DE69713702T2

DE69713702T2 - Ventiltriebvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69713702T2
Application number: DE69713702T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Kurihara; Katsumi Ochiai
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: EP0834647B1; DE69713702D1; EP0834647A1; US5924396A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor, nachstehend Motor genannt, und insbesondere eine verbesserte Anordnung zur Erreichung eines variablen Ventiltriebs (Öffnungszeit und/oder Hub) bei der Betätigung eines Motorventils.
Wie bekannt, stellen viele Faktoren bei einem Verbrennungsmotor einen Konstruktionskompromiß dar. Im allgemeinen liegt der Kompromiß zwischen der Erreichung einer guten Niedrigdrehzahlleistung und Wirtschaftlichkeit und eines hohen Ausgangsdrehmoments und hoher Leistung. Es sind bisher allerdings viele verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die es ermöglichen, die Motorcharakteristik während des Fahrens zur regulieren, um eine verbesserte Leistung über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich zu erreichen. Eines dieser Merkmale ist ein variabler Ventiltrieb, der eine Änderung der Ventilöffnungszeit und/oder des Ventilhubs einschließt. Offenbar stellen diese große Herausforderungen für den Ingenieur das, wenn man bedenkt, daß die Regulierung erfolgen muß, wenn der Motor läuft.
Viele verschiedene Mechanismen sind bisher zur Erreichung des einen oder beider, nämlich der variablen Ventilöffnungszeit und des variablen Ventilhubs vorgeschlagen worden. Zum größten Teil sind sie jedoch ziemlich komplex und tragen wesentlich zur Komplexität des Ventilmechanismus bei.
DE-A-36 13 945 und die entsprechende US-A-4 726 332 offenbaren einen variablen Ventilmechanismus für einen Motor mit einem ersten Steuerhebel, der an einem Ende mit dem Ventilstößel und an dem anderen Ende mit einem Langsamprofilnocken in Eingriff ist, und einem zweiten Steuerhebel, der mit einem Schnellprofilnocken in Eingriff ist. Eine Verriegelungsvorrichtung ist am zweiten Steuerhebel vorgesehen, um den zweiten Steuerhebel bei Hochdrehzahlbetrieb des Motors am ersten Steuerhebel lösbar zu verriegeln.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten variablen Ventil triebmechanismus bereitzustellen, der einen relativ einfachen Aufbau hat und der sich zum Einbau in einen Motor mit mehreren Ventilen eignet.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ventiltriebmechanismus für einen Motor bereitzustellen, der während des Motorlaufs einen variablen Ventiltrieb erreichen kann.
Diese Aufgabe wird in den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Diese Erfindung kann als Ventiltriebmechanismus zur Betätigung eines Einstößelventils eines Motors durch Zusammenwirken mit seinem Schaft ausgeführt sein. Der Ventiltriebmechanismus besteht aus einer einzigen Nockenwelle mit einem Paar benachbarter Nocken. Ein Paar benachbarter, schwenkbar gelagerter Steuer- bzw. Kipphebel wirken jeweils mit einem entsprechenden der Nocken zusammen. Ein erster der Kipphebel hat einen Steuer- bzw. Betätigungsabschnitt für ein direktes Zusammenwirken mit dem Ventilschaft zur Betätigung des Ventils. Eine Einrichtung stellt eine selektive Kopplung des zweiten Kipphebels mit dem ersten Kipphebel zur Betätigung des Ventils über den ersten Kipphebel bereit. Somit kann durch Bereitstellung verschiedener Charakteristika des Nockens und der Kipphebel ein sich ändernder Hub und/oder eine sich ändernde Zeitdauer erreicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den Ventil triebmechanismus in Verbindung mit einem einzelnen Zylinder eines Verbrennungsmotors, der gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, wobei die Nockenabdeckung für den Motor entfernt ist.
