DE69105721T2

DE69105721T2 - Ventilsteuervorrichtung.

Info

Publication number: DE69105721T2
Application number: DE69105721T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen; Clive Dopson
Original assignee: Group Lotus PLC
Current assignee: Group Lotus PLC
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2011-02-16
Also published as: EP0515520A1; CA2075960C; US5345904A; EP0620360A2; DE69105721T3; DE69105721D1; CA2075960A1; EP0515520B1; ES2068571T3; JP2563713B2; JPH05508205A; ES2068571T5; EP0620360A3; US5287830A; KR960007963B1; EP0515520B2; BR9106006A; WO1991012413A1; KR920703971A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuereinrichtung zum Steuern der Einlaß- und Auslaßventile eines Verbrennungsmotors.
Verbrennungsmotore für die Verwendung zum Beispiel in Fahrzeugen müssen imstande sein, bei verschiedenen Motordrehzahlen und Belastungen zu laufen. Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Einlaß- und Auslaßventile muß eingestellt werden, um die abgegebene Leistung und den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors über einen angemessenen Drehzahl- und Lastbereich zu optimieren.
Zum Beispiel ist es im allgemeinen wünschenswert, in einem mehrventiligen Hochleistungs-Viertakt-Ottomotor, der für den Betrieb mit hohen Motordrehzahlen konstruiert ist, Elemente, beispielsweise Nocken, zur Steuerung des Öffnens der Einlaßventile vorzusehen, die vorzugsweise eine lange Ventilöffnungsperiode haben, uin die während der Ansaugtakte des Verbrennungsmotors in die Brennkammern eingezogene Brennstoffüllung auf ein Höchstmaß zu bringen. Das hat den Vorteil, daß der Füllungskoeffizient des Verbrennungsmotors verbessert wird, wodurch sich die maximal abgegebene Leistung und das maximal abgegebene Drehmoment des Verbrennungsmotors erhöht.
Wenn jedoch ein solcher Verbrennungsmotor bei Drehzahlen unter derjenigen betrieben wird, bei welcher die größte Leistung entwickelt wird, kann etwas von der Brennstoffüllung, die beim Ansaugtakt in jede Brennkammer eingezogen wird, durch das Ventil hindurch zurückgedrückt werden, bevor es schließt, da die Einlaßventile für einen relativ langen Zeitabschnitt geöffnet sind. Dieser Effekt verringert deutlich den Füllungskoeffizienten und folglich die Leistung des Verbrennungsmotors. Er verursacht außerdem unstabilen Motorleerlauf und unstabilen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen, und macht es auch schwieriger, die Abgasemissionen zu regeln.
Es ist deshalb wünschenswert, zusätzlich einen Ventilsteuermechanismus nur zur Verwendung für niedrige Motordrehzahlen vorzusehen, der eine relativ kurze Steuer- oder Öffnungsperiode aufweist.
Es hat bereits eine Anzahl von Vorschlägen für variierbare Ventilsteuervorrichtungen gegeben, in denen Mittel zur Veränderung der Ventilöffnungsdauer in einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind.
Im US-Patent Nr. 4 727 831 wird zum Beispiel ein Paar benachbarter Ventile init Hilfe von Kipphebelachsen und Nocken gesteuert, um gemeinsam zu wirken. Die beiden Ventile werden von der Nockenwelle normalerweise durch zwei Niedrigdrehzahl-Nocken (d.h. Nocken, die die Öffnung der Ventile für eine kurze Dauer bewirken) gesteuert, die für jedes Ventil auf getrennte Ventilkipphebel mit Stößelstange wirken. Zwischen den beiden vorher erwähnten Ventilkipphebeln mit Stößelstange ist aber ein dritter Ventilkipphebel mit Stößelstange eingebaut und eingerichtet, der durch einen Hochdrehzahl-Nocken (d.h. ein Nocken, der das Öffnen für eine lange Dauer bewirkt) gesteuert wird. Wenn es erwünscht ist, die Ventile über den Hochdrehzahl-Nocken zu steuern, wird der dritte Ventilkipphebel mit Stößelstange mit den anderen beiden Ventilkipphebeln mit Stößelstange verbunden, so daß beide Ventile über den dritten Ventilkipphebel mit Stößelstange gesteuert werden.
