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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Ventilbetätigungssystem in einem Verbrennungsmotor, umfassend: einen
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus, der den
Öffnungshubbetrag und/oder das Öffnungs- oder
Schließtiming eines in einem Motorkörper zum Öffnen und Schließen
gehalterten Motorventils in Übereinstimmung mit einer
Änderung eines dem Änderungsmechanismus zugeführten
Hydraulikdrucks ändern kann, und ein wählventil, das ein
in einem an dem Motorkörper angebrachten Gehäuse gleitend
aufgenommenes Ventilelement zur Änderung der
Hydraulikdruckzufuhr zu dem
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus aufweist.
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Ein solches Ventilbetätigungssystem ist
beispielsweise aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
226216/84 (entsprechend US-Patent Nr. 4,537,165) bekannt.
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In diesem Ventilbetätigungssystem wird der dem
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus zugeführte
Hydraulikdruck durch ein Wählventil auf einen höheren oder
geringeren Pegel zur Betätigung des
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus geändert, um hierdurch den
Öffnungs- und Schließmodus für das Notorventil zu ändern,
und es ist erwünscht, daß diese Hydraulikdruckänderung
schnell durchgeführt wird, um einen schnellen und
leichtgängigen Änderungsbetrieb des Ventilbetätigungsmodus-
Änderungsmechanismus vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die
obigen Umstände verwirklicht, und es ist ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, ein Ventilbetätigungssystem für
einen Verbrennungsmotor aufzuzeigen, in dem der
Anderungsbetrieb des
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus schnell und leichtgängig durchgeführt werden kann.
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Aus dem Stand der Technik ist weiter die EPA-0323233,
die gemäß Artikel 54(3) relevant ist, und weiter die
US-A-4537165, welche den Oberbegriff des Anspruchs 1
lehrt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein
Ventilbetätigungssystem für einen Verbrennungsmotor aufgezeigt,
umfassend: einen
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus, der den Öffnungshubbetrag und/oder das
Öffnungs- oder Schließtiming eines in einem Motorkörper zum
Öffnen und Schließen gehalterten Motorventils in
Übereinstimmung mit einer Änderung eines dem
Änderungsmechanismus zugeführten Hydraulikdrucks ändern kann, und ein
Wählventil, das ein in einem an dem Motorkörper
angebrachten Gehäuse gleitend aufgenommenes Ventilelement zum
Ändern der Hydraulikdruckzufuhr zu dem
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus enthält, worin das
Wählventil zwischen einer Hydraulikdruckzufuhrpassage, die
von einer Hydraulikdruckzufuhrguelle kommt, und einer
Ölzufuhrpassage, die zu dem Ventilbetätigungsmodus-
Änderungsmechanismus führt, angeordnet ist, wobei in der
Hydraulikdruckzufuhrpassage ein erweiterter Abschnitt
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hydraulikdruckzufuhrpassage einen Abschnitt kleineren
Durchmessers in direkter Verbindung mit einer in dem Gehäuse des
Wählventils vorgesehenen Einlaßöffnung enthält, daß der
erweiterte Abschnitt mit dem Abschnitt kleineren
Durchmessers durch eine Stufe verbunden ist, daß der erweiterte
Abschnitt ein Akkumulatormittel bildet, welches direkt vor
dem Wählventil angeordnet ist, und daß die Abschnitte in
dem Zylinderkopf vorgesehen sind.
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Wenn mittels dieser Anordnung eine relativ große
Menge von Arbeitsöl von der Hydraulikdruckzufuhrpassage in
die Ölzufuhrpassage fließt, kann eine vorübergehende
Minderung des Hydraulikdrucks in der
Hydraulikdruckzufuhrpassage durch einen Akkumulatorkammereffekt an einem
Abschnitt erweiterten oder größeren Durchmessers
verhindert werden, um den Änderungsbetrieb des
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismus leichtgäng zu ändern.
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Bestimmte bevorzugte Ausführungen der Erfindung
werden nun nachfolgend beispielshalber unter Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
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Fig. 1 bis 18 illustrieren eine erste Ausführung der
vorliegenden Erfindung, wobei:
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines
Verbrennungsmotors entlang einer Linie I-I in Fig. 2;
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Fig. 2 ist eine Aufsicht entlang einer Linie II-II in
Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie
III-III in Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Schnittaufsicht entlang einer Linie
IV-IV in Fig. 1;
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie
V-V in Fig. 2;
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Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittaufsicht entlang
einer Linie VI-VI in Fig. 1;
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Fig. 7 ist eine diagrammartige Darstellung eines
Ölzufuhrsystems;
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Fig. 8 ist eine Ansicht entlang einer Linie VIII-VIII
in Fig. 2;
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Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht entlang einer
Linie IX-IX in Fig. 8;
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Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang
einer Linie X-X in Fig. 8 mit geschlossenem Wählventil;
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Fig. 11 illustriert in einem Graph den Einfluß auf
die Betriebsgeschwindigkeit durch das Spiel zwischen dem
Gehäuse und dem Ventilelement in einem Wählventil;
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Fig. 12 zeigt in einem Graph den Einfluß auf den
Hydraulikdruck der ölzufuhrpassage durch das Spiel;
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Fig. 13 zeigt in einem Graph den Einfluß auf den
Hydraulikdruck der Ölzufuhrpassage durch eine
Temperaturänderung;
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Fig. 14 zeigt in einem Graph eine Änderung des Spiels
aufgrund der Temperatur in Abhängigkeit von der
Materialauswahl;
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Fig. 15 ist eine schematische Querschnittsansicht zur
Illustrierung der Größen der Zylinderbohrung und des
Ventilelements in dem Wählventil;
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Fig. 16 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie
XVI-XVI in Fig. 2;
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Fig. 17 ist eine Schnittansicht ähnlich zu Fig. 10,
aber bei geöffnetem Wählventil;
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Fig. 18 zeigt in einem Graph Ergebnisse eines
Experiments bezüglich des Einflusses auf die
Betriebsgeschwindigkeit durch das Spiel zwischen dem Gehäuse und dem
Ventilelement in dem Wählventil;
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Fig. 19 und 20 zeigen eine andere Ausführung, wobei:
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Fig. 19 ist eine Schnittansicht ähnlich zu Fig. 10;
und
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Fig. 20 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts
in dem Kreis, der in Fig. 19 mit dem Pfeil XX angezeigt
ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit
zwei Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den
beigefügten Zeichnungen gezeigt sind.
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird
zuerst unter Bezug auf die Fig. 1 bis 18 beschrieben. Zu
den Figuren 1 und 2. Vier Zylinder 2 sind in einer Reihe
innerhalb eines Zylinderblocks in einem
Mehrzylinderverbrennungsmotor mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC)
angeordnet, und eine Brennkammer 5 ist in jedem Zylinder 2
zwischen einem Zylinderkopf 3, der an der oberen Fläche
des Zylinderblocks 1 zur Bildung eines Motorkörpers E
angebracht ist, und einem in jedem der Zylinder 2 gleitend
aufgenommenen Kolben 4 gebildet. Der Zylinderkopf 3
enthält ein Paar Einlaßöffnungen 6 und ein Paar
Auslaßöffnungen 7, die in einer Deckfläche jeder der
Brennkammern 5 vorgesehen sind. Jede Einlaßöffnung 6 ist an einen
Einlaßdurchgang 8 in einer Seitenfläche des Zylinderkopfs
3 angeschlossen, und jede Auslaßöffnung 7 ist an einen
Auslaßdurchgang 9 in der anderen Seitenriäche des
Zylinderkopfs 3 angeschlossen.
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Zylindrische Führungen 11i und 11e sind in dem jedem
der Zylinder 2 entsprechenden Abschnitt des Zylinderkopfs
3 angebracht, um ein Paar Einlaßventile 10i als
Motorventile zu führen, die jeweils die entsPrechenden
Einlaßöffnungen 6 öffnen und schließen können, und um ein Paar
Auslaßventile 10e als Motorventile zu führen, die jeweils
die entsprechenden Auslaßöffnungen 7 öffnen und schließen
können. Ventilfedern 13i und 13e sind unter Kompression
zwischen dem Zylinderkopf 3 und Halteflanschen 12i und 12e
vorgesehen, die an jeweiligen, von den zylindrischen
Führungen 11i und 11e nach oben vorstehenden Oberenden
jedes Einlaßventils 10i und jedes Auslaßventils 10e
vorgesehen sind, so daß jedes Einlaßventil 10i und jedes
Auslaßventil 10e durch die Ventilfedern 13i und 13e nach
oben, d.h. in eine Schließrichtung, vorgespannt ist.
