DE3782035T2

DE3782035T2 - Ventilantriebmechanismus fuer brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE3782035T2
Application number: DE8787300859T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kabushiki Kaisha Ajiki; Kazuo Kabushiki Kaisha H Inoue; Masaaki Kabushiki Kaisha Katoh; Kenichi Kabushiki Kai Nagahiro
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-01-31
Also published as: EP0276532B1; DE3782035D1; EP0276532A1; US4793296A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilantriebsmechanismus für einen Verbrennungsmotor mit einer synchron mit dem Verbrennungsmotor drehenden und einstückige Nocken zur Betätigung eines Ansaug- oder Auspuffventils aufweisenden Nockenwelle und mit winkelmäßig bewegbar auf einer Kippwelle gelagerten Kipphebeln bzw. Nockenfolgern zum Öffnen und Schließen des Ansaug- oder Auspuffventils in Abhängigkeit von der Drehung der Nocken.
In Verbrennungsmotoren verwendete Ventilantriebsmechanismen sind generell so ausgelegt daß sie den Anforderungen für einen Motorbetrieb mit hoher Drehzahl entsprechen. Der Ventildurchmesser und der Ventilhub sind so gewählt, daß ein zur Erzeugung einer maximalen Motorleistung in einem bestimmten Drehzahlbereich erforderliches Luft/Kraftstoffgemisch eingeleitet wird.
Wird ein Ansaugventil im gesamten Motordrehzahlbereich von kleinen zu hohen Drehzahlen mit konstantem Ventilzeittakt und Ventilhub betätigt, so ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit des in die Brennkammer eingeleiteten Luft/ Kraftstoffgemisches von Motordrehzahl zu Motordrehzahl, da sich die Menge des Luft/Kraftstoffgemisches von Motordrehzahl zu Motordrehzahl ändert. Bei kleinen Motordrehzahlen ist die Strömungsgeschwindigkeit des Luft/Kraftstoffgemisches kleiner, so daß es in der Brennkammer eine geringere Turbulenz erfährt, was zu einer schlechten Verbrennung führt. Damit werden der Verbrennungswirkungsgrad und die Kraftstoffersparnis beeinträchtigt, wobei aufgrund der langsamen Verbrennung die Klopfgrenze herabgesetzt wird.
Eine Lösung der vorgenannten Probleme ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 59(1984)-226216 oder der GB-A-2 162 246 beschrieben. Bei einer solchen Ausführungsform bleiben bestimmte Ansaug- oder Auspuffventile geschlossen, wenn der Motor mit kleiner Drehzahl arbeitet, während bei Betrieb des Motors mit hoher Drehzahl alle Ansaug- oder Auspuffventile betätigt d.h. abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Die Ventile werden daher in den Bereichen mit kleiner und hoher Drehzahl unterschiedlich gesteuert. Erfolgt jedoch die Ventilsteuerung in Mehrdrehzahlbereichen unterschiedlich, so wird die Motorausgangsleistung erhöht und die Kraftstoffersparnis verbessert. Könnte darüber hinaus das Ansaug- oder Auspuffventil eines bestimmten Motorzylinders eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors unbetätigt gehalten werden, um den bestimmten Motorzylinder im wesentlichen unwirksam zu machen, so würde der Kraftstoffverbrauch durch Stoppen der Betätigung des Ansaug- oder Auspuffventils des bestimmten Motorzylinders reduziert, wenn der Motor in einem Bereich mit kleiner Drehzahl arbeitet. Bisher haben zur Realisierung einer solchen Lösung jedoch keine zufriedenstellenden Vorrichtungen zur Verfügung gestanden.
Aus der FR-A-2 510 182 (auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert) oder der DE-A-3 613 945 (Fig. 1A) ist ein Mechanismus zur Betätigung eines einzigen Ventils mit einem Paar von Nocken auf einer Nockenwelle und einem Paar von mit jeweils einem Nocken in Wirkverbindung stehenden Nockenfolger sowie einer Kupplungseinrichtung zum selektiven Verbinden und Lösen der Nockenfolger zur unterschiedlichen Betätigung des Ventils in unterschiedlichen Motordrehzahlbereichen bekannt. In diesen beiden bekannten Systemen sind lediglich zwei Nocken und zwei Nockenfolger zur Betätigung des einzigen Ventils vorhanden, das daher lediglich in zwei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden kann. Im Falle der FR-A-2 510 182 besteht die Kupplungseinrichtung aus auf den benachbarten Seitenflächen der Nockenfolger vorgesehenen komplementären Stufen, wobei es zur Durchführung des selektiven Verbindens oder Lösens notwendig ist, einen der Nockenfolger axial zu bewegen, um ihn mit dem anderen Nockenfolger in oder außer Wirkverbindung zu bringen.