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Ansicht, die die gleichen Komponenten wie in Fig. 1 zeigt, die aber nur die Nockenwelle und die ihr zugeordneten Kipphebel darstellt.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 und stellt einen der Kipphebel und seine Verbindung mit der Nockenwelle dar.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 und zeigt das Ventil in seiner geschlossenen Stellung.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, teilweise wie Fig. 4, und zeigt das Ventil in seiner offenen Stellung, wenn es vom ersten Kipphebel geöffnet ist.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der gleichen Ebene wie Fig. 4 und 5 und zeigt den gleichen Zustand wie in Fig. 4, nämlich mit geschlossenem Ventil.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die eines der Elemente (den Sperrschieber bzw. Kolben) des Koppelmechanismus zeigt, das den zweiten Kipphebel koppelt oder aus seiner Betriebsbeziehung mit dem ersten Kipphebel entkoppelt.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8. Diese Figur ist schattiert, so daß die Form leichter erkannt werden kann.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht, gesehen in der Richtung des Pfeils 10-10 in Fig. 8. Diese Figur ist auch schattiert, so daß die Form leichter erkannt werden kann.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der gleichen Ebene wie Fig. 6 und zeigt die Anordnung, wenn der zweite Kipphebel mit dem ersten Kipphebel gekoppelt ist und dadurch den ersten Kipphebel und das Ventil betätigt.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 in Fig. 11.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht, teilweise wie Fig. 4 und 5, zeigt aber das Ventil in seiner vollständig geöffneten Stellung, wenn es vom zweiten Kipphebel über den ersten Kipphebel betätigt wird.
Fig. 14 ist eine teilweise schematische Ansicht, die ein Ansaugsystem für den Motor und eine Zusatzansaugsteuersystem zeigt, das in Verbindung mit verschiedenen, hier offenbarten Ventilsteuerungsausführungsformen verwendet werden kann.
Fig. 15 ist eine Ansicht, teilweise wie Fig. 1, und zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Ventile des gleichen Zylinders von variablen Ventiltriebmechanismen betätigt werden.
Fig. 16 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht, teilweise wie Fig. 2, zeigt jedoch die Nockenwelle und die Kipphebel dieser Ausführungsform.
Fig. 17 ist eine Draufsicht, teilweise wie Fig. 1 und 15, und zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Mechanismus, der einen variablen Ventiltriebmechanismus für beide Ventile verwendet, die einem einzigen Zylinder des Motors zugeordnet sind.
Fig. 18 ist eine auseinandergezogene Ansicht, teilweise wie Fig. 2 und 16, zeigt jedoch die Nockenwelle und die Kipphebel für diese Ausführungsform.
Fig. 19 ist eine Draufsicht, teilweise wie Fig. 1, 15 und 17, zeigt jedoch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Ventile, die dem gleichen Zylinder zugeordnet sind, einen variablen Ventiltriebmechanismus haben, in dieser Ausführungsform jedoch einen der Kipphebel gemeinsam benutzen.
Fig. 20 ist eine auseinandergezogene Ansicht, teilweise wie Fig. 2, 16 und 18, und zeigt die Nockenwelle und einen Kipphebel dieser Ausführungsform.
Fig. 21 ist eine Schnittansicht, teilweise wie Fig. 3, zeigt jedoch einen weiteren Typ von Vorspannungsanordnung für den zweiten Kipphebel.
Fig. 22 ist eine Schnittansicht eines Zylinderkopfes, der eine Rückholanordnung für den zweiten Kipphebel verwendet, wie in Fig. 21 gezeigt, wobei die zugeordnete Zylinderbohrung und die verbleibenden Ventile gestrichelt gezeichnet sind.
Mit ausführlichem Bezug auf die Zeichnungen und zunächst auf die Ausführungsform in Fig. 1 bis 13 ist nachstehend ein Abschnitt einer Zylinderkopfanordnung eines Verbrennungsmotors dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet. Nur ein Abschnitt des Motors ist dargestellt, und insbesondere sein Zylinderkopf, da die Erfindung wie erwähnt einen Ventiltriebmechanismus für Motore betrifft. Wenn Einzel heiten des Aufbaus eines Motors nicht dargestellt sind, können sie daher als herkömmlich betrachtet werden. Der Fachmann kann anhand der nachstehenden Beschreibung herausfinden, wie die Erfindung bei vielen verschiedenen Motoren angewendet werden kann.
In allen dargestellten Ausführungsformen ist der dargestellte Motor mit Zylinderkopf 31 ein Vierventilzylindermotor, da nämlich die Erfindung besonders geeignet ist für Mehrventilmotore hat, aus Gründen, die deutlich werden. Die Erfindung kann jedoch bei Motoren mit jeder Anzahl von Ventilen verwendet werden, einschließlich nur zwei Ventile pro Zylinder oder mehr als zwei Ventile in jeder Anzahl.
Die Zylinderkopfanordnung 31 weist ein Haupt zylinderkopfteil 32 auf, das eine obere Fläche hat, die ein Lager und einen Nockenträger 31 trägt und die durch eine Nockenabdeckung 34 verschlossen ist.