Im US-Patent Nr. 4 475 489 wird ein Ventil entweder durch einen ersten Ventilkipphebel mit Stößelstange, der von einem Hochdrehzahl-Nocken bewegt wird, oder durch einen zweiten Ventilkipphebel gesteuert, der von einem Niedrigdrehzahl-Nocken bewegt wird, und es ist ein Mittel vorgesehen, um die beiden Ventilkipphebel mit Stößelstange zwischen Betriebs- und Ruhestellungen zu bewegen, wodurch das Ventil von dem einen oder dem anderen Ventilkipphebel mit Stößelstange gesteuert wird. Es gibt zwischen der Hochdrehzahl- Position und der Niedrigdrehzahl-Position eine Überdeckung, wo beide Ventilkipphebel mit Stößelstange das Ventil steuern, um das Problem zu überwinden, das bei den dazwischenliegenden Positionen auftreten wird, wenn es keine Überdekkung beider Ventilkipphebel mit Stößel gibt, bei denen ein unerwünschter Stoß zwischen dem Ventil und den Ventilkipphebeln mit Stößelstange stattfindet.
Im US-Patent Nr. 4 690 110 wird auch ein Ventilsteuersystem dargestellt, in dem ein Ventil durch einen ersten Ventilkipphebel mit Stößelstange, der durch einen Hochdrehzahl- Nocken bewegt wird, oder einen zweiten Ventilkipphebel gesteuert wird, der durch einen Niedrigdrehzahl-Nocken bewegt wird. Der zweite Ventilkipphebel mit Stößelstange wirkt direkt auf das gesteuerte Ventil, der erste Ventilkipphebel kann aber nur auf das gesteuerte Ventil über den zweiten Ventilkipphebel wirken. Ein Plunger, der an den zweiten Ventilkipphebel anstößt, ist in einer Bohrung im ersten Ventilkipphebel eingebaut. Ein Verriegelungsmittel ist zum Einrasten des Plungers am ersten Ventilkipphebel vorgesehen. Wenn der Plunger am ersten Ventilkipphebel eingerastet ist, schwenken die Ventilkipphebel gemeinsam, und das gesteuerte Ventil wird von dem Hochdrehzahl-Nocken angetrieben. Wenn sich der Plunger in der Bohrung frei bewegen kann, dann können die Ventilkipphebel relativ zueinander frei schwenken, und das gesteuerte Ventil wird durch den Niedrigdrehzahl-Nocken angetrieben.
In der europäischen Patentanmeldung Nr 91 904 941.2 der Anmelderin wird ein Ventil durch ein Paar Ventilkipphebel gesteuert, die durch Hochdrehzahl- oder Niedrigdrehzahl- Nockenelemente in einen direkten oder indirekten Eingriff bewegbar sind. Mit einer Verriegelungsanordnung mit Hydraulikkolben kann für eine Hochdrehzahl-Steuerung des Ventils ein Nockenfolger, der an einem der Ventilkipphebel montiert ist, in Eingriff mit einem Hochdrehzahl-Nocken bewegt werden. Wenn dieser Ventilkipphebel zurückgehalten wird, befindet sich der auf dem anderen Ventilkipphebel montierte Nockenfolger zur Schaffung einer Niedrigdrehzahl-Steuerung allein in Eingriff mit einem unterschiedlichen Profil des Nockens.
Die GB-A-2 017 207 beschreibt einen variierbaren Ventilsteuermechanismus mit einem kegelförmigen Finger, der in unterschiedlichen Stellungen bewirkt, daß unterschiedliche Profile von Nockenelementen in Eingriff kommen und den am Ventil angebauten Nockenfolger direkt oder indirekt steuern.
Die GB-A-2 185 784 beschreibt ein Ventilbetätigungssystem für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, der eine Nockenwelle mit einer Vollhub-Nockenscheibe und entweder einer Niedrighub-Nockenscheibe oder einem kreisförmigen Nocken aufweist, der daran zu gemeinsainer Drehung angebaut ist. Ein erster Ventilkipphebel steht in Eingriff mit der Vollhub-Nockenscheibe, und ein zweiter Ventilkipphebel steht mit der Niedrighub-Nockenscheibe in Eingriff. Ein Zapfen erstreckt sich von einem Ventilkipphebel zum anderen, um die Ventilkipphebel zu gemeinsamer Bewegung zu verriegeln. Wenn die Ventilkipphebel nicht aneinander verriegelt sind, dann wird kein Hub oder Niedrighub auf das durch das System gesteuerte Ventil übertragen. Wenn die Ventilkipphebel aneinander verriegelt sind, dann wird auf das durch das Ventilbetätigungssystem gesteuerte Ventil der Vollhub übertragen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, der einen in einem Zylinder verschiebbar eingebauten Kolben und Ventileinrichtungen für den Zylinder aufweist, wobei die Ventilsteuereinrichtung enthält:
Nockenanordnung, die eine drehbare Nockenwelle mit einem ersten Nockenelement und einem zweiten Nockenelement umfaßt, das ein zum ersten Nockenelement unterschiedliches Profil aufweist, Mittel zur Übertragung einer hin- und hergehenden Bewegung von der Nockenanordnung auf das Ventilelement, wobei diese Vorrichtung ein erstes Nok-kenfolgeelement aufweist, das mit dem Ventilelement in Eingriff steht, und ein zweites Nockenfolgeelement, das relativ zu dem ersten Nockenfolgeelement bewegbar ist, und Verriegelungsmittel, mit denen die Nockenfolgeelemente zu gemeinsamer Bewegung verbindbar sind; wobei das Ventilelement durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des ersten Nokkenelements folgende erste Nockenfolgeelement gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente nicht verbunden sind, und das Ventilelement durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des zweiten Nockenelements folgende zweite Nokkenfolgeelement gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nockenfolgeelement die Form eines Innenelements hat, das in einer Bohrung im zweiten Nockenfolgeelement gelagert ist, wobei das erste Nockenfolgeelement in der Bohrung entlang der Bohrungsachse relativ zu dem zweiten Nockenfolgeelement verschiebbar beweglich ist, wenn die Nockenfolgeelemente nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.
Zur Anpassung von unterschiedlichen Drehzahlen und Belastungen des Verbrennungsmotors ist es somit möglich, zwischen einem Nocken und einem weiteren zu schalten.
Vorzugsweise ist das zweite Nockenfolgeelement in einer Bohrung verschiebbar, wenn es in Gebrauch ist.
Vorzugsweise ist das zweite Nockenfolgeelement im allgemeinen zylindrisch und hat im allgemeinen eine zylindrische durchgehende Bohrung, und das erste Nockenfolgeelement ist im allgemeinen ein zylindrisches Bauteil, das in der zylindrischen Bohrung des zweiten Nockenfolgeelements angeordnet ist.
Vorzugsweise weist das Verriegelungsmittel ein Verriegelungelement auf, das im zweiten Nockenfolgeelement zwischen einer ersten Position, in der die Nockenfolgeelemente nicht verbunden sind, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der das Verriegelungelement zur Verbindung der beiden Nokkenfolgeelemente mit einem abgesetzten Durchmesser des ersten Nockenfolgeelements in Eingriff steht.
Vorzugsweise stößt die untere Kante nur des ersten Nockenfolgeelements direkt an die Oberseite der gesteuerten Ventileinrichtung an, wodurch das zweite Nockenfolgeelement keine Berührung mit den gesteuerten Ventilelementen hat und keine Bewegung auf diese überträgt, wenn die Nokkenfolgeelemente unverbunden sind.
Vorzugsweise weist die Ventilsteuereinrichtung des weiteren ein hydraulisches Einrast-Einstellelement auf, das zwischen dem Ventilelement und dem ersten Nockenfolgeelement sitzt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stoßen das erste und zweite Nockenfolgeelement jedes jeweils direkt an das erste und das zweite Nockenelement der drehbaren Nockenwelle an.
Vorzugsweise sind Betätigungselemente vorgesehen, um die Verriegelungsmittel für unterschiedliche Geschwindigkeiten und Belastungen des Verbrennungsmotors in und außer Wirkung zu setzen, wobei die Betätigungselemente manuell oder automatisch betätigbar sind.
Vorzugsweise sind die Nockenfolgeelemente bei höheren Motordrehzahlen verbunden, um die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors zu verbessern.