Aus der DE-A-3 119 133 ist ein Mechanismus zur Betätigung eines einzigen Ventils mit einem Niedergeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken zur Betätigung eines ersten und zweiten Kipphebels bekannt, wobei der erste durch den Niedergeschwindigkeitsnocken betätigte Kipphebel mit dem Ventil für einen Betrieb bei kleiner Drehzahl verbunden ist und die Kipphebel bei Betrieb mit hoher Drehzahl miteinander verbunden sind, wobei der Hochgeschwindigkeitsnocken das Ventil steuert. In diesem System sind ebenfalls lediglich zwei Nocken und zwei Kipphebel vorhanden. Im Betrieb bei kleiner Drehzahl wird die Kippachse des zweiten Kipphebels in eine obere Stellung bewegt, so daß der Kipphebel aus der Wirkverbindung mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken gebracht wird. Dabei bleiben die Kipphebel miteinander verbunden und werden durch den Niedergeschwindigkeitsnocken angetrieben.
Ein erfindungsgemäßer Ventilantriebsmechanismus zur Betätigung eines einzigen Ventils eines bestimmten Zylinders eines Verbrennungsmotors mit
einer synchron mit dem Verbrennungsmotor drehenden Nockenwelle,
mehreren Nocken auf der Nockenwelle, die jeweils ein unterschiedliches Nockenprofil besitzen und eine Hochgeschwindigkeitsnocke enthalten,
mehreren Nockenfolgern, die jeweils mit einem Nocken zur Betätigung des Ventils gemäß dem Profil des Nockens gleitend in Wirkverbindung stehen und von denen einer mit dem Ventil in Wirkverbindung steht, und
einer Kupplungseinrichtung zum selektiven Verbinden und Lösen der Nockenfolger zwecks unterschiedlicher Betätigung des Ventils in unterschiedlichen Drehzahlbereichen des Verbrennungsmotors,
ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nockenwelle eine unsymmetrische Folge von drei Nocken vorgesehen ist, daß der Hochgeschwindigkeitsnocken an einem Ende der Folge angeordnet ist und daß drei Nockenfolger gleitend mit den drei Nocken in Wirkverbindung stehen.
Die Nockenwelle kann einen ringförmigen erhabenen Teil sowie einen Niedergeschwindigkeits- und einen Hochgeschwindigkeitsnocken oder einen Niedergeschwindigkeits-, Zwischengeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken auf weisen, wobei die Nockenfolger mit dem erhabenen Teil und den Nocken in Gleitkontakt gehalten sind. Das Ventil wird durch den erhabenen Teil selektiv unwirksam gehalten und in Bereichen mit niedriger und hoher Drehzahl durch den Niedergeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken oder in Bereichen kleiner, mittlerer und hoher Drehzahl durch den Niedergeschwindigkeits-, Zwischengeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken betätigt.
Die drei Nockenfolger sind vorzugsweise in einer axial festen Stellung auf einer festen Nockenfolgerwelle montiert und kippen um eine feste Achse.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilantriebsmechanismus in einer Ebene 1-1 in Fig. 2;
Fig. 2 eine ebene Ansicht des Ventilantriebsmechanismus nach Fig. 2;
Fig. 3 einen Querschnitt in einer Ebene III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Querschnitt in einer Ebene IV-IV in Fig. 1, aus dem voneinander gelöste erste bis dritte Nockenfolger ersichtlich sind;
Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Querschnitt, aus dem ein erster und zweiter miteinander verbundener Nockenfolger ersichtlich ist;
Fig. 6 einen der Fig. 4 entsprechenden Querschnitt, aus dem die miteinander verbundenen ersten bis dritten Nockenfolger ersichtlich sind;
Fig. 7 eine ebene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilantriebsmechanismus;
Fig. 8 einen den Fig. 4 bis 6 entsprechenden Querschnitt, aus dem der Betrieb zur Betätigung des Ventilantriebsmechanismus nach Fig. 7 ersichtlich ist;
Fig. 9 eine ebene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilantriebsmechanismus;
Fig. 10 einen Querschnitt in einer Ebene X-X in Fig. 9; und
Fig. 11 eine ebene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilantriebsmechanismus.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Ventilantriebsmechanismus. Dieser Ventilantriebsmechanismus ist in einen bestimmten Motorzylinder eines Verbrennungsmotors eingebaut, der ein einziges Ansaugventil 1 zur Einleitung eines Luft/Kraftstoffgemisches in eine in einem Motorblock ausgebildeten Verbrennungskammer aufweist.