Wie man am besten in Fig. 3 bis 5 sehen kann, wird jeder Zylinder des Motors von einem Paar Ansaugkanälen 35 bedient, die in Ventilsitzen 36 enden, die von Ansaugtellerventilen abgeschlossen werden, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnet sind. Diese Ventile 37 haben Kopf abschnitte 38, die mit den Ventilsitzen 36 zusammenwirken, und Schaftabschnitte 39, die in Ventilführungen 41 gleitfähig gelagert sind, die am Zylinderkopfteil 32 befestigt sind.
An ihren oberen Enden halten Halteanordnungen 42 Federanordnungen 43, die zwischen den Halteanordnungen 42 und dem Zylinderkopf wirken, zum Vorspannen der Ventile 37 in ihre geschlossenen Stellungen, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Mit Bezug zunächst auf Fig. 1 und 2 ist eine Nockenwelle, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet ist, im Nockenträger 33 mit von ihm gebildeten Lager flächen und Lagerdeckeln drehbar gelagert, die nicht dargestellt sind. Die Nockenwelle 44 hat drei Erhebungen, die aus einer ersten, mittleren Erhebung 45, einer zweiten Erhebung 46 und einer dritten Erhebung 47 bestehen. Diesen Erhebungen 45 bis 47 zugeordnet sind ein erster, zweiter und dritter Kipphebel, die insgesamt mit den Bezugszeichen 48, 49 und 51 bezeichnet sind. Diese Kipphebel 48, 49 und 51 sind auf einer gemeinsamen Kipphebel welle 52 drehbar gelagert, die von einem Nockenträgerteil 33 auf irgendeine bekannte Weise getragen wird.
Wie man am besten in Fig. 1 sehen kann, sind die Nockenerhebungen 45 und 46 und ihre mitwirkenden Kipphebel 48 und 49 einem der Ventile 37 zugeordnet, deren Halteeinrichtung mit dem Bezugszeichen 42-1 bezeichnet ist. Die verbleibende Erhebung 47 und der Kipphebel 51 sind dem verbleibenden Einlaßventil 37 zugeordnet und arbeiten mit diesem zusammen, und deren Verbindung ist mit dem Bezugszeichen 42-2 bezeichnet, das die Halteeinrichtung dieses verbleibenden Ventils bezeichnet.
Der erste Kipphebel 48 ist ein Kipphebel, der unter allen Bedingungen das zugeordnete Ansaugventil betätigt, das eine Halteinrichtung 42-1 aufweist. Dieser Kipphebel 48 hat einen Schwingarm bzw. ein Nockenkontaktelement 59, das mit der Nockenerhebung 45 in Eingriff ist und von ihr betätigt wird. Ein Betätigungsabschnitt 61 erstreckt sich von der Fläche, die an den Schwingarm 59 angrenzt, einstückig nach außen und trägt an seinem äußeren Ende eine Stellschraube 62, die mit dem Ende des Schafts 39 des zugeordneten Ventils zusammenwirkt. Dieser Kipphebel wirkt in der Zeit, in der der zweite Kipphebel 49 nicht mit ihm gekoppelt ist, im allgemeinen wie ein herkömmlicher Kipphebel für den Ventiltrieb. Dieses Koppelverfahren wird später beschrieben.
Mit Bezug hauptsächlich auf Fig. 1 bis 3 wird der zweite Kipphebel 49 und sein Zusammenwirken mit der Nockenerhebung 46 beschrieben. Der Kipphebel 49 hat einen sich nach außen erstreckenden Arm, der einen einstückigen Schwingarm 63 bildet, der mit der Nockenerhebung 46 in Eingriff ist. An diesem Punkt ist zu beachten, daß die Nockenerhebung 46 einen größeren Hub und einen größeren Durchmesser hat als die Nockenerhebung 45. Neben der Bereitstellung eines anderen Hubs kann diese Nockenerhebung 46 auch so konfiguriert sein, daß durch ihr Zusammenwirken mit dem ersten Kipphebel 48 eine geringfügig andere Öffnungszeit bereitgestellt wird.
Neben dem Schwingarm 63 ist der Kipphebel 49 mit einem Vorsprung 64 ausgestattet, der eine Stellschraube 65 aufnimmt. Diese Stellschraube 65 wirkt in Verbindung mit einem Koppelme chanismus, um mitunter den Betrieb des Kipphebels 48 zu steuern. Dieser Mechanismus wird anschließend beschrieben.
Um die Schwingarmfläche 63 in Eingriff mit der Nockenerhebung 46 zu halten, ist eine in Fig. 3 gezeigte Vorspannungsanordnung vorgesehen. Wie in dieser Figur zu sehen ist, ist ein Federträger 66 auf bekannte Weise am Nockenträger 33 befestigt. Der Federträger 66 ist mit mehreren Vertiefungen versehen, eine für jeden Kipphebel 49. Eine Federanordnung, die mit dem Bezugszeichen 67 bezeichnet ist, ist in jeder dieser Vertiefungen angeordnet.
Die Federanordnung weist ein äußeres Zylinderteil 68 auf, das eine Bohrung bildet, in der ein Vorspannungsgleitteil 69 vorgesehen ist. Das Vorspannungsgleitteil 69 ist mit einer Spiraldruckfeder 71 in Eingriff mit einer weiteren Schwingarmfläche 72 vorgespannt, die auf einem Abschnitt des Kipphebels 49 ausgebildet ist, der dem Abschnitt ziemlich diametral entgegengesetzt ist, der die Schwingarmfläche 63 bildet. Somit hält die Feder 71 durch das Vorspannungsteil 69 und die Schwingarmfläche 72 die Schwingarmfläche 63 in Eingriff mit der Nockenerhebung 46.