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Eine Arbeitskammer 15 ist zwischen dem Zylinderkopf 3
und einem an der oberen Fläche des Zylinderkopfs 3
angebrachten Kopfdeckel 14 gebildet. Aufgenommen und
angeordnet in der Arbeitskammer 15 sind eine
Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 17i zum Öffnen und Schließen der
Einlaßventile 10i für jeden Zylinder 2 und eine
Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 17e zum öffnen und Schließen
der Auslaßventile 10e für jeden Zylinder 2. Die
Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und 17e haben im Grunde die
gleichen Bauteile und die gleiche Konstruktion, und daher
wird nur eine der Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und
17e im Detail beschrieben, wobei deren mit Bezugszeichen
versehene Teile mit dem Suffix i oder e versehen sind, und
die andere Vorrichtung wird nur in den Figuren
dargestellt, wobei deren Teile mit mit dem Suffix e oder i
versehenen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Nun auch zu den Figuren 3 und 4. Die
Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 17i umfaßt eine Nockenwelle 18i, die
mit einem Reduzierverhältnis von 1/2 durch eine
nichtgezeigte Notorkurbelwelle gedreht wird, Niederdrehzahlnocken
19i und 20i und einen Hochdrehzahlnocken 21i, die an der
Nockenwelle 18i entsprechend jedem Zylinder 2 vorgesehen
sind, eine Kipphebelwelle 22i, die parallel zu der
Nokkenwelle 18i fest angeordnet ist, einen ersten
Antriebskipphebel 23i, einen zweiten Antriebskipphebel 24i und
einen freien Kipphebel 25i, die an der Kipphebelwelle 22i
entsprechend jedem Zylinder 2 angelenkt sind, und einen
Hydraulikventil-Betriebsmodus-Anderungsmechanismus 26i,
der in den Kipphebeln 23i, 24i und 25i entsprechend jedem
Zylinder 2 vorgesehen ist.
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Nun auch zu Fig. 5. Die Nockenwelle 18i ist parallel
zur Anordnungsrichtung der Zylinder 2 über dem
Zylinderkopf 3 zur Drehung um eine Achse angeordnet. Insbesondere
ist der Zylinderkopf 3 an seinen gegenüberliegenden Enden
in der Anordnungsrichtung der Zylinder 2 integral mit
Nockentragabschnitten 27 und 27 (s. Fig. 2) versehen und
mit drei Nockentragabschnitten 28 (s. Fig. 4) an Stellen
zwischen den benachbarten Zylindern 2. Die Nockenwelle 18i
ist zur Drehung um die Achse durch die folgenden
Komponenten gehaltert: Nockenhalter 29 und 29, die an den
Nockentragabschnitten 27 an den gegenüberliegenden Enden
befestigt sind; Nockenhalter 30, die an den drei
Nockentragabschnitten 28 befestigt sind, und die
Nockentragabschnitte 27 und 28. Die Nockenhalter 29 sind jeweils
unabhängig voneinander an der Einlaßventilbetätigungsvor
richtung 17i bzw. der Auslaßventilbetätigungsvorrichtung
17e angebracht, während die Nockenhalter 30 jeweils an
beiden Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und 17e
angeordnet sind. Eine halbkreisförmige Tragfläche 31 ist an
einer Oberfläche jeder der Nockentragabschnitte 27 und 28
vorgesehen, um eine Außenumfangsfläche einer unteren
Hälfte der Nockenwellen 18i, 18e zu halten, und eine
albkreisförmige Tragfläche 32 ist an einer unteren Fläche
jeder der Nockenhalter 29 und 30 vorgesehen, um eine
Außenumfangsfläche einer oberen Hälfte der Nockenwellen
18i, 18e zu halten.
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Versehen ist jeder der Nockentragabschnitte 27, 28 an
einer Stelle entsprechend jeder der Nockenwellen 18i und
18e mit einem Paar vertikal verlaufender Einsetzlöcher 34,
durch die jeweils ein Bolzen 33 zum Festklemmen des
Zylinderkopfs 3 an dem Zylinderblock 1 eingesetzt ist, und
an einer Stelle direkt über und entsprechend jeder der
Einsetzlöcher 34 mit einem vertikal verlaufenden
Zugangsloch 35, das an seinem Oberende in der halbkreisförmigen
Tragfläche 31 offen ist, um den Bolzen 33 einzusetzen und
zu diesem Zugang zu haben.
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An einer Stelle entsprechend einem Mittelabschnitt
jedes Zylinders 2 zwischen den Nockentragabschnitten 27
und 28 ist ein vertikal verlaufender, zylindrischer
Zentralblock 36 integral an dem Zylinderkopf 3 vorgesehen
und mit den Nockentragabschnitten 27 und/oder 28 an deren
gegenüberliegenden Seiten durch eine Tragwand 37
verbunden. Der Kopfdeckel 14 ist mit einem zylindrischen
Zentralblock 49 versehen, der mit dem Zentralblock 36
entfernbar verbunden ist. in jedem der Zentralblöcke 36 und
49 ist ein Kerzeneinsetzloch 35 gebildet, und eine
Zündkerze 39 ist in das Kerzeneinsetzloch 38 so eingesetzt,
daß sie in die Brennkammer 5 vorsteht.
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Steuerscheiben 40 und 41 sind an einem Ende der
Nockenweilen 18i und 18e derart fest angebracht, daß sie
jeweils von dem Zylinderkopf 3 und dem Kopfdeckel 14
vorstehen, und ein Steuerriemen 42 umläuft die
Steuerscheiben 40 und 41, um eine Antriebskraft von einer
Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu übertragen. Dies läßt die
Nockenwellen 18i und 18e in der gleichen Richtung drehen.
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Die Niederdrehzahinocken 19i und 20i sind integral an
der Nockenwelle 18i an Stellen entsprechend den
Einlaßventilen 10i vorgesehen, und der Hochdrehzahlnocken 21i
ist integrai zwischen den Niederdrenzahlnocken 19i und 20i
vorgesehen. Die Kipphebclwelle 22i ist unter der
Nockenwelle 18i durch die Nockentragabschnitte 27 und 28
festgehalten, so daß ihre Achse parallel zu der
Nockenwelle 18i verläuft. An der Kipphebelwelle 22i einander
benachbart angelenkt sind der erste Antriebskipphebel 23i,
der mit einem der Einlaßventile 10i betriebsmäßig
verbunden ist, der zweite Antriebskipphebel 24i, der mit dem
anderen Einlaßventil 10i betriebsmäßig verbunden ist, und
der freie Kipphebel 25i, der zwischen den ersten und
zweiten Kipphebeln 23i und 24i angeordnet ist.
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Einstellschrauben 43i sind in die ersten und zweiten
Antriebskipphebel 23i und 24i einstellbar beweglich
eingeschraubt, so daß sie an Oberenden der jeweiligen
Einlaßventile 10i anliegen, wodurch die Antriebskipphebel
23i und 24i jeweils mit den beiden Einlaßventilen 10i
betriebsmäßig verbunden sind.
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Der freie Kipphebel 25i ist in eine Richtung zum
Halten von Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahlnocken 21
vorgespannt, und zwar durch einen zwischen dem
Zylinderkopf 3 angeordneten Leerwegmechanismus 44i (siehe Fig. 3).
Der Leerwegmechanismus 44i umfaßt ein mit einem Boden
versehenes zylindrisches Führungsteil 45, das in den
Zylinderkopf 3 so eingesetzt ist, daß sein geschlossenes
Ende zu dem Zylinderkopf 3 hin gewendet ist, einen Kolben
46, der in das Führungsteil 45 gleitend eingesetzt ist und
sich gegen eine untere Fläche des freien Kipphebels 25i
abstützt, und eine erste Feder 47 und eine zweite Feder
48, die in Serie zwischen dem Kolben 46 und dem
Führungsteil 45 eingesetzt sind, um den Kolben 46 zu dem freien
Kipphebel 25i hin vorzuspannen. Die ersten und zweiten
Federn 47 und 48 haben unterschiedliche Federkonstanten.