Der Ventilantriebsmechanismus umfaßt eine synchron mit dem Motor in einem Drehzahlverhältnis von 1/2 in Bezug auf die Motordrehzahl drehende Nockenwelle 2. Diese Nockenwelle 2 besitzt einen ringförmigen erhabenen Teil 3, einen Niedergeschwindigkeitsnocken 4 und einen Hochgeschwindigkeitsnocken 5, welcher einstückig am Umfang der Nockenwelle 2 vorgesehen sind. Der Ventilantriebsmechanismus besitzt weiterhin eine parallel zur Nockenwelle 2 verlaufende Kippwelle 3 sowie drei Kipphebei bzw. Nockenfolger 7, 8, 9, die winkelmäßig bewegbar auf der Kippwelle 6 gelagert und gegen den erhabenen Teil 3, den Geschwindigkeitsnocken 4 bzw. den Hochgeschwindigkeitsnocken 5 auf der Nockenwelle 2 gehalten sind. Das Ansaugventil 1 wird durch die drei Nockenfolger 7, 8, 9 selektiv betätigt, welche ihrerseits durch den Niedergeschwindigkeits und Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 betätigt werden. Die Nockenwelle 2 ist drehbar oberhalb des Motorblocks angeordnet. Der erhabene Teil 3 ist an einer Stelle oberhalb des Ansaugventils 1 vorgesehen. Der Niedergeschwindigkeitsnocken 4 und der Hochgeschwindigkeitsnocken 5 sind auf jeweils einer Seite des erhabenen Teils 3 angeordnet. Der erhabene Teil 3 besitzt ein kreisförmiges Umfangsprofil entsprechend den Basiskreisen 4b, 5b des Niedergeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnockens 4, 5. Der Niedergeschwindigkeitsnocken 4 besitzt eine sich vom Basiskreis 4b radial nach außen erstreckenden Nockenkeule 4a, während der Hochgeschwindigkeitsnocken 5 eine sich vom Basiskreis 5b über die Nockenkeule 4a radial nach außen erstreckenden Nockenkeule 5a aufweist, welche eine größere radiale Abmessung als die Nockenkeule 4a besitzt.
Die Kippwelle 6 ist unter der Nockenwelle 2 befestigt. Der erste schwenkbar auf der Kippwelle 6 gelagerte Nockenfolger 7 ist zum erhabenen Teil 3, der zweite schwenkbar auf der Kippwelle 6 gelagerte Nockenfolger 8 zum Niedergeschwindigkeitsnocken 4 und der dritte schwenkbar auf der Kippwelle 6 gelagerte Nockenfolger 9 zum Hochgeschwindigkeitsnocken 5 ausgerichtet Die Nockenfolger 7, 8, 9 besitzen an ihren Oberseiten jeweils ein Nockengleitteil 7a, 8a, 9a, das jeweils mit dem erhabenen Teil 3 bzw. den Nocken 4, 5 in gleitendem Kontakt gehalten sind. Der erste Nockenfolger 7 besitzt ein oberhalb des Ansaugventils 1 angeordnetes freies Ende. In dieses freie Ende des ersten Nockenfolgers 7 ist eine Mitnehmerschraube 12 eingeschraubt, deren Spitze mit dem oberen Ende des Ventilstößels des Ansaugventils 1 in Wirkverbindung zu treten vermag.
Am oberen Ende des Ventilstößels des Ahsaugventils 1 ist ein Flansch 14 befestigt. Das Ansaugventil 1 ist normalerweise mittels einer unter Druck um den Ventilstößel zwischen dem Flansch 14 und dem Motorblock angeordneten Kompressionsschraubenfeder 16 so belastet, daß die Ansaugöffnung geschlossen ist.