Der Mechanismus zum selektiven Koppeln des Kipphebels 49 zur Betätigung des Kipphebels 48 wird nachstehend mit besonderen Bezug auf Fig. 4 bis 13 beschrieben. Fig. 4 und 5 zeigen diesen Koppelmechanismus, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 73 bezeichnet ist, im gelösten Zustand, so daß der Kipphebel 48 ohne Steuerung oder Behinderung durch den Kipphebel 49 wirkt. In diesem Zustand steuern die Nockenerhebung 45 und der Kipphebel 48 den Grad der maximalen Öffnung und den Zeitpunkt der Öffnung des Ventils 37, wobei die vollständig geöffnete Stellung in Fig. 5 dargestellt ist.
Der Kipphebel 48 hat einen Nabenabschnitt 74, der neben seiner Schwingarmfläche 59, aber unter ihr ausgebildet ist. In dieser Nabe 74 ist eine zylindrische Bohrung 75 ausgebildet. Ein Koppelschieberteil bzw. Kolben mit einer in Fig. 8 bis 10 gezeigten Konfiguration, der mit dem Bezugszeichen 76 bezeichnet ist, ist in dieser Bohrung gleitfähig gelagert. Dieses Koppelschieberteil 76 hat einen Kopf- oder oberen Abschnitt 77, der entsprechend positioniert ist und während des Laufs des Motors in Eingriff mit der Schraube 65 ist.
Wie man am besten in Fig. 11 sehen kann, ist das untere Ende der Bohrung 75 teilweise durch eine Kappe 78 geschlossen, die einen Eingriff für eine Vorspannungsfeder 79 bildet, die auf das untere Ende des Koppelkolben 76 wirkt. Diese Feder 79 hält das Koppelkolben 76 und insbesondere seine Fläche 77 in konstantem Eingriff mit der Stellschraube 65. Man beachte jedoch, daß bei Bedarf ein bestimmter Zwischenraum in diesem Spalt gehalten werden kann, je nachdem, wie der Ventilbetätigung erfolgen soll. Außerdem muß in einigen Ansichten die Stellung des Kolbenteils 76 in der Bohrung nicht die wirkliche Stellung sein, je nach der Hubcharakteristik der entsprechenden Nocken 45 und 46 und insbesondere nach der ihrer Nockenerhebungen.
Das Koppelkolben 76 ist mit einer Bohrung 81 ausgebildet, die sich von einer flachen Fläche 82 erstreckt, die in ihrer einen Seite durch eine eingearbeitete Vertiefung 83 ausgebildet ist. In die Bohrung 81 aufgenommen ist eine Rückholfederanordnung, die aus einem Paar Endkappen 85 und 86 besteht, die durch eine Spiraldruckfeder 87 auseinander gedrückt werden.
Im ungekoppelten Zustand, wenn nur der Nocken 45 das Ventil 37 betätigt, bewirkt diese Druckfeder 87, daß das Halteteil 86 in eine Stellung gedrückt wird, wo sich seine flache Fläche flächengleich mit der Fläche 82 erstreckt. In diesem Zustand ist die Fläche 82 mit einem gleitfähigen Verriegelungsteil 88 in Eingriff.
Das Verriegelungsteil 88 ist gleitfähig in einer Bohrung 89 gelagert, die sich durch den Kipphebel 48 unter seinem Zapfen an der Kipphebelwelle 51 erstreckt. Das äußere Ende dieser Bohrung 89 ist durch einen Verschlußstopfen 91 verschlossen, und in ungekoppelten Zustand ist das Verriegelungsteil 88 in Anschlageingriff mit diesem Verschlußstopfen 91.
Das Zusammenwirken des Verriegelungsteils 88 mit der Seite der Fläche 82 erlaubt eine Hin- und Herbewegung des Koppelkolbenteils 76 in der Bohrung 75 zwischen der in Fig. 4 gezeigten Stellung, die den geschlossenen Zustand darstellt, und der in Fig. 6 gezeigten Stellung, die den Zustand darstellt, wo das Einlaßventil 37 bis zu seinem maximalen Hub geöffnet ist, und zwar in der Zeit, wo die Nockenerhebung 45 den Kipphebel 48 betätigt, um die Öffnungszeit und den Hub des Ventils 37 zu steuern. Eine Drehung des Koppelkolbenteils 76 in der Bohrung 75 ist jedoch durch dieses Zusammenwirkung ausgeschlossen.
Wenn die Nockenerhebung 46 den Kipphebel 49 betätigt, um seinen Hub zu beginnen, dann wird das Koppelkolbenteil 76 in der Bohrung 75 nach unten bewegt, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Zustand tritt keine zusätzliche Bewegung des Kipphebels 48 auf, und somit erfolgt bei diesem Vorgang ein Leerlauf.
Man beachte, daß in der eingezogenen Stellung des Verriegelungsteils 88 ein Spalt 92 zwischen diesem und dem Endverschluß 91 vorgesehen ist. Dieser Spalt steht mit einem Ölsteuerkanal 93 in Verbindung, der sich durch die Kipphebelwelle 51 und den Kipphebel 48 erstreckt. Die Kipphebelwelle 51 ist hohl, und Hydraulikfluiddruck kann selektiv durch diesen Kanal 73 auf die Fläche 92 entsprechend einer gewünschten Steuerstrategie ausgeübt werden. Eine solche Strategie wird später mit Bezug auf die Ausführungsform in Fig. 14 beschrieben.