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Zu Fig. 6. Der HYdraulikventil-Betätigungsmodus-
Änderungsmechanismus 26i umfaßt einen ersten Schaltstift
51, der den ersten Antriebskipphebel 23i mit dem freien
Kipphebel 25i verbinden kann, einen zweiten Schaltstift
52, der den freien Kipphebel 25i mit dem zweiten
Antriebskipphebel 24i verbinden kann, einen Begrenzungsstift
53 zur Bewegungsbegrenzung der ersten und zweiten
Schaltstifte 51 und 52, und eine Rückholfeder 54 zum Vorspannen
der Stifte 51 bis 53 zur Trennstellung hin.
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Der erste Antriebskipphebel 23i ist mit einem ersten,
mit einem Boden versehenen Führungsloch 55 versehen, das
zu dem freien Kipphebel 25i offen und parallel zu der
Kipphebelwelle 22i ist, und der säulenförmige erste
Schaltstift 51 ist in dem ersten Führungsloch 55 gleitend
aufgenommen. Eine Hydraulikkammer 56 ist zwischen einem
Ende des ersten Schaltstifts 51 und einem geschlossenen
Ende des ersten Führungslochs 55 gebildet. Der erste
Antriebskipphebel 23i ist mit einer Passage 57 in
Verbindung mit der Hydraulikkammer 56 versehen. Der Kipphebel
22i ist mit einer Ölzufuhrpassage 58i versehen, die
normalerweise mit der Hydraulikkammer 56 durch die Passage
57 trotz der Schwenkbewegung des ersten Antriebskipphebels
23i in Verbindung steht.
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Ein Führungsloch 59 entsprechend dem ersten
Führungsloch 55 ist in dem freien Kipphebel 25i so
vorgesehen, daß es zwischen gegenüberliegenden Seiten des freien
Kipphebels 25i parallel zu der Kipphebelwelle 22i
verläuft, und der zweite Schaltstift 52, dessen eines Ende an
dem anderen Ende des ersten Schaltstifts 51 anliegt, ist
in dem Führungsloch 59 gleitend aufgenommen. Der zweite
Schaltstift 52 ist ebenfalls säulenförmig.
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Ein zweites, mit einem Boden versehenes Führungsloch
60 entsprechend dem Führungsioch 59 ist in dem zweiten
Antriebskipphebel 24i parallel zu der Kipphebelweile 22i
und zu dem freien Kipphebel 25i hin offen vorgesehen, und
der mit einem Boden versehene, zylindrische Begrenzungs
stift 53, der gegen das andere Ende des zweiten
Schaltstifts 52 abgestützt ist, ist in dem zweiten Führungsloch
60 gleitend aufgenommen. Der Begrenzungsstift 53 ist mit
seinem offenen Ende zu einem geschlossenen Ende des
zweiten Führungsiochs 60 gedreht angeordnet, so daß ein
Ringabschnitt 53a, der an diesem offenen Ende radial
auswärts vorsteht, in dem zweiten Führungsloch 60
gleitbeweglich ist. Die Rückholfeder 54 ist unter Kompression
zwischen dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs
60 und einem geschlossenen Ende des Begrenzungsstifts 53
derart angeordnet, daß die gegeneinander abgestützten
Stifte 51, 52 und 53 durch die Rückholfeder 54 zu der
Hydraulikkammer 56 hin vorgespannt sind. Das geschlossene
Ende des zweiten Führungslochs 60 ist mit einem Ablaßloch
61 versehen, um Luft und jegliches Öl abzulassen.
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Ein Haltering 62 ist in eine Innenfläche des zweiten
Führungslochs 60 eingesetzt und mit dem Ringabschnitt 53a
des Begrenzungsstifts 53 in Eingriff bringbar, so daß ein
Herausgleiten des Begrenzungsstifts 53 aus dem zweiten
Führungsioch 60 verhindert ist. Die Position des
Halterings 62 ist derart festgelegt, daß der Begrenzungsstift
53 an einer weiteren Bewegung von seinem Abstützpunkt
gegen den zweiten Schaltstift 52 in einer Stelle zwischen
dem freien Kipphebel 25i und dem zweiten Antriebskipphebel
24i zu dem freien Kipphebel 25i hin gehindert ist.
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In diesem Hydraulikventil-Betriebsmodus-
Änderungsmechanismus 26i läßt ein Hydraulikdruckanstieg in
der Hydraulikkammer 56 den ersten Schaltstift 51 in das
Führungsloch 59 gleiten, während der zweite Schaltstift 52
gleitend in das zweite Führungsloch 60 bewegt wird,
wodurch die Kipphebel 23i, 25i und 24i miteinander
verbunden sind. Andererseits läßt ein Hydraulikdruckabfall
in der Hydraulikdruckkammer 56 die Federkraft der
Rückholfeder 54 den ersten Schaltstift 51 zurück zu einer
Stelle bewegen, in der seine Stützfläche gegen den zweiten
Schaltstift 52 zwischen dem ersten Antriebskipphebel 23i
und dem freien Kipphebel 25i angeordnet ist, während der
zweite Schaltstift 52 zu einer Stelle zurückbewegt wird,
in der seine Stützfläche gegen den Begrenzungsstift 53
zwischen dem freien Kipphebel 25i und dem zweiten
Kipphebei 24i angeordnet ist. Hierdurch ist die Verbindung der
Kipphebel 23i, 25i und 24i gelöst.
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Der freie Kipphebel 25i umfaßt Ausnehmungen 120, 120,
die in seinen den ersten und zweiten Antriebskipphebeln
23i und 24i gegenüberliegenden Seitenflächen vorgesehen
sind, und zwar durch Wegschnitt einer Wand zur
Gewichtsminderung, und Federstifte 121 sind unter Preßpassung in
den Ausnehmungen 120 gegenüberstehende Seitenflächen der
ersten und zweiten Antriebskipphebel 23i und 24i
eingesetzt und dort befestigt, so daß sie jeweils in die
Ausnehmungen 120 vorstehen. Der Betrag relativer
Schwenkbewegung der ersten und zweiten Antriebskipphebel 23i und
24i ist durch die Ausnehmungen 120 und die Federstifte 121
begrenzt, aber die ersten und zweiten Antriebskipphebel
23i und 24i, die in Gleitkontakt mit den
Niederdrehzahlnocken 19i und 20i stehen, und der freie Kipphebel 25i,
der in Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahlnocken 21i steht,
können im Niederdrehzahlbetrieb des Motors immer noch
relativ zueinander verschwenkt werden. Die Ausnehmungen
120 und 120 sind groß genug, um eine solche relativ
Schwenkbewegung nicht zu stören. Darüber hinaus dienen die
Ausnehmungen 120 und die Federstifte 121 dazu, während der
Wartung ein unbeschränktes relatives Verschwenken der
Kipphebel 23i, 24i und 25i zueinander zu verhindern, um
hierdurch ein Herausfallen der ersten und zweiten
Schaltstifte 51 und 52 zu verhindern.
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Ein Ölzufuhrsystem zu den
Ventilbetätigungsvorrichtungen 11i und 11e wird nun bezüglich der Fig. 7
beschrieben. Ein Ölverteiler 68 ist durch ein
Entlastungsventil 65, einen Ölfilter 66 und einen Ölkühler 67 an eine
Auslaßöffnung einer Ölpumpe 64 angeschlossen, die als eine
Öldruckversorgungsguelie zum Pumpen eines Arbeitsöls aus
einer Ölwanne 63 dient, so daß ein Öldruck von dem
Ölverteiler 68 zu den
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismen 26i und 26e geführt wird, während ein Schmieröl
von dem Ölverteiler 68 zu den verschiedenen zu
schmierenden Teilen in den Ventllbetätigungsvorrichtungen
17i und 17e geführt wird.
