepphebel liegt, und daß zwischen ihm und dem beweglichen Teil (25) des Elektro­ magneten (21) ein Winkelhebel (22) angeordnet ist, der am Gehäuse des Elektromagneten drehbar gelagert ist und bei nicht erregtem Elektromagneten außer Kontakt mit dem zweiten Arm (20) des Schalthebels (17) kommt.

4. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (11) an ihrem von dem Schalthebel (17) abgewandten Ende von dem diesem Ende benachbarten ersten Schlepphebel (5) vorsteht und daß auf diesem Ende eine Torsionsfeder (28) angebracht ist, die sich mit ihrem einen Ende an der Schaltwelle (11) und mit ihrem anderen Ende an diesem Schlepphebel (5) abstützt.