Vorzugsweise weist das Verriegelungsmittel ein Verriegelungelement auf, das in dem zweiten Nockenfolgeelement bewegbar ist und durch ein Federmittel in einer nicht eingerasteten Position zurückgehalten wird. Das Verriegelungsmittel weist vorzugsweise ein Verriegelungelement auf, das in dem zweiten Nockenfolgeelement bewegbar ist und durch Fluiddruck in einer nicht eingerasteten Position zurückgehalten wird, und das vorzugsweise eine Kurvenfläche hat, die ausgebildet ist, um in einer eingerasteten Position mit einer Komplementärfläche des ersten Nockenfolgeelements zusammenzuwirken.
Vorzugsweise wird das Verriegelungelement mit Hilfe von Fluiddruck aus einer nicht eingerasteten Position in eine eingerastete Position bewegt.
Vorzugsweise weist das erste Nockenfolgeelement einen abgesetzten Abschnitt auf, und das Verriegelungelement steht mit dem abgesetzten Abschnitt in Eingriff, um das erste und das zweite Nockenfolgeelement zu verbinden.
Vorzugsweise wird das erste Nockenfolgeelement mit dem ersten Nockenelement durch Federmittel in Eingriff gehalten, und das zweite Nockenfolgeelement ist vorzugsweise durch Federmittel zu dem zweiten Nockenelement hin vorgespannt, wobei das Federmittel vorzugsweise das zweite Nockenfolgeelement in Eingriff mit dem zweiten Nockenelement hält, wenn die Nockenfolgeelemente nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ventilsteuereinrichtung zusätzlich ein drittes Nockenfolgeelement auf, das zwischen dem ersten Nockenfolgeelement und dem ersten Nockenelement sitzt, um dazwischen einen indirekten Eingriff zu schaffen. Das dritte Nockenfolgeelement wird vorzugsweise durch Federmittel mit dem ersten Nockenelement in Eingriff gehalten.
Vorzugsweise weist die Ventilsteuereinrichtung weiter ein hydraulisches Verriegelungs-Einstellelement auf, das zwischen dem Ventil und dem ersten Nockenfolgeelement angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Betriebsart der Ventilsteuereinrichtung gibt es einen Spalt zwischen dem ersten Nockenfolgeelement und dem ersten Nockenelement während des Zeitabschnitts, in welchem der zweite Nockenfolger in Eingriff mit dem Hubabschnitt des zweiten Nockenelements steht, wenn das zweite Nockenfolgeelement in Eingriff mit dem ersten Nockenfolgeelement verbunden ist.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung einen Verbrennungsmotor vor, der eine Ventilsteuereinrichtung aufweist, wie sie vorstehend beschrieben wurde.
Jedes Einlaßventil des Motors wird vorzugsweise durch die Ventilsteuereinrichtung gesteuert.
In einem dritten Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Erfindung eine Ventilsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor vor, der einen in einem Zylinder verschiebbar eingebauten Kolben und Ventileinrichtungen für den Zylinder aufweist, wobei die Ventilsteuereinrichtung enthält, eine drehbare Nockenwelle mit einem Nockenelement und einem Nokken mit kreisförmigem, axialen Querschnitt,
Mittel zum Übertragen einer hin- und hergehenden Bewegung von diesem Nockenelement auf die Ventileinriichtung, wobei dieses Mittel ein erstes Nockenfolgeelement in Eingriff mit der Ventileinrichtung und ein zweites Nockenfolgeelement aufweist, das relativ zu dem ersten Nockenfolgeelement bewegbar ist, und
Verriegelungsmittel, das es erlaubt, diese Nockenfolgeelemente so zu verbinden, daß sie sich gemeinsam bewegen, wobei
das Ventileinrichtung durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des Nockens mit kreisförmigem Querschnitt folgende erste Nockenfolgeelement gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente ebenso nicht verbunden sind, und die Ventileinrichtung durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des Nockenelements folgende zweite Nockenfolgeelement gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nockenfolgeelement die Form eines Innenbauelements hat, das in eine Bohrung im zweiten Nockenfolgeelement eingesetzt ist, wobei das erste Nockenfolgeelement in der Bohrung längs der Bohrungsachse relativ zum zweiten Nockenfolgeelement verschiebbar beweglich ist, wenn die Nockenfolgeelemente nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.