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Ein Wählventil 69 ist an den Ölverteiler 68
angeschlossen, um den den jeweiligen Ölzufuhrpassagen 58i und
58e in den Kipphebelwellen 22i und 22d zugeführten Öldruck
zu ändern. Ein Filter 70 ist in dem Ölverteiler 68
stromaufwärts des Wählventils 69 vorgesehen. Passagenbildner
72i und 72e sind an den oberen Flächen der Nockenhalter 29
und 30 durch mehrere Bolzen 73 so befestigt, daß sie
jeweils längs und parallel zu den Nockenwellen 18i und 18e
verlaufen. Die Passagenbildner 72i und 72e sind mit
Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e versehen, die an
ihren gegenüberliegenden Enden geschlossen sind, und mit
Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e, die jeweils durch
Verengungen 76i und 76e mit den Ölzufuhrpassagen 58i und
58e in Verbindung stehen.
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Eine Ölpassage 77 verläuft in dem Zylinderblock 1,
wie in Fig. 5 gezeigt, von dem Ölverteiler 68
stromaufwärts des Filters 70 nach oben und enthält in der Mitte
eine Verengung 79. Die Ölpassage 77 ist in dem
Zylinderblock 1 an seinem im wesentlichen zentralen Abschnitt in
Anordnungsrichtung der Zylinder 2 vorgesehen. Eine
Niederdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 78 ist in dem
Nockentragabschnitt 28 im wesentlichen zentral in der
Anordnungsrichtung der Zylinder 2 vorgesehen, um mit der
Ölpassage 77 in Verbindung zu stehen. Die Ölzufuhrpassage
78 ist gebildet aus einem Passagenabschnitt 78a, der als
ein den Bolzen 33 umgebender Ringabschnitt gebildet ist
und mit dem Oberende der Ölpassage 77 in Verbindung steht,
einem Passagenabschnitt 78b, der mit einem Oberende des
Passagenabschnitts 78a in Verbindung steht und zu einem
Mittelabschnitt zwischen den
Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und 17e verläuft, und einem Passagenabschnitt
78c, der von der Verbindung mit dem Passagenabschnitt 78b
zu der oberen Fläche des Nockentragabschnitts 28 nach oben
verläuft.
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Der Nockenhalter 30 ist an einer im wesentlichen
zentralen Stelle in Anordnungsrichtung der Zylinder 2 mit
einer allgemein Y-förmigen Ölpassage 80 versehen, deren
unteres Ende an ein oberes Ende des Passagenabschnitts 78c
der Niederdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 78
angeschlossen ist und der zu beiden
Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und 17e hin gegabelt ist. Obere Enden der
gegabelten Ölpassage 80 sind jeweils an die
Niederdrehzahlschmierpassagen 741 und 74e angeschlossen.
Insbesondere sind die Passagenbildner 72i und 72e mit
Verbindungslöchern 81i und 81e versehen, die die
Verbindung der gegabelten Ölpassage 80 jeweils mit den
Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e ermöglichen.
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Die Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e dienen
zur Schmierölzufuhr zu den Gleitkontaktstellen zwischen
den Nocken 19i, 19e, 20i, 20e, 21i, 21e und den Kipphebeln
23i, 23e, 24i, 24e, 25i, 25e sowie zu den
Nockenlagerabschnitten 18i' und 18e' der Nockenwellen 18i und 18e. An
Stellen entsprechend den Niederdrehzahlnocken 19i, 19e,
20i und 20e und den Hochdrehzahlnocken 21i und 21e sind
daher die unteren Flächen der Passagenbildner 72i und 72e
mit Schmierölauswurföffnungen 82i und 82e versehen, die
mit den Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e in
Verbindung stehen, und weiter mit Schmierölzufuhrpassagen
83i und 83e, die mit den Niederdrehzahlschmierpassagen 74i
und 74e in Verbindung stehen, um das Schmieröl den
Nokkenlagerabschnitten 18i' und 18e' der Nockenwellen 18i und
18e jeweils zuzuführen.
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Die Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e dienen
zur Schmierölzufuhr zu den Gleitkontaktabschnitten
zwischen den Hochdrehzahlnocken 21i und 21e und den freien
Kipphebeln 25i und 25e, und an Stellen entsprechend der
Hochdrehzahlnocken 21i und 21e sind daher die unteren
Flächen der Passagenbildner 72i und 72e mit
Schmierauswurflöchern 84i und 84e versehen, die mit den
Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e jeweils in
Verbindung stehen.
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Anzumerken ist, daß die Passagenbildner 72i und 72e
über den Nockenwellen 18i und 18e angeordnet sind, so daß
das durch die Schmierölauswurflöcher 84i und 84e
ausgeworfene Schmieröl in Antwort auf Drehung der Nockenwellen
18i und 18e teilweise seitlich verspritzt wird. Darüber
hinaus werden die Nockenwellen 18i und 18e in der gleichen
Richtung gedreht, und daher wird durch eines der
Schmierölauswurflöcher 84 ausgeworfenes Schmieröl teilweise zur
Stelle der Auslaßventilbetätigungsvorrichtung verspritzt,
während das durch das andere Schmierölauswurfloch 84e
ausgeworfene Schmieröl teilweise zu der von der
Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 17i abgelegenen Seite
verspritzt wird. Weil die Zentralblöcke 36 und 49 zwischen
den Ventilbetätigungsvorrichtungen 17i und 17e an Stellen
entsprechend den Schmierölauswurflöchern 84i und 84e
angeordnet sind, wird ein Teil des durch das
Schmierölauswurfloch 84i ausgeworfenen und verspritzten Schmieröls
durch die Zentralblöcke 36 und 49 zu dem
Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Hochdrehzahlnocken 21i und dem freien
Kipphebel 25i zurückgeworfen. Andererseits schlägt ein
Teil des durch das Schmierölauswurfloch 84e ausgeworfenen
und verspritzten Schmieröls auf die Seite des
Zylinderkopfs 3 auf und wird davon zu dem Gleitkontaktabschnitt
zwischen dem Hochdrehzahlnocken 21e und dem freien
Kipphebel 25e zurückgeworfen. Die Abstände zwischen dem
Gieitkontaktabschnitt zwischen dem Hochdrehzahlnocken 21i
und dem freien Kipphebel 25i und den Zentralblöcken 36 und
49 sind kleiner als der Abstand zwischen dem
Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Hochdrehzahlnocken 21e und dem
freien Kipphebel 25e und der Seite des Zylinderkopfs 3,
und daher ist die von den Zentralblöcken 36 und 49 zu dem
Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Hochdrehzahlnocken 21i
mit dem freien Kipphebel 25i zurückgeworfene
Schmierölmenge größer als die des von der Seite des Zylinderkopfs
3 zu dem Gleitkontaktabschnitt des Hochdrehzahlnockens 21
mit dem freien Kipphebel 25e zurückgeworfenen Schmieröls.
Aus diesem Grund ist der Durchmesser des
Schmierölauswurflochs 84i auf einen kleineren Wert eingestellt als der
des Schmierölauswurflochs 84e, so daß die durch das
Schmierölauswurfloch 84i ausgeworfene Schmierölmenge
kleiner als die des durch das Schmierölauswurfloch 84e
ausgeworfenen Schmieröls ist. Darüber hinaus ist der
Verengungs- oder Drosselgrad der Verengung 76i, die
zwischen der Ölzufuhrpassage 58i und der
Hochdrehzahlschmierpassage 75i vorgesehen ist, kleiner eingestellt
als der der Verengung 76e, die zwischen der
Ölzufuhrpassage 58e und der Hochdrehzahlschmierpassage 75e
vorgesehen ist, so daß die Menge des der
Hochdrehzahlschmierpassage 75i zugeführten Schmieröls kleiner ist als
die des der Hochdrehzahlschrnierpassage 75e zugeführten
Schmieröls.
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Anzumerken ist, daß die Schmierölauswurföffnungen 82i
und 82e, die mit den Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und
74e in Verbindung stehen, im wesentlichen den gleichen
Durchmesser haben, weil die Abstände zwischen den Teilen,
die das Schmieröl in die Richtungen zurückwerfen, in die
das Schmieröl durch Drehung der Nockenwellen 18i und 18e
verspritzt wird, und den Gleitkontaktabschnitten zwischen
den Niederdrehzahlnocken 19i, 19e, 20i, 20e und den ersten
und zweiten Antriebskipphebeln 23i, 23e, 24i, 24e im
wesentlicnen identisch sind.