Gemäß Fig. 3 liegt ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Hebeteil 19 an der Unterseite des zweiten Nockenfolgers 8 an. Dieses Hebeteil 19 wird normalerweise durch eine Kompressionsfeder 20 mit relativ schwachem Federvermögen zwischen ihm und dem Motorblock nach oben gedrückt, um das Nockengleitteil 8a des zweiten Nockenfolgers 8 federnd und gleitend gegen den Niedergeschwindigkeitsnocken 4 vorzuspannen.
Gemäß Fig. 4 besitzen der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 sich gegenüberstehende in Gleitkontakt gehaltene Seitenwände. Eine erste selektive Kupplung 21 ist zum selektiven Lösen der Nockenfolger 7 8 voneinander zwecks deren Relativverschiebung sowie zu deren Verbinden zwecks gemeinsamer Bewegung in und zwischen diesen Nockenfolgern 7 8 angeordnet. Entsprechend besitzen der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 sich gegenüberstehende in Gleitkontakt miteinander befindliche Seitenwände. Zum selektiven Lösen der Nockenfolger 7, 9 voneinander zwecks Relativerschiebung sowie zu deren Verbindung zwecks gemeinsamer Bewegung ist eine zweite selektive Kupplung in und zwischen diesen ersten und zweiten Nockenfolger 7, 9 angeordnet.
Die erste und zweite selektive Kupplung 21, 22 sind identisch aufgebaut, so daß im folgenden lediglich die erste Selektivkupplung 21 im einzelnen beschrieben wird.
Die erste selektive Kupplung 21 umfaßt einen Kolben 23, der zwischen einer ersten Stellung, in der er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 miteinander verbindet, und einer zweiten Stellung, in welcher er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 voneinander löst, bewegbar ist, einen kreisförmigen Anschlag 24 zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 23 sowie eine Schraubenfeder 25, welche den Anschlag 24 derart belastet, daß der Kolben 23 in die Stellung bewegt wird, in welcher er den ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 voneinander löst.
Der erste Nockenfolger 7 besitzt ein erstes sich gegen den zweiten Nockenfolger 8 öf fnendes und parallel zur Kippwelle 6 verlaufendes Führungsloch 26. Weiterhin besitzt der erste Nockenfolger 7 im Bereich des geschlossenen Endes des ersten Führungsloches 26 ein Loch 28 kleineren Durchmessers, wodurch zwischen diesem Loch 28 kleineren Durchmessers und dem ersten Führungsloch 26 eine Stufe bzw. Schulter 27 ausgebildet ist. Der Kolben 23 ist gleitend in das erste Führungsloch 26 eingepaßt. Der Kolben 23 und das geschlossene Ende des Lochs 28 kleineren Durchmessers definieren zwischen sich eine Hydraulikdruckkammer 29.
Im ersten Nockenfolger 7 ist ein Hydraulikkanal 30 ausgebildet, der mit der Hydraulikdruckkammer 29 in Verbindung steht. Ein axial in der Kippwelle 6 ausgebildeter Hydraulikkanal 31 ist über einen geeigneten Hydraulikdruck-Steuermechanismus mit einer (nicht dargestellten) Hydraulikdruckwelle gekoppelt. Die Hydraulikkanäle 30, 31 werden unabhängig davon, wie der erste Nockenfolger 7 winkelmäßig um die Kippwelle 6 bewegt wird, über ein in einer Seitenwand der Kippwelle 6 ausgebildetes Loch 32 in Verbindung gehalten.
Der zweite Nockenfolger 8 besitzt ein sich zum ersten Nockenfolger 7 hin öffnendes und zum ersten Führungsloch 26 in diesem ersten Nockenfolger 7 ausgerichtetes zweites Führungsloch 35 Der kreisförmige Anschlag 24 ist gleitend in das zweite Führungsloch 35 eingepaßt. Der zweite Nockenfolger 8 besitzt weiterhin im Bereich des geschlossenen Endes des zweiten Führungsloches 35 ein Loch 37 kleineren Durchmessers, wodurch zwischen dem zweiten Führungsloch 35 und dem Loch 37 kleineren Durchmessers zur Begrenzung der Bewegung des kreisförmigen Anschlags 24 eine Stufe bzw. Schulter 36 ausgebildet ist. Weiterhin ist koaxial zum Loch 37 kleineren Durchmessers im zweiten Nockenfolger 8 ein Durchgangsloch 38 vorgesehen. Eine einstückig und koaxial mit dem kreisförmigen Anschlag 24 verbundene Führungsstange 39 erstreckt sich durch das Loch 38. Die Schraubenfeder 25 ist zwischen dem Anschlag 24 und dem geschlossenen Ende des Lochs 37 kleineren Durchmessers um die Führungsstange 39 angeordnet.