Vorzugsweise ist das zweite Nockenfolgeelement in einer Bohrung verschiebbar, wenn es in Gebrauch ist.
Vorzugsweise ist das zweite Nockenfolgeelement im allgemeinen zylindrisch und weist eine im allgemeinen zylindrische durchgehende Bohrung auf, und das erste Nockenfolgeelement ist im allgemeinen ein zylindrisches Bauteil, das in der zylindrischen Bohrung des zweiten Nockenfolgeelements sitzt.
Ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielshalber mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Ventilstößel- und Ventilanordnung für einen Verbrennungsmotor;
Fig. 2 eine vertikale Ansicht im Schnitt der Ventilstößel- und Ventilanordnung von Fig. 1;
Fig. 3 eine seitliche Vorderansicht im Schnitt von zwei der benachbarten Ventilstößel- und Ventilanordnungen von Fig. 1 in unterschiedlichen Lagen;
Fig. 4 eine zu der in der Fig. 1 dargestellten alternative Ventilstößel- und Ventilvorrichtung;
Fig. 5 und 6 Ansichten von einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine weitere, zur Vorrichtung der Fig. 1 alternative, Ventilstößel- und Ventilanordnung.
Ein Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) hat eine Anzahl von Kolben, die in einer Anzahl von Zylindern in einem Zylinderblock (13) verschiebbar eingebaut sind, von dem ein Teil in der Fig. 1 dargestellt ist. Jeder Zylinder hat einen Ansaug- und Auslaßkanal (5) und ein Einlaß- und Auslaßventil (10), das zum Öffnen oder Schließen der Kanäle bewegbar ist.
Es ist klar, daß die Erfindung sowohl auf das Einlaßventil als auch auf das Auslaßventil angewendet werden kann, und obwohl in der folgenden Beschreibung nur ein einzelnes Ventil angesprochen und beschrieben ist, sollte erkannt werden, daß sie sich auch auf eines oder mehrere Einlaß- und/oder Auslaßventile beziehen kann.
Mit Bezug auf die Fig. 1 ist dort ein Ventil 10 mit einem Kopf 11 dargestellt, das in axialer Richtung zum Abdichten des Kanals 5 bewegbar ist. Das Ventil 10 ist in einer Bohrung 12 im Zylinderblock 13 verschiebbar eingebaut und führt durch eine Vertiefung 14. In der Vertiefung 14 ist um das Ventil 10 herum eine Feder 15 angeordnet, deren eines Ende auf einer unteren Oberfläche der Vertiefung 14 aufsitzt, und deren anderes Ende in einem am Ventil 10 angesetzten Bund 16 angeordnet ist, um das Ventil 10 im allgemeinen in eine Richtung nach oben vorzuspannen.
Am oberen Ende des Ventils 10 ist eine Ventilstößelanordnung 18 aufgesetzt. Die Ventilstößelanordnung 18 weist einen koaxialen inneren Ventilstößel 20 und einen äußeren Ventilstößel 21 auf. Der innere Ventilstößel wird auf einem hydraulischen Einrast-Einstellelement 22 von bekanntem Typ getragen, das seinerseits auf dem oberen Ende des Ventils 10 getragen wird. Die Ventilstößelanordnung 18 ist in einer Bohrung 19 verschiebbar eingebaut, die sich von der Vertiefung 14 zur oberen Fläche des Zylinderblocks 13 erstreckt. Über der oberen Fläche des Zylinderblocks 13 kann eine Zylinderkopfabdeckung positioniert und befestigt sein.
Über dem Zylinderblock 13 ist eine auf gewöhnliche Art und Weise antreibbare, drehbare Nockenwelle 30 angeordnet, die ein Paar äußerer Nocken 26 aufweist, zwischen denen ein mittlerer Nocken 23 angeordnet ist. Der mittlere Nocken 23 hat ein Profil, das zur Optimierung der Nutzleistung des Verbrennungsmotors über einen ausgewählten Abschnitt des Motordrehzahl- und Lastbereichs ausgelegt ist. Obwohl der mittlere Nocken 23 mit einer im wesentlichen exzentrischen Form dargestellt wird, ist es beabsichtigt, daß dieser Nokken eine runde Form haben kann, die eine Deaktivierung des Ventils erlaubt, während es durch diesen Nocken gesteuert wird. Die äußeren Nocken 26 haben zueinander ein im wesentlichen identisches Profil und sind zur Optimierung der Nutzleistung des Verbrennungsmotors über einen weiteren Abschnitt des Motordrehzahl- und Lastbereichs ausgelegt.