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Zu den Figuren 8 und 9. Eine Ölpassage 85 ist in dem
Zylinderblock 1 unabhängig von der vorgenannten Ölpassage
77 so vorgesehen, daß sie an einer Stelle nahe einem Ende
in Anordnungsrichtung der Zylinder 2 vertikal verläuft.
Diese Passage 85 steht mit dem Ölverteiler 68 durch den
Filter 70 in Verbindung (s. Fig. 7). Eine Hochdrehzahl-
Hydraulikdruckzufuhrpassage 86 ist in dem Zylinderkopf 3
an einer Steile nahe dem einen Ende in Anordnungsrichtung
der Zylinder 2 vorgesehen und steht mit der Ölpassage 85
in Verbindung. Die Zufuhrpassage 86 ist gebildet aus:
einem Passagenabschnitt 86a, der im Anschluß an das
Oberende der Ölpassage 85 ein Stück nach oben verläuft,
einem Passagenabschnitt 86b, der im Anschluß an das eine
Oberende des Passagenabschnitts 86a horizontal zu dem
einen Ende des Zylinderkopfs 3 verläuft, einem
Passagenabschnitt 86c, der im Anschluß an den Passagenabschnitt
86b nach oben verläuft, einem Passagenabschnitt 86d, der
mit dem Oberende des Passagenabschnitts 86c verbunden ist
und horizontal zu der Kipphebelwelle 22e der
Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 17e verläuft, und einem
Passagenabschnitt 86e, der mit dem Passagenabschnitt 86d
verbunden ist und sich in eine Endfläche des Zylinderkopfs
3 öffnet.
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Nun auch zu Fig. 10. An einem Endabschnitt, der ein
Ende einer der Kipphebelwellen 22i und 22e, nämlich die
auslaßseitige Kipphebelwelle 22e trägt, ist der
Zylinderkopf 3 mit einer Ölzufuhröffnung 87 versehen, die von der
Endfläche des Zylinderkopfs 3 zu der Ölzufuhrpassage 58e
innerhalb der Kipphebelwelle 22e führt. Auch ist der
Zylinderkopf 3 mit einer Verbindungspassage 88 versehen,
welche die Verbindung der Ölzufuhröffnung 87 mit der
Ölzufuhrpassage 58i in der einlaßseitigen Kipphebelwelle
22i erlaubt.
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Das Wählventil 69 ist an der Öffnung der
Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 86 an der
Endfläche des Zylinderkopfs 3 angebracht, d. i. an dem
Passagenabschnitt 86e, und umfaßt eine Ventilspule 92,
die in einem Gehäuse 91 gleitend aufgenommen ist, das an
dieser Endfläche des Zylinderkopfs 3 angebracht ist und
eine Einlaßöffnung 89, die zu dem Passagenabschnitt 86e
führt, und eine Auslaßöffnung 90, die zu der
Ölzufuhröffnung 87 führt, aufweist.
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Das Gehäuse 91 ist mit einer vertikal verlaufenden
Zylinderbohrung 94 versehen, deren Oberende durch eine
Kappe 93 verschlossen ist, und die Ventilspule 92 ist in
der Zylinderbohrung 94 gleitend aufgenommen, um mit der
Kappe 93 eine Arbeitsölkammer 95 zu bilden. Weil die Achse
der Zylinderbohrung 94 auf diese Weise vertikal ist, wirkt
das Gewicht der Ventilspule 92 nicht auf die Gleitfläche
der Zylinderbohrung 94, so daß die Ventilspule 92
leichtgängig betätigbar ist.
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Eine Feder 97 ist in einer Federkammer 96 enthalten,
die zwischen einem Unterabschnitt des Gehäuses 91 und der
Ventilspule 92 gebildet ist, um die Ventilspule 92 nach
oben vorzuspannen, d.h. in eine Schließrichtung. Die
Ventilspule 92 ist mit einer Ringausnehmung 98 versehen,
welche die Einlaßöffnung 89 und die Auslaßöffnung 90
miteinander in Verbindung bringen kann, und, wie in Fig.
10 gezeigt, wenn die Ventilspule 92 in einer oberen
Stellung ist, die Einlaßöffnung 89 und die Auslaßöffnung
90 außer Verbindung miteinander bringen kann.
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Mit dem an der Endfläche des Zylinderkopfs 3
angebrachten Gehäuse 91 ist ein Ölfilter 99 zwischen der
Einlaßöffnung 89 und dem Passagenatschnitt 86e der
Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 86 festgeklemmt.
Das Gehäuse 91 enthält eine Drosselöffnung 101, die eine
verengte Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 89 und der
Auslaßöffnung 90 herstellt. Selbst wenn sich die
Ventilspule 92 in einer geschlossenen Stellung befindet, stehen
die Einlaßöffnung 89 und die Auslaßöffnung 90 durch die
Drosselöffnung 101 miteinander in Verbindung, so daß ein
durch die Drosselöffnung 101 begrenzter oder gedrosselter
Hydraulikdruck von der Auslaßöffnung 90 in die
Ölzufuhröffnung 87 geführt werden kann.
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Die Ventilspule 92 ist auch mit einer Drosselöffnung
103 versehen, die eine Verbindung der Einlaßöffnung 89 mit
der Federkammer 96 erlaubt, und zwar unabhängig von der
Stellung der Ventilspule 92. Das Gehäuse 91 enthält in der
mit einem Durchgangsloch 104 in dem Zylinderkopf 3
fluchtenden Seitenfläche eine Öffnung, durch die die
Federkammer 96 mit dem Inneren des Zylinderkopfs 3 in Verbindung
stehen kann, so daß durch die Drosselöffnung 103 in die
Federkammer 96 tretendes Öl via das Durchgangsloch 104 in
den Zylinderkopf 3 zurückkehrt. Hierdurch kann an der
Feder 97 abgelagerter Schmutz oder dergleichen durch
dieses Öl abgespült werden, um hierdurch irgendwelche
nachteiligen Effekte durch solchen Schmutz oder
dergleichen auf die Expansion und Kontraktion der Feder 97 zu
vermeiden.
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Eine Leitung 105 ist an das Gehäuse 91 angeschlossen,
die normalerweise mit der Einlaßöffnung 89 in Verbindung
steht und weiter durch ein Solenoidventil 106 an eine
Leitung 107 angeschlossen ist. Die Leitung 107 wiederum
ist an ein Verbindungsloch 108 in der Kappe 93
angeschlossen. Wenn das Solenoidventil 106 offen ist, wird
daher Hydrauliköl der Arbeitsölkammer 95 zugeführt, so daß
die Ventilspule 92 durch den Hydraulikdruck des in die
Arbeitsölkammer 95 eingeführten Öls in einer
Öffnungsrichtung angetrieben wird.
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Die Arbeitskammer 15 ist in einem Oberabschnitt des
Zylinderkopfs 3 vorgesehen und wirkt auch als eine
Ablaufkammer, die ein Entweichen von Arbeitsöl erlaubt. Zum
Zweck der Gewichtsverminderung ist die an der Außenfläche
des Zylinderkopfs 3 angebrachte Fläche des Gehäuses 91 mit
einem Wandausschnittabschnitt versehen, der eine zu der
Arbeitskammer 15 führende offene Kammer 122 bildet.
Darüber hinaus ist eine Lecköldüse 109 in dem Gehäuse 91
vorgesehen, deren Innenende sich in die offene Kammer 122
öffnet, um die Leitung 107 von der Innenseite der
Arbeitsölkammer 95 mit der offenen Kammer 122 zu verbinden.
Die Leckdüse 109 läßt Hydraulikdruck entweichen, der in
der Arbeitsölkammer 95 verbleibt, wenn das Solenoidventil
106 geschlossen wurde.
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Weiter ist das Gehäuse 91 mit einer Bypaßöffnung 102
versehen, die durch die Ringausnehmung 98 nur dann zu der
Auslaßöffnung 90 führt, wenn sich die Ventilspule 92 in
ihrer geschlossenen Stellung befindet. Die Bypaßöffnung
102 öffnet sich in die offene Kammer 122.