Die axiale Länge des Kolbens 23 ist so gewählt, daß bei Anstoßen eines Endes des Kolbens 23 an der Stufe 27 dessen anderes Ende unmittelbar zwischen den gleitenden Seitenflächen des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8 angeordnet ist und damit bündig zu diesen liegt. Wird der Kolben 23 in das zweite Führungsloch 35 bewegt, bis er den Anschlag 24 gegen die Stufe 36 schiebt, verbleibt das eine Ende des Kolbens 23 im ersten Führungsloch 26, so daß der Kolben 23 zwischen dem ersten und zweiten Nockenfolger 7, 8 verläuft.
Die mit der ersten und zweiten selektiven Kupplung 21, 22 in Verbindung stehende Hydraulikkanäle 31 sind durch eine Stahlkugel 33 voneinander isoliert, welche kraftschlüssig und fest in der Kippwelle 6 angeordnet ist. Die erste und zweite selektive Kupplung 21, 22 sind daher unter Hydraulikdruck unabhängig voneinander betätigbar.
Im folgenden wird die Wirkungsweise des Ventilantriebsmechanismus anhand der Fig. 4 bis 6 beschrieben. Arbeitet der Motor in einem Bereich mit extrem kleiner Drehzahl so werden die erste und zweite selektive Kupplung 21, 22 zur Lösung der drei Nockenfolger 7, 8, 9 voneinander betätigt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Speziell wird der Hydraulikdruck durch den Hydraulikdruck-Steuermechanismus von der Hydraulikdruckkammer 29 abgeschaltet, so daß der Anschlag 24 sich unter der Federwirkung der Feder 25 gegen den ersten Nockenfolger 7 bewegen kann, bis der Kolben 23 an der Stufe 27 anstößt. Wenn der Kolben 23 mit der Stufe 27 in Eingriff tritt, so liegen die wechselseitig in Kontakt stehenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlages 24 der ersten selektiven Kupplung 24 bündig zu den gleitenden Seitenflächen des ersten und zweiten Nockenfolgers 7, 8. Entsprechend liegen die wechselseitig in Kontakt stehenden Enden des Kolbens 23 und des Anschlages 24 der zweiten selektiven Kupplung 22 bündig mit den gleitenden Seitenflächen des ersten und dritten Nockenfolgers 7, 9. Somit werden der erste, zweite und dritte Nockenfolger 7, 8, 9 für eine Relativwinkelbewegung wechselseitig in gleitendem Kontakt gehalten.
Wenn der erste bis dritte Nockenfolger 7, 8, 9 auf diese Weise gelöst sind, so wird der erste Nockenfolger 7 durch die Winkelbewegung des zweiten und dritten, mit dem Niedergeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 in gleitendem Kontakt stehenden Nockenfolger 8, 9 nicht beeinflußt. Der erste Nockenfolger 7 wird nicht geschwenkt, da der erhabene Teil 3 keine Nockenwirkung ausübt. Reibungsverluste des Ventilantriebs sind relativ klein, da der zweite Nockenfolger 8 durch die relativ kleine Federkraft der Feder 20 mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken 4 in gleitendem Kontakt gehalten wird.
Bei Motorbetrieb mit sehr kleiner Drehzahl bleibt das Ansaugventil 1 also geschlossen, wodurch der Kraftverbrauch reduziert wird.
Für einen Motorbetrieb mit kleiner Drehzahl werden der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 durch die erste selektive Kopplung 21 miteinander verbunden, wobei der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 voneinander gelöst bleiben, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Speziell wird der Hydraulikdruckkammer 29 der ersten selektiven Kupplung 21 Hydraulikdruck zugeführt, so daß der Kolben 23 den Anschlag 24 gegen die Federkraft der Feder 25 in das zweite Führungsloch 35 drückt, bis der Anschlag 24 mit der Stufe 36 in Eingriff tritt. Der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 sind nunmehr für eine gemeinsame Winkelbewegung miteinander verbunden.