Wenn dieser Kanal 93 unter Druck steht, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, wirkt der Verriegelungskolben 83, wenn er mit der Bohrung 81 genau übereinstimmt, auf das Halteteil 86 und drückt es nach innen und drückt die Feder 87 zusammen. Zu dieser Zeit werden die Kipphebel 48 und 49 miteinander gekoppelt, und der Kipphebel 49 steuert wegen seines größeren Hubs und längeren Öffnungszeit den Öffnungsgrad des Ventils tatsächlich so, daß ein in diesem gekoppelten Zustand ein größerer Hub erfolgt, wie in Fig. 13 deutlich gezeigt. Beim Vergleich von Fig. 13 mit Fig. 5 kann man den größeren Hubzustand ohne weiteres erkennen.
Wenn der Hydraulikdruck im Kanal 93 und auf der Fläche 92 abgelassen wird, drückt die Feder 87 den Verriegelungskolben 88 in seine gelöste Stellung zurück, wie in Fig. 4 bis 7 gezeigt.
Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 kann man erkennen, daß der Kipphebel 51 und die Nockenerhebung 47, die das verbleibende Einlaßventil betätigen, dessen Hub in dieser Ausführungsform nicht verändert wird. Der Kipphebel 51 hat eine Schwingarmfläche 94, die mit der Nockenerhebung 47 in Eingriff ist. Eine Stellschraube 95, die am Ende dieses Kipphebels angeordnet ist, wirkt mit dem Schaft dieses Ventils zusammen, um ihn auf normale Weise zu betätigen. Verschiedene Typen von Hubanordnungen können verwendet werden, und verschiedene Hubgrade und/oder Ventilöffnungszeiten zwischen dem nichtvariabel betätigten Ventil und dem variabel betätigten Ventil. Das heißt, der Hub und/oder die Öffnungszeit des Ventils, das vom Nocken 47 betätigt wird, können entweder die gleichen sein wie die, die von den dem anderen Ventil zugeordneten Nocken 45 oder 46 bereitgestellt werden, oder sich von beiden unterscheiden.
Fig. 14 ist eine Ansicht, die eine Möglichkeit zeigt, wie dieser Mechanismus arbeiten kann. Diese Ansicht zeigt das Ansaugsystem schematisch, und dieses wird nachstehend mit Bezug auf diese Figur beschrieben. In dieser Figur ist das normal oder nichtvariabel betätigte Ventil mit dem Bezugszeichen 37-2 bezeichnet, während das variabel betätigte Ventil mit dem Bezugszeichen 37-1 bezeichnet ist. Die ihnen zugeordneten Ansaugkanäle 35 sind auch mit den gleichen Bezugszeichenerweiterungen bezeichnet, nämlich 35-2 und 35-1.
Gemäß dieser Ausführungsform saugt eine Lufteinlaßvorrichtung, die mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet ist, atmosphärische Luft durch eine Einlaßöffnung 102 ein, in der eine manuell betätigte Drosselklappe 103 positioniert ist. Die Lufteinlaßvorrichtung 101 bildet ein Luftverteilergehäuse 104, das mit den Ansaugkanälen 35-1 und 35-2 jedes Zylinders in Verbindung steht.
Ein Reglerklappe 105 ist im Ansaugkanal 35-2 vorgesehen und wird unter Steuerung einer ECU, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 107 bezeichnet ist, von einem Servomotor 106 betätigt.
In dieser Ausführungsform ist das Einlaßventil 37-1 und sein Betrieb so eingestellt, daß in erster Linie der untere und mittlere Leistungsbereich des Motors optimiert wird. Die Nockenerhebung 45 und der Kipphebel 48 können also für eine optimale Leistung beim Betrieb in niedrigen und unteren mittleren Drehzahlbereich angepaßt werden. Die Nockenerhebung 46 und der Kipphebel 49 werden für einen Betrieb im höheren Bereich gekoppelt und können einen wesentlich größeren Hub bereitstellen, um die Leistung bei höheren Drehzahlen und Lasten zu verbessern.
Somit besteht die Steuerstrategie für die ECU darin, die Drosselklappenstellung oder Last und die Motordrehzahl zu erfassen, um sie in einem Speicher abzubilden, um den Servomotor 106 zu aktivieren und die Drosselklappe 105 beim Betrieb im niedrigen und im niedrig bis mittleren Drehzahlbereich in einer geschlossenen Stellung zu halten.
Während sich die Drehzahl und die Last erhöhen jedoch, bewirkt die ECU eine Öffnung des Steuerventils 105 durch den Servomotor 106. Der Motor kann also bei vielen verschiedenen Drehzahlen und Lasten aufgrund der Verwendung des variablen Ventiltriebmechanismus und des Steuerventils 105 eine sehr gute Leistung bringen.
Das vorstehende Beispiel ist nur ein Typ von Strategie, der verwendet werden kann, und der maximale Hub für die Ventile 37-1 und 37-2 kann entweder der gleiche sein oder sich je nach dem bestimmten Motor und der gewählten Einregelungsanordnung unterscheiden, wie bereits erwähnt.