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Ein Ölreservoir 115 ist in dem Gehäuse 91 an einer
der Auslaßöffnung 90 gegenüberliegenden Seite der
Ventilspule 92 vorgesehen, die zu einer Innenfläche der
Zylinderbohrung 94 weist und mit der Ausiaßöffnung 90 verbunden
ist. Ein Druckdetektor 110 zum Erfassen des
Hydraulikdrucks in der Auslaßöffnung 90, d.h. in den
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e, ist an dem Gehäuse 91 angebracht und
steht mit dem Ölreservoir 115 in Verbindung. Der
Druckdetektor 110 dient zum Erfassen, ob das Wählventil 69 normal
arbeitet oder nicht.
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Anzumerken ist, daß wenn das Solenoidventil 106 zum
Bewegen der Ventilspule 92 des Wählventils 69 aus einer
Niederhydraulikdruckzufuhrstellung, d.h. der geschlossenen
Stellung, zu einer Hochhydraulikdruckzufuhrstellung, d.h.
der offenen Stellung, geöffnet wird, das Arbeitsöl in der
Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 86 schnell in die
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e fließt. Daher besteht das
potentielle Problem einer vorübergehenden
Hydraulikdruckminderung, der in der Hochhydraulikdruckzufuhrpassage 86
direkt vor dem Wählventil 69 auftritt. Um eine solche
vorübergehende Hydraulikdruckminderung zu verhindern, ist
in einer Stelle direkt vor dem Wählventil 69, d.i. an dem
im wesentlichen horizontalen Passagenabschnitt 86d in der
Mitte der Hochhydraulikdruckzufuhrpassage 86, ein
Passagenabschnitt mit ausreichendem Volumen vorgesehen, so daß
in diesem Abschnitt ein Akkumulatorkammereffekt wirken
kann. Insbesondere bezüglich Fig. 8 ist der
Passagenabschnitt 86d im wesentlichen horizontal in dem Zylinderkopf
3 angeordnet und umfaßt einen erweiterten Abschnitt
größeren Durchmessers 86d&sub1;, der zu dem vertikal
verlaufenden Passagenabschnitt 86c führt, und einen Abschnitt
kleineren Durchmessers 86d&sub2;, der durch einen
Stufenabschnitt an den erweiterten Abschnitt 86d&sub1; angeschlossen
ist. Der erweiterte Abschnitt 86d&sub1; ist so ausgebildet, daß
er ein wesentliches Volumen hat. Der Querschnitt des
Abschnitts kleineren Durchmessers 86d&sub2; ist größer
eingestellt als der des Passagenabschnitts 86c.
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Anzumerken ist, daß das Spiel zwischen der Bohrung 94
in dem Gehäuse 91 und der Ventilspule 92 in dem Wählventil
69 die Arbeitscharakteristiken beeinflußt. Insbesondere,
wie in Fig. 11 gezeigt, ist bei zu kleinem Spiel der
Reibwiderstand zwischen dem Gehäuse 91 und der Ventilspule
92 groß, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit relativ langsam
ist. Wenn andererseits das Spiel zu groß ist, leckt
Arbeitsöl durch den Spielraum, so daß der auf ein Ende der
Ventilspule 92 wirkende Hydraulikdruck gemindert ist, was
zu einer verlangsamten Arbeitsgeschwindigkeit führt.
Demzufolge soll das Spiel in einem Bereich gehalten
werden, der in Fig. 11 mit A bezeichnet ist.
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Der Einfluß des Spiels auf den Hydraulikdruck
stromabwärts des Wählventils 69, d.h. in den älzufuhrpassagen
58i und 58e ist in Fig. 12 für einen Zustand konstant
zugeführten Hydraulikdrucks dargestellt. Wenn das Spiel
eine bestimmte Größe überschreitet, ist der Hydraulikdruck
trotz eines geschlossenen Ventilzustands größer als ein
geringster Änderungsdruck B der
Betriebsmodus-Änderungsmechanismen 26i, 26e.
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Darüber hinaus ist der Einfluß auf den Hydraulikdruck
in die Ölzufuhrpassagen 58i und 58e, der aus einer
Temperaturänderung, d.h. einer Viskositätsänderung des
Arbeitsöls resultiert, für ein Spiel vorgegebener Größe in
Fig. 13 dargestellt, worin der Hydraulikdruck abnimmt,
wenn die Temperatur ansteigt.
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Hiermit ist es im Hinblick auf die in Fig. 11 bis 13
dargestellten Charakteristiken erforderlich, das Spiel mit
steigender Temperatur zu vergrößern, wie in Fig. 14
gezeigt, um die Betriebsgeschwindigkeit bei einer erhöhten
Temperatur zu verbessern, während man jeglichen
Fehlbetrieb bei niedrigerer Temperatur vermeidet. Das heißt, man
muß das Gehäuse 91 aus einem Material machen, dessen
thermischer Ausdehnungskoeffizient größer als der des
Materials der Ventilspule 92 ist. Nach diesem
Gesichtspunkt kann das Gehäuse 91 beispielsweise aus
Aluminiumformguß mit einem linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von 23,1 x 10&supmin;&sup6;/ºC gefertigt sein, während die
Ventilspule 92 beispielsweise aus einem Chrom-Molybdän-
Stahl mit einem linearen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von 10,7 x 10&supmin;&sup6; gefertigt sein kann. Darüber hinaus
ist das Anfangsspiel zwischen dem Gehäuse 91 und der
Ventilspule 92 so eingestellt, daß das Spiel unabhängig
von der Temperaturänderung innerhalb des Bereichs C
variiert, der in Fig. 14 von mit Doppelpunkt
unterbrochenen Linien dargestellt ist, ohne von Bereichen der in
den Fig. 11 bis 13 dargestellten Charakteristiken
abzuweichen.
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Das akzeptable Spiel ändert sich auch in Abhängigkeit von
dem Außendurchmesser der Ventilspule 92, und es kann so
eingestellt sein, daß das Spiel oder der Abstand, mit "d"
in Fig. 15 bezeichnet, zwischen der Innenfläche der
Zylinderbohrung 94 und dem Außendurchmesser der
Ventilspule 92, bezeichnet mit D, in folgender Beziehung stehen
kann: d/D = 0,75 bis 7 x 10&supmin;³.
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Zu Fig. 16. An dem anderen Ende des Zylinderkopfs 3,
d.h. an dem von dem Anbringungsende des Wählventils 69
gegenüberliegenden Ende, öffnen sich in den Enden der
Passagenbildner 72i und 72e an die
Hochdrehzahlschmierpassagen 75i bzw. 75e angeschlossene
Verbindungslöcher 111i und 111e nach unten, und ein Paar
Nuten sind in der Oberfläche des Nockenhalters 29
vorgesehen, die Passagen 112i und 112e zu den
Verbindungslöchern 111i und 111e zwischen den Passagenbildnern 72i und
72e festlegen. Zusätzlich sind Verbindungslöcher 113i und
113e in den Enden der Kipphebelwellen 22i und 22e
vorgesehen, die zu den Ölzufuhrpassagen 58i und 58e führen, und
in dem Zylinderkopf 3 gebildete Passagen 114i und 114e
verbinden diese Verbindungslöcher 113i und 113e mit den
Passagen 112i und 112e durch in dem Nockenhalter 29
gebildete Verengungen 76i und 76e. Somit wird das den
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e zugeführte Öl den
Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e durch die
Verengungen 76i und 76e zugeführt.
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Nun wird der Betrieb dieser Ausführung beschrieben.