Daher öffnet und schließt das Ansaugventil 1 die Ansaugöffnung mit den Ventilzeittakt und dem Ventilhub gemäß dem Profil des Niedergeschwindigkeitsnockens 4. Das Luft/Kraftstoffgemisch strömt nunmehr in einer für den Motorbetrieb mit kleiner Drehzahl geeigneten Menge in die Verbrennungskammer, woraus sich eine gute Kraftstoffausnutzung und eine Vermeidung von Klopfen ergibt.
Arbeitet der Motor mit hoher Drehzahl, so werden der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 durch die zweite selektive Kupplung 22 in der in Fig. 6 dargestellten Weise durch Einleiten von Hydraulikdruck in die Hydraulikdruckkammer 29 der zweiten selektiven Kupplung 22 miteinander verbunden. Dabei bleiben der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 entweder durch die erste selektive Kupplung 21 verbunden oder können durch diese gelöst werden. Auf jeden Fall wird der erste Nockenfolger 7 mit dem dritten Nockenfolger 9 geschwenkt. Das Ansaugventil 1 öffnet und schließt daher die Ansaugöffnung abwechselnd mit dem Ventilzeittakt und dem Ventilhub gemäß dem Profil des Hochgeschwindigkeitsnockens 5. Der Ansaugwirkungsgrad wird im Sinne einer höheren Ausgangsleistung und eines höheren Drehmomentes erhöht.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Niedergeschwindigkeitsnocken 4 zwischen dem Hochgeschwindigkeitsnocken 5 und dem erhabenen Teil 3 vorgesehen ist. Der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 werden mit dem Niedergeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 im gleitenden Kontakt gehalten, während der dritte Nockenfolger 9 gleitend mit dem erhabenen Teil 3 in Kontakt tritt und mit dem Ansaugventil 1 in Wirkverbindung bringbar ist.
Im Bereich sehr hoher Drehzahl werden die erste und zweite selektive Kupplung 21, 22 in der in Fig. 4 dargestellten Weise betätigt, so daß die Nockenfolger 7, 8, 9 unabhängig voneinander schwenkbar sind und das Ansaugventil 1 geschlossen bleiben kann. Im Bereich kleiner Drehzahl werden durch Betätigung der ersten und zweiten selektiven Kupplung 21, 22 in der in Fig. 8 dargestellten Weise der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 miteinander verbunden und der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 gelöst voneinander gehalten. Das Ansaugventil 1 wird daher gemäß dem Nockenprofil des Niedergeschwindigkeitsnockens 4 gesteuert. Im Bereich hoher Drehzahl werden die Nockenfolger 7, 8, 9 in der in Fig. 6 dargestellten Weise miteinander verbunden, so daß das Ansaugventil 1 gemäß dem Nockenprofil des Hochgeschwindigkeitsnockens 5 betätigt wird.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Auf der Nockenwelle 2 sind ein Niedergeschwindigkeitsnocken 3', ein Zwischengeschwindigkeitsnocken 4 und ein Hochgeschwindigkeitsnocken 5 mit jeweils einer Nockenkeule 3a, 4a bzw. 5a gelagert. Die Nockenkeule 5a ist in Radial- und Winkelausrichtung größer als die Nockenkeule 4a, welche wiederum in Radial- und Winkelausrichtung größer als die Nockenkeule 3a ist. Der erste Nockenfolger 7, der mit dem Ansaugventil 1 in Wirkverbindung zu bringen ist, wird mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken 3' in gleitendem Kontakt gehalten, während der zweite und dritte Nockenfolger 8, 9 mit dem Zwischen- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 in gleitendem Kontakt gehalten werden. Im Bereich kleiner Drehzahl sind die Nockenfolger 7, 8, 9 gemäß Fig. 4 voneinander gelöst, wobei das Ansaugventil 1 gemäß dem Nockenprofil des Niedergeschwindigkeitsnockens 3' betätigt wird. Im Bereich mittlerer Drehzahl sind der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 miteinander verbunden, während der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 voneinander gelöst bleiben, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, so daß das Ansaugventil 1 durch den Zwischengeschwindigkeitsnocken 4 betätigt wird. Im Bereich hoher Drehzahl sind die Nockenfolger 7, 8, 9 in der in Fig. 6 dargestellten Weise oder lediglich der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 in der in Fig. 8 dargestellten Weise miteinander verbunden, so daß das Ansaugventil 1 durch den Hochgeschwindigkeitsnocken 5 gesteuert werden kann.