Um eine kompakte Montage zu ermöglichen, muß offensichtlich die Stellschraube 65 in bezug auf die Nockenerhebungen und insbesondere auf die Nockenerhebung 45 konfiguriert sein, um keine Behinderung darzustellen.
Fig. 15 und 16 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Einlaßventile 37-1 und 37-2 mit einem variablen Ventil triebmechanismus versehen sind. In dieser bestimmten Ausführungsform ist die Nockenwelle zusätzlich zu den Erhebungen 45 und 46 zur Betätigung des ersten Einlaßventils 37-1 mit zusätzlichen Erhebungen 151 und 152 zur Steuerung der Kipphebel 48 und 49 versehen, die dem verbleibenden Ventil 37- 2 zugeordnet sind.
Man beachte, daß die Kipphebel 48 und 49, die dem zweiten Einlaßventil 37-2 zugeordnet sind, Spiegelbilder sind, da mit die beiden Kipphebel 48 nahe aneinander positioniert und die anderen beiden Kipphebel weiter beabstandet sein können. Bei diesem Anordnungstyp, wie gezeigt, ist der Anfangshub für das Ventil 37-2 kleiner als der für das Ventil 37-1, aber der maximale Hub, der von den Nockenerhebungen 46 und 152 bereitgestellt wird, kann der gleiche sein.
Fig. 17 und 18 zeigen eine weitere Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind die Kipphebel umgekehrt gegenüber der Stellung, die in Fig. 15 und 16 verwendet wird. Das heißt, die direkt wirkenden Kipphebel 48 sind in bezug auf die indirekt wirkenden Kipphebel 49 außen angeordnet. Wiederum können hier verschiedene Hubanordnungen verwendet werden. Wie in dieser Ausführungsform dargestellt, ist der Anfangshub des Ventils 37-1 wesentlich größer als der des verbleibenden Ventils 37-2, während der maximale Hub auch größer ist, aber nur geringfügig größer, wie durch die jeweiligen Nockenerhebungsabschnitte angezeigt.
In allen bisher beschriebenen Ausführungsformen sind denjenigen Ventilen, die einen verstellbaren Ventiltrieb haben, ihre eigenen ersten und zweiten Kipphebel und ersten und zweiten Nockenerhebungen zugeordnet. Fig. 19 und 20 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die zweiten Kipphebel für die beiden Ventile zu einem einzigen Kipphebel integriert sind. Da dies der einzige Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der in Fig. 17 und 18 gezeigten ist, sind die Komponenten, die gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben, außer wenn es zum Verständnis des Aufbaus und des Betriebs dieser Ausführungsform notwendig ist.
In dieser Ausführungsform ist ein einziger zweiter Kipphebel 201 für jedes der Ventile 37-1 und 37-2 vorgesehen. Dieser Kipphebel 201 hat eine einzige Schwingarmfläche 202, die mit einer einzigen Nockenerhebung 203 in Eingriff steht. Dieser Kipphebel hat ein Paar Naben 204 und 205, von denen jede eine jeweilige Stellschraube 206 und 207 trägt. Diese Stellschrauben betätigen das Verbindungssystem der benachbarten Kipphebel 48 auf die bereits beschriebene Weise. Somit kann bei diesem Aufbau die Anordnung weiter vereinfacht wer den. Die Steuerung des zweiten Kipphebels 201 an jedem Ventil muß dann gleich sein. Für die Steuerung der Ventile 37-1 und 37-2 können andere charakteristische Hubmerkmale vorgesehen sein, und in dieser Ausführungsform ist der Hub von 37-1 größer als der von 37-2, bevor der Kipphebel 201 beide Ventile betätigt.
Fig. 21 und 22 zeigen sowohl die Anordnung des variablen Ventiltriebmechanismus für alle Ventile des Motors und zeigen auch eine andere Vorspannungsanordnung für die zweiten Kipphebel. Da dies der einzige Hauptunterschied ist, sind die Komponenten, die gleich oder im wesentlichen gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In dieser Ausführungsform haben die zweiten Kipphebel 48 auf der gegenüberliegenden Seite ihrer Schwingarmflächen 59 einen vorstehenden Abschnitt 251, der mit einem Federrückholmechanismus in Eingriff ist, der im wesentlichen der gleiche ist, wie der, der in Fig. 3 verwendet und ausführlich dargestellt ist. Dieser Rückholmechanismus 67 ist jedoch direkt im Zylinderkopfteil 32 und nicht am Nockenträger 33 angeordnet. In jeder anderen Hinsicht ist diese Ausführungsform die gleiche, und damit der Fachmann die Erfindung in die Praxis umsetzen kann, wird deren weitere Beschreibung nicht als notwendig erachtet.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht ohne weiteres für den Fachmann hervor, daß die verschiedenen offenbarten Ausführungsformen eine sehr effektive und kompakte Anordnung zu Erreichung eines variablen Ventiltriebs sind.