Das Schmieröl wird den Niederdrehzahlschmierpassagen 74i
und 74e durch die Ölpassage 77, die Drosselöffnung 79, die
Niederdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 78 und die
gegabelte Ölpassage 80 zugeführt, die alle von den
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismen 26i und 26e
unabhängig sind, und selbst wenn daher der Hydraulikdruck
durch das Wählventil 69 zur Betätigung der
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismen 26i und 26e gesteuert
wird, kann unabhängig von dieser Betätigung ein normaler
konstanter Hydraulikdruck zugeführt werden. Hierdurch wird
das Schmieröl mit stabilisiertem Druck zu
den Gleitkontaktabschnitten zugeführt, die sich zwischen
den Niederdrehzahlnocken 19i, 19e, 20i und 20e und den
Antriebskipphebeln 23i, 23e, 24i und 24e befinden, und zu
den Gleitkontaktabschnitten zwischen den
Hochdrehzahlnokken 21i und 21e und den freien Kipphebeln 25i und 25e
sowie den Nockenlagerabschnitten 18i' und 18e' der
Nokkenweilen 18i und 18e.
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Weil darüber hinaus die Ölpassage 77, die
Niederdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage 78 und die
gegabelte Ölpassage 80 im wesentlichen zentral in
Anordnungsrichtung der Zylinder 2 angeordnet sind, kann die
Schmierölmenge mit einem im wesentlichen gleichförmigen
Fließdruckverlust des Schmieröls zu den
Schmierölauswurflöchern 82i und 82e und den Schmierölzufuhrpassagen 83i
und 83e im wesentlichen ausgeglichen werden.
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Um den Änderungsbetrieb der
Betätigungsmodus-Änderungsmechanismen 261 und 26e vorzusehen, um die
Einlaßventile 10i und die Auslaßventile 10e in einen
Hochdrehzahlbetriebsmodus zu bringen, wird das Wählventil
69 geöffnet, wie in Fig. 17 gezeigt. Insbesondere wird das
Solenoidventil 106 geöffnet, um den Hydraulikdruck zu der
Arbeitsölkammer 95 zuzuführen, der die Ventilspule 92
öffnen läßt, so daß der Hydraulikdruck zu den
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e und zu jeder der Öldruckkammern 56 in
den Ventllbetätigungsmodus-Änderungsmechanismen 26i und
26e geführt wird. Dies läßt die Ventilbetätigungsmodus-
Änderungsmechanismen 26i und 26e so arbeiten, daß die
freien Kipphebel 25 mit den benachbarten Kipphebeln 23 und
24 verbunden werden, so daß die Einlaßventile 10i und die
Auslaßventile 10e in dem Hochdrehzahlmodus geöffnet und
geschlossen werden.
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In diesem Fall wird eine relativ große Arbeitsölmenge
schnell von der Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage
86 zu den Ölzufuhrpassagen 58i und 58e geführt, aber weil
der in der Mitte des Passagenabschnitts 86d vorgesehene
erweiterte Abschnitt größeren Durchmessers 86d&sub1; ein
ausreichendes Volumen hat und die Querschnittsfläche des
Abschnitts kleineren Durchmessers 86d&sub2; größer eingestellt
ist als die des Passagenabschnitts 86c, kann der
Hydraulikdruck sanft zugeführt werden, während ein Pulsieren
verhindert wird, das in dem den Ölzufuhrpassagen 58i und
58e zugeführten Hydraulikdruck erzeugt wird. Während des
Arbeitsölflusses von dem Passagenabschnitt 86c zu dem
Abschnitt größeren Durchmessers 86d&sub1; besteht zusätzlich
die Möglichkeit, daß das Arbeitsöl zum Erzeugen von
Luftblasen expandiert, aber weil der Stufenabschnitt an
der Verbindung zwischen den Abschnitt größeren
Durchmessers 86d&sub1; und dem Abschnitt kleineren Durchmessers 86d&sub2;
gebildet ist, kann man bis zum äußersten jeden Luftfluß zu
dem Wählventil 69 und jegliche Fehlfunktion des
Wählventils 69 als Folge der Gegenwart von Luft vermeiden.
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In dem Hochdrehzahlbetriebsmodus wird das den
Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e zugeführte
Schmieröl durch die Schmierölauswurflöcher 84i und 84e
ausgeworfen, und dies ermöglicht eine ausreichende
Schmierung von insbesondere den Gleitkontaktabschnitten
zwischen den Hochdrehzahlnocken 21i und 21e und den freien
Kipphebeln 15i und 15e auch bei einem erhöhten
Oberflächendruck. Weil darüber hinaus die Größe der
Schmierölauswurflöcher 84i und 84e und der Verengungsgrad der
Verengungen 76i und 76e beide in Abhängigkeit von dem
Abstand zwischen dem Teil, das das in Antwort auf Drehung
der Nockenwellen 18i und 18e verspritzte Schmieröl
zurückwirft, und den Gleitkontaktabschnitten zwischen den
Hochdrehzahlnocken 21i und 21e und den freien Kipphebeln
25i und 25e eingestellt sind, kann man die den oben
beschriebenen Gleitkontaktabschnitten zugeführte
Schmierölmenge im wesentlichen angleichen.
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Wenn das Wählventil 69 zum Umschalten von dem
Niederdrehzahlbetriebsmodus zu dem
Hochdrehzahlbetriebsmodus betätigt wurde, besteht eine gewisse
Zeitverzögerung, bis der Hydraulikdruck in den
Hochdruckschmierpassagen 75i und 75e durch die Verengungen
76i und 76e auf ein Maximum angestiegen ist, und eine
gewisse Zeitverzögerung, bis das Schmieröl durch die
Schmierölauswurflöcher 84i und 84e spritzt. Weil jedoch
die Schmierölauswurflöcher 82i und 82e in den
Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e auch an Stellen
entsprechend den Gleitkontaktabschnitten der
Hochdrehzahlnocken 21i und 21e mit den freien Kipphebeln 25i und
25e angeordnet sind, fehlt den Gleitkontaktabschnitten der
Hochdrehzahlnocken 21i und 21e mit den freien Kipphebeln
25i und 25e auch dann kein Schmieröl, wenn, wie oben
beschrieben, eine gewisse Zeitverzögerung auftritt, weil
das Schmieröl fortdauernd durch die Auswurflöcher 82i und
82e zugeführt wird. Darüber hinaus, wenn das Wählventil 69
geschlossen ist und die einzelnen Stifte 51, 52 und 53 der
Ventilbetätigungsmodus-Änderungsmechanismen 26i und 26e
vorübergehend verriegeltt bleiben, ist während der
Änderung zu einem Zustand des Niederdrehzahlbetriebsmodus der
Flächendruck der Gleitkontaktflächen der
Hochdrehzahlnokken 21i und 21e mit den freien Kipphebeln 25i und 25e
größer als in dem Hochdrehzahlbetriebsmodus, aber auch
während dieser Zeit wird das Schmieröl durch die
Schmierölauswurflöcher 82i und 82e, die zu den
Niederdrehzahlschmierpassagen 74i und 74e führen, zu den
Gleitkontaktabschnitten der Hochdrehzahlnocken 21i und 21e
mit den freien Kipphebeln 25i und 25e ausgeworfen, so daß
sich eine ausreichende Schmierung erhalten läßt.
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Wenn der Öffnungs- und Schließmodus der Einlaßventile
10i und der Auslaßventile 10e von dem
Hochdrehzahlbetriebsmodus zu dem Niederdrehzahlbetriebsmodus zu ändern
ist, wird das Solenoidventil 106 geschlossen. Während
dieses Schließens des Solenoidventils 106 entweicht der
Hydraulikdruck in der Leitung 107 durch die Leckdüse 109,
so daß der Hydraulikdruck in der Arbeitsölkammer 95
schnell abnimmt, und in Antwort darauf wird das Wählventil
69 schnell geschlossen. Wenn weiter das Wählventil 69
geschlossen wird, entweicht der Hydraulikdruck in den
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e durch die Bypaßöffnung 102 in
den Zylinderkopf 3, so daß der Hydraulikdruck in den
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e und in den Hydraulikkammern
56 in den Ventilbetätigungs-Änderungsmechanismen 26i und
26e schnell geringer wird, was zu einer Verbesserung der
Reaktionsgeschwindigkeit der Umschaltung von dem
Hochdrehzahlbetriebsmodus zu dem
Niederdrehzahlbetriebsmodus führt.