Gemäß der weiteren in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform ist der Zwischengeschwindigkeitsnocken 4 zwischen dem Niedergeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken 3' , 5 angeordnet. Der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 werden mit dem Zwischengeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken 4, 5 in gleitendem Kontakt gehalten. Der Niedergeschwindigkeitsnocken 3' steht in gleitender Wirkverbindung mit dem dritten Nockenfolger 9, der mit dem Ansaugventil 1 in Wirkverbindung treten kann. Im Betrieb mit kleiner Drehzahl sind die Nockenfolger 7, 8, 9 gemäß Fig. 4 voneinander gelöst, wobei das Ansaugventil 1 durch den Niedergeschwindigkeitsnocken 3' gesteuert wird. Im Bereich mittlerer Drehzahl sind der erste und dritte Nockenfolger 7, 9 miteinander verbunden, während der erste und zweite Nockenfolger 7, 8 voneinander gelöst bleiben, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, um das Ansaugventil 1 gemäß dem Nockenprofil des Zwischengeschwindigkeitsnockens 4 zu steuern. Im Bereich hoher Drehzahl sind alle Nockenfolger 7, 8, 9 gemäß Fig. 6 miteinander verbunden, um das Ansaugventil 1 gemäß dem Nockenprofil des Hochgeschwindigkeitsnockens 5 zu steuern.
An Stelle der Betätigung des Ansaugventils 1 durch die Ventilantriebsmechanismen gemäß der Erfindung kann durch diese Mechanismen auch ein Auspuffventil betätigt werden. In einem solchen Fall können unverbrandte Komponenten aufgrund der Auspuffgasturbulenz im Bereich niederer Drehzahl des Motors reduziert werden, während durch Reduzierung des Strömungswiderstandes von Auspuffgas aus der Verbrennungsgaskammer im Motorbetrieb mit hoher Drehzahl eine hohe Motorausgangsleistung und ein hohes Motordrehmoment erzeugt werden können.
Ersichtlich gibt die vorliegende Erfindung wenigstens in ihren bevorzugten Ausführungsformen einen Ventilantriebsmechanismus für einen Verbrennungsmotor an, mit dem ein Ventil in Bereichen kleiner, mittlerer und hoher Drehzahl im Sinne einer erhöhten Motorleistung und Kraftstoffersparnis steuerbar ist; darüber hinaus handelt es sich um einen relativ einfach aufgebauten Ventilantriebsmechanismus, mit dem das Ansaug- oder Auspuffventil eines bestimmten Motorzylinders für eine bessere Kraftstoffausnutzung unwirksam gemacht werden kann.

Claims

1. Ventilantriebsmechanismus zur Betätigung eines einzeigen Ventils (1) eines bestimmten Zylinders eines Verbrennungsmotors mit einer synchron mit dem Verbrennungsmotor drehenden Nockenwelle (2),

mehreren Nocken (3, 4, 5) auf der Nockenwelle, die jeweils ein unterschiedliches Nockenprofil besitzen und eine Hochgeschwindigkeitsnocke (5) enthalten,

mehreren Nockenfolgern (7, 8, 9) , die jeweils mit einem Nocken zur Betätigung des Ventils (1) gemäß dem Profil des Nockens gleitend in Wirkverbindung stehen und von denen einer mit dem Ventil in Wirkverbindung steht, und

einer Kupplungseinrichtung (21, 22) zum selektiven Verbinden und Lösen der Nockenfolger zwecks unterschiedlicher Betätigung des Ventils in unterschiedlichen Drehzahlbereichen des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nockenwelle (2) eine unsymmetrische Folge von drei Nocken (3, 4, 5) vorgesehen ist, daß der Hochgeschwindigkeitsnocken (5) an einem Ende der Folge angeordnet ist und das drei Nockenfolger (7, 8, 9) gleitend mit den drei Nocken in Wirkverbindung stehen.

2. Ventilantriebsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Nockenwelle (2) einen ringförmigen erhabenen Teil (3) einen Niedergeschwindigkeitsnocken (4) sowie einen Hochgeschwindigkeitsnocken (5) aufweist, der erhabene Teil zwischen dem Niedergeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet ist, die Nockenfolger mit dem Niedergeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken (4, 5) in gleitender Wirkverbindung stehende Nockenfolger (8, 9) sowie einen mit dem erhabenen Teil (3) gleitend in Wirkverbindung stehenden Nockenfolger (7) zur Steuerung des Ventils (1) enthalten und die Kupplungseinrichtung (21, 22) selektiv so ausgebildet ist, daß das Ventil in einem Drehzahlbereich mit dem erhabenen Teil (3) unwirksam gehalten wird und in einem Bereich kleiner Drehzahl mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (4) und in einem Bereich hoher Drehzahl mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken (5) betätigt wird (Fig. 1 bis 6).

3. Ventilantriebsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Nockenwelle (2) einen ringförmigen erhabenen Teil (3), einen Niedergeschwindigkeitsnocken (4) und einen Hochgeschwindigkeitsnocken (5) aufweist, der Niedergeschwindigkeitnocken zwischen dem erhabenen Teil und dem Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet ist, die Nockenfolger mit dem Niedergeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken (4, 5) gleitend in Wirkverbindung stehende Nockenfolger (7, 8) sowie einen mit dem erhabenen Teil (3) in gleitender Wirkverbindung stehenden Nockenfolger (9) zur Steuerung des Ventils (1) enthalten und die Kupplungseinrichtung (21, 22) selektiv so ausgebildet ist, daß das Ventil in einem Geschwindigkeitsbereich mit dem erhabenen Teil (3) unwirksam gehalten wird und in einem Bereich kleiner Drehzahl mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (4) und in einem Bereich hoher Drehzahl mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken (5) betätigt wird (Fig. 7 bis 8).

4. Ventilantriebsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Nockenwelle (2) einen Niedergeschwindigkeitsnocken (3'), einen Zwischengeschwindigkeitsnocken (4) und einen Hochgeschwindigkeitsnocken (5) aufweist, der Niedergeschwindigkeitsnocken zwischen dem Zwischengeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet ist, die Nockenfolger mit dem Zwischengeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken (4, 5) gleitend in Wirkververbindung stehende Nockenfolger (8, 9) und einen gleitend mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (3') in Wirkverbindung stehenden Nockenfolger (7) zur Steuerung des Ventils (1) enthalten und die Kupplungseinrichtung (21, 22) so ausgebildet ist, daß das Ventil selektiv in einem Bereich kleiner Drehzahl mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (3') in einem Bereich mittlerer Drehzahl mit dem Zwischengeschwindigkeitsnocken (4) und in einen Bereich hoher Drehzahl mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken (5) betätigt wird (Fig. 9 bis 10).

5. Ventilantriebsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Nockenwelle (2) einen Niedergeschwindigkeitsnocken (3 ), einen Zwischengeschwindigkeitsnocken (4) und einen Hochgeschwindigkeitsnocken (5) aufweist, der Zwischengeschwindigkeitsnocken zwischen dem Niedergeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeitsnocken angeordnet ist, die Nockenfolger mit dem Zwischengeschwindigkeits- bzw. Hochgeschwindigkeitsnocken (4, 5) in gleitender Wirkverbindung stehende Nockenfolger (7, 8) und einen mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (3') gleitend in Wirkverbindung stehenden Nockenfolger (9) zur Steuerung des Ventils (1) enthalten und die Kupplungseinrichtung (21, 22) so ausgebildet ist, daß das Ventil selektiv in einem Bereich kleiner Drehzahl mit dem Niedergeschwindigkeitsnocken (3'), in einem Bereich mittlerer Drehzahl mit dem Zwischengeschwindigkeitsnocken (4) und in einem Bereich hoher Drehzahl mit dem Hochgeschwindigkeitsnocken (5) betätigt wird (Fig. 11)

6. Ventilantriebsmechanismus nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem drei Nockenfolger (7, 8, 9) für ein Schwenken um eine feste Achse in axial fester Stellung schwenkbar auf einer festen Nockenfolgerwelle (6) montiert sind.