Die Nockenwelle 30 ist so angeordnet, daß bei Bedingungen mit niedrigen Drehzahlen eine obere Fläche 20a des inneren Ventilstößels 20 durch den mittleren Nocken über den Folgefinger 24 bewegt wird. Die obere Fläche 21a des äußeren Ventilstößels 21 wird mit Hilfe einer Feder 25, die um die Feder 15 herum positioniert und an einem Ende in Ausnehmungen 32 im unteren Ende der Fläche des äußeren Ventilstößels 21 sitzt, mit den äußeren Nocken 26 in Berührung gehalten. Die Feder 25 wird mit ihrem unteren Ende auf der unteren Oberfläche der Vertiefung 14 getragen.
Eine Auswahl des Nockenprofils wird erzielt entweder durch Verbinden des inneren Ventilstößels 20 und des äußeren Ventilstößels 21, so daß sie sich gemeinsam bewegen, was es ermöglicht, daß der äußere Ventilstößel 21 und die äußeren Nocken 26 das Ventil 10 steuern, oder durch Trennen des inneren Ventilstößels 20 und des äußeren Ventilstößels 21, was es ermöglicht, daß der innere Ventilstößel 20 und der innere Nocken 23 das Ventil 10 steuern.
Ein Art diese Verbindung zu erzielen besteht durch die Verwendung von Einrastzapfen 27, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellt sind. Die Einrastzapfen 27 verschieben sich in querliegenden Bohrungen 28 im äußeren Ventilstößel 21 und können in einem abgesetzten Durchmesser 29 auf dem inneren Ventilstößel 20 in Eingriff kommen, während der Nocken 23 sich auf seinem Grundkreis befindet, d.h. während das Ventil 10 geschlossen ist.
Während des deaktivierten Zustands befinden sich die Einrastzapfen 27 in ihrer zurückgehaltenen Stellung, wie es im linken Abschnitt der Fig. 3 dargestellt ist. Die Zapfen 27 können in dieser Stellung entweder durch eine Rückstellfeder 37 oder einen Öldruck auf die nach innen gerichteten Flächen gehalten werden. Mit den Zapfen in dieser Stellung gibt es keine Verbindung zwischen dem inneren Ventilstößel 20 und dem äußeren Ventilstößel 21. Da sich der äußere Ventilstößel 21 gegen die Feder 25 bewegt, wird das Ventil 10 nur durch den inneren Ventilstößel 20 über den mittleren Nocken 23 gesteuert, der sich auf den Folgefinger 24 stützt.
Im aktivierten Zustand werden die Einrastzapfen 27 durch einen hydraulischen Öldruck auf ihre äußeren Flächen nach innen gedrückt, der durch eine Zuführleitung 35 erzeugt wird. Der Öldruck muß ausreichend sein, um die Federkraft oder den Öldruck auf die Innenfläche der Einrastzapfen 27 zu überwinden. In dieser Stellung stehen die Einrastzapfen 27 in Eingriff mit dem abgesetzten Durchmesser 29 auf dem inneren Ventilstößel 20, der somit eine Antriebsverbindung zwischen dem inneren Ventilstößel 20 und dem äußeren Ventilstößel 21 bildet.
Wegen des Unterschieds in den Radien des äußeren und des inneren Nockens, senken sich nur die äußeren Nocken 26 auf die Oberfläche 21a des äußeren Ventilstößels 21, während es zwischen dem inneren Ventilstößel 20 und dem mittleren Nokken 23 einen Spalt gibt. Wenn beide Ventilstößel 20, 21 gezwungen werden, sich gemeinsam zu bewegen, regelt das große Profil des äußeren Nockens 26 die Bewegung des Ventils 10. In dieser Lage wird der Folgefinger 24 durch eine Feder 38 in Berührung mit dem mittleren Nockenprofil 23 gehalten.
Die Fig. 4 veranschaulicht eine alternative Anordnung, in welcher der innere Ventilstößel 20 eher direkt durch den mittleren Nocken 23 als über den Folgefinger 24 angetrieben wird. Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen noch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel, wo der innere Ventilstößel 20 direkt durch den mittleren Nocken 23 angetrieben wird, in welchem der innere Ventilstößel 20 eine unterschiedliche Form zu der in der Fig. 4 gezeigten aufweist.
Die Fig. 7 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem das Hydraulikelement 22 durch ein herkömmliches Abstandsstück 40 ersetzt ist, so daß der mittlere Ventilstößel 20 direkt auf das Ventil 10 wirkt.