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Der Druckdetektor 110 zum Erfassen, ob das Wählventil
69 normal arbeitet oder nicht, d.h. ob der Hydraulikdruck
in den Ölzufuhrpassagen 58i und 58e der erwartete hohe
oder geringe Druck ist, wird darüber hinaus nicht leicht
durch den dynamischen Druck aufgrund des Arbeitsölflusses
beeinflußt, wodurch der Druckdetektor 110 nur den
hydrostatischen Druck korrekt erfassen kann, weil er mit dem
Ölreservoir 115 in Verbindung steht, das an der von der
Ölzufuhröffnung 87 gegenüberliegenden Seite der
Ventilspule 92 in einem Abschnnitt umgekehrten Fließwegs
angeordnet ist, bei dem das Arbeitsöl von dem
Passagenabschnitt 86e der Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassage
86 zu der Ölzufuhröffnung 87 rückwärts fließt.
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Weil das Gehäuse 91 des Wählventils 69 aus einem
Material gebildet ist, das einen größeren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten als den der Ventilspule 92 hat,
ist das Spiel zwischen dem Gehäuse 91 und der Ventilspule
92 bei erhöhter Temperatur relativ groß, so daß die
Arbeitsgeschwindigkeit bei verringertem Reibwiderstand
zwischen dem Gehäuse und der Ventilspule 92 verbessert
werden kann. Andererseits ist bei geringer Temperatur das
Spiel verringert, und daher kann der Leckstrom des
Arbeitsöls durch das Spiel unterdrückt werden, wodurch man
eine Zufuhr von Überschußarbeitsöl zu den Ölzufuhrpassagen
58i und 58e unabhängig vom Ventilschließzustand und
hierdurch jeglichen Fehlbetrieb verhindern kann.
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Wenn man das Verhältnis d/D des Spielabstands
zwischen der Innenfläche der Zylinderbohrung 94 und der
Außenfläche der Ventilspule 92 in dem Wählventil 69
relativ zu dem Außendurchmesser der Ventilspule 92 durch
Werte auf der Abszisse eines Graphs darstellt und die
Arbeitsgeschwindigkeit des Wählventils 69 durch Werte auf
der Ordinate darstellt, ergibt sich die Beziehung zwischen
dem Verhältnis d/D und der Arbeitsgeschwindigkeit des
Wählventils 69 gemäß Darstellung in Fig. 18. Wie aus Fig.
18 ersichtlich, ist bei kleinerem Verhältnis d/D die
Arbeitsgeschwindigkeit relativ langsam, weil der
Reibwiderstand zwischen dem Gehäuse 91 und der Ventilspule 92
größer ist. Wenn andererseits das Verhältnis d/D ansteigt,
leckt Arbeitsöl durch das Spiel zwischen der Innenfläche
der Zylinderbohrung 94 und der Außenfläche der Ventilspule
92, so daß der auf ein Ende der Ventilspule 92 wirkende
Hydraulikdruck abnimmt, was zu einer langsameren
Arbeitsgeschwindigkeit führt. Die Arbeitsgeschwindigkeit des
Wählventils 69 darf maximal 0,1 Sekunden dauern. Die von
den Erfindern durchgeführten Experimente zeigten, daß,
wenn die maximale Betriebsgeschwindigkeit 0,1 Sekunden
oder weniger war, das Verhältnis d/D in einem Bereich von
0,75 bis 7 x 10&supmin;³ lag.
-
Demzufolge kann man durch Setzen des Verhältnisses
d/D in einem Bereich von 0,75 bis 7 x 10&supmin;³ die
Arbeitsgeschwindigkeit des Wählventils 69 auf einem hohen Pegel von
weniger als 0,1 Sekunden halten, und dementsprechend
erhält man einen schnellen Hydraulikänderungsbetrieb der
Ventilbetätigungsänderungsmechanismen 26i und 26e, was zu
einer Verbesserung der Reaktionscharakteristik beiträgt.
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Weil darüber hinaus nur eine der Niederdrehzahl-
Hydraulikdruckzufuhrpassagen 78 und nur eine der
Hochdrehzahl-Hydraulikdruckzufuhrpassagen 86 erforderlich
ist, ist die Herstellung des Zylinderkopfs 3 extrem
vereinfacht. Weil weiter das Wählventil 69 an der einen
Endfläche des Zylinderkopfs 3 angebracht ist, ist die
Anbringungsstruktur vereinfacht. Weil weiter die
Ölzufuhrpassagen 58i und 58e zur ölzufuhr sowohl zu den
Ventilbetriebsmodus-Änderungsmechanismen 26i und 26e als
auch zu den Hochdrehzahlschmierpassagen 75i und 75e
verwendet sind, braucht man keine zusätzlichen
Ölzufuhrleitungen in dem Zylinderkopf 3 vorzusehen, und dies
ermöglicht eine effiziente Ölzufuhr, während man eine
Erhöhung der Anzahl der Teile und der Anzahl von
Herstellungsschritten vermeidet.
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Figuren 19 und 20 illustrieren eine andere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei Teile, die ähnlichen
Teilen der zuvor beschriebenen Ausführung entsprechen, mit
den gleichen Bezugszeichen versehen sind und im Detail
nicht noch einmal beschrieben werden.
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Ein Entlastungsventil 130 ist in dem Gehäuse 91 des
Wählventils 69 angeordnet und läßt sich öffnen, wenn der
Hydraulikdruck in der Bypaßöffnung 102 größer als ein
vorgegebener Wert ist. Insbesondere umfaßt das Gehäuse 91
eine Ventilkammer 116, die zwischen der Bypaßöffnung 102
und einer Außenfläche des Gehäuses 91 vorgesehen ist,
welche mit der Arbeitskammer 15 an einem oberen Abschnitt
in dem Zylinderkopf 3 in Verbindung steht. Das
Entlastungsventil 130 umfaßt eine Entlastungsventilkugel 117,
die in der Ventilkammer 116 zum Schließen des Außenendes
der Bypaßöffnung 102 vorgesehen ist, und eine
Kompressionsfeder 119, die zwischen einem Haltering 118, der in
eine Innenfläche der Ventilkammer 116 nahe dem Außenende
eingepaßt ist, und der Ventilkugel 117 angebracht ist. Das
Entlastungsventil 130 läßt sich öffnen, wenn der
Hydraulikdruck in der Bypaßöffnung 102 einen vorgegebenen
Pegel überschreitet, der durch die Federkraft der Feder
119 bestimmt ist.
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Wenn bei dieser Ausführung das Wählventil 69 sich in
einem geschlossenen Zustand befindet, stehen die
Ölzufuhrpassagen 58i, 58e mit der Bypaßöffnung 102 in
Verbindung, und wenn der Hydraulikdruck in der Bypaßöffnung 102
einen vorgegebenen Wert überschreitet, öffnet das
Entlastungsventil 130. Dies läßt den Hydraulikdruck in den
Ölzufuhrpassagen 58i, 58e durch die Bypaßöffnung 102 und
das Entlastungsventil 130 in die Arbeitskammer 15
entweichen, so daß der Hydraulikdruck in den Ölzufuhrpassagen
58i, 58e und somit in der Hydraulikkammer 56 in den
Betriebsmodus-Änderungsmechanismen 26i, 26e schnell
abnimmt, was zu einer Verbesserung der
Reaktionsgeschwindigkeit beim Umschalten vom Hochdrehzahlbetriebsmodus zum
Niederdrehzahlbetriebsmodus führt. Weil darüber hinaus das
Ablaßventil 130 schließt, wenn der Hydraulikdruck in der
Bypaßöffnung 102 und somit in den Ölzufuhrpassagen 58i,
58e auf einen in Abhängigkeit von der Feder 119
vorbestimmten Pegel abnimmt, fällt der Hydraulikdruck in den
Ölzufuhrpassagen 58i, 58e nicht auf null ab, sondern wird
indessen bei einem konstanten geringeren Pegel gehalten.
Wenn daher der Hydraulikdruck wieder in die
Ölzufuhrpassagen 58i, 58e zum Erhöhen des Hydraulikdrucks darin zum
Umschalten zu dem Hochdrehzahlbetriebsmodus geführt wird,
kann man einen höheren Hydraulikdruckzustand schnell
erreichen, woraus sich eine Verbesserung der
Reaktionsgeschwindigkeit ergibt.