Claims

1. Ventiltriebmechanismus zum Steuern eines einzelnen Tellerventils (37) eines Motors durch Zusammenwirken mit dessen Schaft (39), wobei der Ventiltriebmechanismus aufweist: eine einzelne Nockenwelle (44) mit einem Paar benachbarter Nocken (45, 46), ein Paar benachbarter, schwenkbar gelagerter Kipphebel (48, 49), wobei jeder der Kipphebel von einem jeweiligen der Nocken betätigt wird, wobei ein erster der Kipphebel (48) einen Betätigungsabschnitt für direkten Eingriff mit dem Ventilschaft (39) zur direkten Steuerung des Ventils (37) hat, und eine Einrichtung (73) zum selektiven Koppeln des zweiten der Kipphebel (49) mit dem ersten Kipphebel (48) zur Ausführung der Betätigung des Ventils (37) von dort über den ersten Kipphebel (48) durch den Nocken (46), der dem zweiten Kipphebel (49) zugeordnet ist, der eine Betätigungseinrichtung (65) aufweist, die vom zweiten Kipphebel (49) getragen wird und mit einer Koppeleinrichtung eingriffsfähig ist, die vom ersten Kipphebel (48) getragen wird, zur Betätigung des ersten Steuerhebels, wobei die Koppeleinrichtung einen Kolben (76) aufweist, der gleitfähig in einer Bohrung (75) gelagert ist, die im ersten Kipphebel (48) ausgebildet ist, und wobei der Kolben (76) mit der Betätigungseinrichtung des zweiten Kipphebels (49) in Eingriff ist, gekennzeichnet durch einen hydraulisch betätigten Stift, der im ersten Kipphebel (48) gleitfähig gelagert ist und eingriffsfähig ist mit einer Bohrung (81), die im Kolben (76) ausgebildet ist, zum Verriegeln des Kolbens (76) gegen eine Gleitbewegung in der Bohrung (81) und einer hohlen Kipphebelwelle (52), wobei Hydraulikdruck über die Kipphebelwelle zum Stift (88) übertragen wird.

2. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 1, wobei beide Kipphebel (48, 49) auf der gleichen Kipphebelwelle (52) gelagert sind.

3. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste und der zweite Nocken (45, 46) und der erste und der zweite Kipphebel (48, 49) einen anderen Hub für das betätigte Ventil (37) bereitstellen.

4. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 3, wobei der Hub, der vom zweiten Nocken (46) und vom zweiten Kipphebel (49) bereitgestellt wird, größer ist als der, der vom ersten Nocken (45) und vom ersten Kipphebel (48) bereitgestellt wird.

5. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 2, wobei das Ventil (37) eine Feder (79) hat, die ihr zugeordnet ist, zum Ineingriffhalten des ersten Kipphebels (48) mit dem ersten Nocken (45), und ferner mit einer getrennten Vorspannungsfeder (71) zum Ineingriff drücken des zweiten Kipphebels (49) mit dem zweiten Nocken (46).

6. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 5, wobei die zweite Feder (71) mit einem Arm (72) des zweiten Kipphebels (49) in Eingriff ist, der von seinem Betätigungsabschnitt (73) beabstandet ist, und wobei die Feder (71) gegen das Motorgehäuse (32) drückt.

7. Ventil triebmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein zweites Tellerventil (37-2) zur Bedienung der gleichen Brennkammer des Motors vorgesehen ist und wobei das zweite Tellerventil (37-2) an das ersterwähnte Tellerventil (37-1) angrenzt.

8. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 7, wobei beide Tellerventile (37-1, 37-2) mit dem Brennraum in Verbindung stehen.

9. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 8, wobei das zweite Tellerventil (37-2) von einem dritten Nocken (47) über einen dritten Kipphebel (51) betätigt wird.

10. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 9, wobei alle Kipphebel (48, 49, 51) auf der gleichen Kipphebelwelle (52) gelagert sind.

11. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 10, wobei die Ventile (37-1, 37-2) beide Einlaßventile sind.

12. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 11, wobei das ersten Ventil (37-1) vom ersten Nocken (45) und vom ersten Kipphebel (48) mit einem kleineren Hub und vom zweiten Nocken (46) und vom zweiten Kipphebel (49) über den ersten Kipphebel (48) mit einem größeren Hub betätigt wird und wobei der dritte Nocken (47) und der dritte Kipphebel (51) einen Hub für das zweite Ventil (37-2) bereitstellen, der größer ist als der des ersten Nocken (45) und des ersten Kipphebels (48) am ersten Ventil (37-1).

13. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 12, wobei getrennte Einlaßkanäle (35-1, 35-2) die Einlaßventile (37-1, 37- 2) bedienen, und ferner mit einem Steuerventil (105) im Einlaßkanal (35-2), der das zweite Ventil (37-2) bedient, das als Antwort auf Motorlaufbedingungen gesteuert wird und nur unter hohen Drehzahl- und hohen Lastbedingungen geöffnet wird.

14. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 7, wobei das zweite Ventil (37-2) vom ersten und zweiten Kipphebel (48, 49) gesteuert wird, die jeweils mit einer jeweiligen Nockenerhebung (45, 46) zusammenwirken, um einen anderen Hub bereitzustellen, und ferner mit einer Einrichtung zum selektiven Koppeln des ersten und zweiten Kipphebels (48, 49) miteinander, die dem zweiten Ventil (37-2) zugeordnet sind, zum Ändern des Hubs des zweiten Ventils (37-2).

15. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 14, wobei die ersten Kipphebel (48, 48) für die beiden Ventile (37-1, 37-2) auf der Kipphebelwelle (52) nebeneinander angeordnet sind.

16. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 14 oder 15, wobei die zweiten Kipphebel (49, 49) auf der gleichen Kipphebelwelle (52) nebeneinander angeordnet sind.

17. Ventil triebmechanismus nach Anspruch 16, wobei der Hub, der vom ersten Nocken (45) und vom ersten Kipphebel (48) eines der Ventile (37-1, 37-2) bereitgestellt wird, sich von dem unterscheidet, der vom ersten Nocken (45) und vom ersten Kipphebel (48) des anderen Ventils (37-2, 37-1) bereitgestellt wird.

18. Ventiltriebmechanismus nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei einer der Kipphebel für jedes der Ventile ein gemeinsamer Kipphebel (201) ist, der beide Ventile (37-1, 37- 2) betätigen kann.

19. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 18, wobei der eine Kipphebel (201) der zweite Kipphebel ist.

20. Ventiltriebmechanismus nach Anspruch 19, wobei der eine Kipphebel (201) mit einem einzelnen zweiten Nocken (203) zusammenwirkt.