Claims

1. Ventilsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen in einem Zylinder verschiebbar eingebauten Kolben und Ventilelemente (10, 11) für den Zylinder hat, wobei die Ventilsteuereinrichtung aufweist:

eine Nockenanordnung (23, 26, 30), die eine drehbare Nockenwelle (30) mit einem ersten Nockenelement (23) und einem zweiten Nockenelement (26) umfaßt, das ein zum ersten Nockenelement (23) unterschiedliches Profil aufweist,

Mittel zur Übertragung einer hin- und hergehenden Bewegung von der Nockenanordnung (23, 26, 30) auf das Ventilelement (10, 11), wobei diese Vorrichtung ein erstes Nokkenfolgeelement (20) aufweist, das mit dem Ventilelement (10, 11) in Eingriff steht, und ein zweites Nockenfolgeelement (21), das relativ zu dem ersten Nockenfolgeelement (20) bewegbar ist, und

Verriegelungsmittel (27), mit denen die Nockenfolgeelemente (20, 21) zu gemeinsamer Bewegung verbindbar sind;

wobei das Ventilelement (10, 11) durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des ersten Nockenelements (23) folgende erste Nockenfolgeelement (20) gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht verbunden sind, und das Ventilelement (10, 11) durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des zweiten Nockenelements (26) folgende zweite Nockenfolgeelement (21) gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nockenfolgeelement (20) die Form eines Innenelements hat, das in einer Bohrung im zweiten Nockenfolgeelement (21) gelagert ist, wobei das erste Nockenfolgeelement (20) in der Bohrung entlang der Bohrungsachse relativ zu dem zweiten Nockenfolgeelement (21) verschiebbar beweglich ist, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.

2. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Nockenfolgeelement (21) in Betrieb in einer Bohrung verschiebbar ist.

3. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das zweite Nockenfolgeelement (21) im allgemeinen zylindrisch ist und im allgemeinen eine zylindrische durchgehende Bohrung hat und das erste Nockenfolgeelement (20) im allgemeinen ein zylindrisches Bauteil ist, das in der zylindrischen Bohrung des zweiten Nockenfolgeelements (21) angeordnet ist.

4. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verriegelungsmittel ein Verriegelungselement (27) aufweist, das in dem zweiten Nockenfolgeelement (21) zwischen einer ersten Position, in der die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht verbunden sind, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der das Verriegelungselement (27) zur Verbindung der beiden Nockenfolgeelemente (20, 21) in Eingriff mit einem abgesetzten Durchmesser (29) steht.

5. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die untere Kante nur des ersten Nockenfolgeelements (20) direkt an die Oberseite des gesteuerten Ventilelements (10, 11) anstößt, wodurch das zweite Nockenfolgeelement (21) keine Berührung mit dem gesteuerten Ventilelement (10, 11) hat und keine Bewegung auf dieses überträgt, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) unverbunden sind.

6. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter ein hydraulisches Einrast-Einstellelement (22) aufweist, das zwischen dem Ventilelement (10, 11) und dem ersten Nockenfolgeelement (20) sitzt.

7. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Nockenfolgeelement (20) und das zweite Nockenfolgeelement (21) jedes jeweils direkt an das erste Nockenelement (23) und das zweite Nockenelement (26) der drehbaren Nockenwelle (30) anstößt.

8. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das weiter ein drittes Nockenfolgeelement (24) aufweist, das zwischen dem ersten Nockenfolgeelement (20) und dem ersten Nockenelement (23) sitzt, um dazwischen einen indirekten Eingriff zu schaffen.

9. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 8, in der das dritte Nockenfolgeelement (24) durch Federmittel (38) mit dem ersten Nockenelement (23) in Eingriff gehalten wird.

10. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ein drittes Nockenelement (26) auf der Nokkenwelle (30) aufweist, das dasselbe Profil wie das zweite Nockenelement (26) hat und auf der dem zweiten Nockenelement (26) entgegengesetzten Seite des ersten Nockenelements (23) vorgesehen ist, wobei das zweite Nockenfolgeelement (21) mit den Profilen sowohl des zweiten Nockenelements (26) und als auch des dritten Nockenelements (26) in Eingriff steht und ihnen folgt.

11. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in der Betätigungselemente (35) vorgesehen sind, um die Verriegelungsmittel (27) für unterschiedliche Geschwindigkeiten und Belastungen des Motors in und außer Wirkung zu setzen.

12. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 11, in der die Betätigungselemente (35) manuell oder automatisch betätigbar sind.

13. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in der das erste Nockenfolgeelement (20) und das zweite Nockenfolgeelement (21) bei höheren Drehzahlen verbunden werden, um die Leistungsfähigkeit des Motors zu verbessern.

14. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in der die Verriegelungsmittel ein Verriegelungselement (27) aufweisen, das in dem zweiten Nockenfolgeelement (21) bewegbar ist und durch ein Federmittel (37) in einer nicht eingerasteten Position zurückgehalten wird.

15. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in der die Verriegelungsmittel (27) ein Verriegelungselement (27) aufweisen, das in dem zweiten Nockenfolgeelement (21) bewegbar ist und durch Fluiddruck in einer nicht eingerasteten Position zurückgehalten wird.

16. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, in der das Verriegelungselement (27) eine Kurvenfläche hat, die ausgebildet ist, um in einer eingerasteten Position mit einer Komplementärfläche des ersten Nockenfolgeelements (20) zusammenzuwirken.

17. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14, 15 und 16, in der das Verriegelungselement (27) mit Hilfe von Fluiddruck aus einer nicht eingerasteten Position in eine eingerastete Position bewegt wird.

18. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das erste Nockenfolgeelement (20) einen abgesetzten Abschnitt (29) aufweist und das Verriegelungselement mit dem abgesetzten Abschnitt (29) in Eingriff steht, um das erste Nockenfolgeelement (20) und das zweite Nockenfolgeelement (21) zu verbinden.

19. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in der das zweite Nockenfolgeelement (21) durch ein Federmittel (25) in Eingriff mit dem zweiten Nockenelement (26) gehalten wird.

20. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in der das erste Nockenfolgeelement (20) durch ein Federmittel (15) zu dem ersten Nockenelement (23) hin vorgespannt ist.

21. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 20, in der das Federmittel (15), das das erste Nockenfolgeelement (20) zu dem ersten Nockenelement (23) hin vorspannt, das erste Nokkenfolgeelement (20) in Eingriff mit dem ersten Nockenelement (23) hält, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.

22. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der dann, wenn das zweite Nockenfolgeelement (21) im Eingriff mit dem ersten Nockenfolgeelement (20) verbunden ist, ein Spalt zwischen dem ersten Nockenfolgeelement (20) und dem ersten Nockenelement (23) vorhanden ist während der Periode, in der das zweite Nockenfolgeelement (21) im Eingriff mit dem Hubabschnitt des zweiten Nokkenelements (26) steht.

23. Verbrennungsmotor mit einer Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.

24. Verbrennungsmotor mit einer Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei jedes Einlaßventil des Motors durch die Ventilsteuereinrichtung gesteuert ist.

25. Ventilsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen in einem Zylinder verschiebbar eingebauten Kolben und Ventilelemente für den Zylinder hat, wobei die Ventilsteuereinrichtung aufweist:

eine drehbare Nockenwelle (30) mit einem Nockenelement (26) und einem Kragen mit kreisförmigem axialen Querschnitt,

Mittel zur Übertragung der hin- und hergehenden Bewegung vom Nockenelement (26) auf das Ventilelement (10, 11), wobei diese Vorrichtung ein erstes Nockenfolgeelement (20) in Eingriff mit dem Ventilelement (10, 11) und ein zweites Nockenfolgeelement (21) aufweist, das relativ zu dem ersten Nockenfolgeelement (20) bewegbar ist, und

Verriegelungsmittel, mit denen die Nockenfolgeelemente (20, 21) verbindbar sind, so daß sie sich gemeinsam bewegen, wobei

das Ventilelement (10, 11) durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des Kragens mit kreisförmigem Querschnitt folgende erste Nockenfolgeelement (20) gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht verbunden sind, und das Ventilelement (10, 11) durch das in Eingriff befindliche und dem Profil des Nockenelements (26) folgende zweite Nockenfolgeelement (21) gesteuert wird, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nockenfolgeelement (20) die Form eines Innenelements hat, das in eine Bohrung im zweiten Nockenfolgeelement (21) gelagert ist, wobei das erste Nockenfolgeelement (20) in der Bohrung längs der Bohrungsachse relativ zu dem zweiten Nockenfolgeelement (21) verschiebbar beweglich ist, wenn die Nockenfolgeelemente (20, 21) nicht zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind.

26. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 25, wobei das zweite Nockenfolgeelement (21) in einer Bohrung verschiebbar ist, wenn es in Gebrauch ist.

27. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei das zweite Nockenfolgeelement (21) im allgemeinen zylindrisch ist und eine im allgemeinen zylindrische Bohrung dahindurch aufweist, und das erste Nockenfolgeelement (20) im allgemeinen ein zylindrisches Bauteil ist, das in der zylindrischen Bohrung des zweiten Nockenfolgeelements (21) sitzt.