(19) |
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(11) |
EP 0 779 411 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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23.05.2001 Patentblatt 2001/21 |
(22) |
Anmeldetag: 16.10.1996 |
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(54) |
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
Valve driving device for an internal combustion engine
Commande de soupape pour moteur à combustion interne
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
13.12.1995 DE 19546437 01.06.1996 DE 19622174
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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18.06.1997 Patentblatt 1997/25 |
(73) |
Patentinhaber: Dr.Ing. h.c. F. Porsche
Aktiengesellschaft |
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70435 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Schwarzenthal, Dietmar
71254 Ditzingen (DE)
- Grünberger, Joachim
74343 Sachsenheim (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 4 405 189 US-A- 5 203 289
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GB-A- 2 162 246
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine einer Brennkraftmaschine
nach der Gattung des Hauptanspruches.
[0002] Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise in der EP 0 515 520 B1 beschrieben
und weist einen Stößel aus zwei konzentrischen Tassenelementen auf, von denen das
innere mit seiner einen Stirnseite am Ventilschaft des Gaswechselventils anliegt.
Der Stößel wirkt mit dem Nocken einer Nockenwelle zusammen, der drei Teilnocken mit
unterschiedlichen Nockenbahnen aufweist. Die beiden äußeren Nockenbahnen haben den
gleichen Hubverlauf und wirken auf das äußere Tassenelement. Der mittlere Teilnocken
hat einen davon abweichenden Hubverlauf mit geringerer Hubhöhe und wirkt auf das innere
Tassenelement. Die beiden konzentrischen Tassenelemente können durch hydraulische
Beaufschlagung eines Koppelelementes miteinander gekoppelt oder in einer zweiten Schaltstellung
dieses Koppelelementes unabhängig voneinander bewegt werden. In der gekoppelten Schaltstellung
sind die beiden Tassenelemente miteinander verbunden, so daß diese dem Hubverlauf
der Teilnocken mit größerem Hub folgen. Über das Koppelelement und das innere Tassenelement
wird diese Bewegung auf den Ventilschaft übertragen. In der zweiten Schaltstellung
des Koppelelementes sind die beiden Tassenelemente unabhängig voneinander beweglich.
Der Ventilschaft wirkt in dieser Schaltstellung mit dem mittleren Teilnocken mit geringerem
Hub zusammen. Das äußere Tellerelement folgt der Hubwegung der äußeren Teilnocken,
wobei jedoch keine Verbindung zum inneren Tassenelement bzw. zum Ventilschaft besteht.
Bei diesen Stößeln besteht jedoch die Möglichkeit, daß das Koppelelement durch hydraulische
Beaufschlagung jederzeit aus seiner momentanen Schaltstellung heraus verstellbar ist.
Die Verschieblichkeit des Koppelelementes ist in der Regel nur gegeben, sofern sich
alle Teilnocken im Zusammenwirken mit dem zugehörigen Tassenelement in ihrer Grundkreisphase
befinden, da nur in dieser Schaltstellung das Koppelelement frei beweglich ist. Die
Druckbeaufschlagung des Koppelelementes erfolgt jedoch unabhängig davon, so daß unter
Umständen die Zeit für eine vollständige Verstellung des Koppelelementes von einer
Schaltstellung in die andere nicht ausreicht. Dabei können dann unerwünschte Kantenbelastungen
mit hohem Verschleiß auftreten. Unter Umständen kann es auch vorkommen, daß das Koppelelement
bei nichtausreichender Verschiebung durch die aus dem Ventiltrieb wirkenden Kräfte
zurückgedrückt wird, so daß das Ventil nach einem Teilhub ungedämpft in den Ventilsitz
zurückschlägt, was stark störende Geräusche und zusätzlichen Verschleiß verursacht.
[0003] Aus der DE 44 05 189 A1 ist weiterhin ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit
einem Stößel für ein abschaltbares Gaswechselventil bekannt, der ein Koppelelement
aufweist, mit dem das zugehörige Gaswechselventil aktivierbar oder deaktivierbar ist.
Dieses Koppelelement ist längsverschieblich und weist eine Bohrung auf, in die in
einer Schaltstellung der Ventilschaft eintauchen kann. In dieser Schaltstellung ist
eine Hubbewegung des Stößels möglich, die jedoch nicht auf den Ventilschaft übertragen
wird. Das Verschieben des Koppelelementes ist nur innerhalb definierter Nockenbahnen
möglich. Dazu wirkt das Koppelelement mit einer Sperreinrichtung zusammen, die aus
einer federnden Sperrzunge und einem Betätigungsstift besteht. Die federnde Sperrzunge
greift in definierten Stellungen in das Koppelelement ein. Der Taststift greift eine
Nockenkontur des zugehörigen Nockens ab und überträgt diese auf das Sperrelement,
wobei nur in vorgegebenen Nockenbahnbereichen eine Entlastung des Sperrelementes und
damit ein Verschieben des Koppelelementes möglich ist.
[0004] Darüber hinaus ist aus der DE 37 35 156 C2 ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem zwei Gaswechselventile über Schlepphebel vom dreiteiligen Nocken
einer Nockenwelle beaufschlagt werden. Die drei Schlepphebel sind benachbart zueinander
angeordnet und auf einer gemeinsamen Achse gelagert. Die beiden äußeren Schlepphebel
wirken mit den beiden äußeren Nockenbahnen des dreiteiligen Nockens zusammen, der
mittlere Schlepphebel wirkt mit der mittleren Nockenbahn mit größerem Ventilhub zusammen.
In den drei zusammengehörigen Schlepphebeln ist ein Koppelelement geführt, mit dem
in einer ersten Schaltstellung die drei Schlepphebel miteinander gekoppelt sind, so
daß diese dem Hubverlauf der mittleren Nockenbahn mit größeren Hubhöhe folgen. Im
entkoppelten Zustand werden die beiden Gaswechselventile von den beiden äußeren Schlepphebeln
beaufschlagt, die dem Hubverlauf der äußeren Nockenbahnen folgen. Der mittlere Schlepphebel
hat dabei keinen Einfluß auf den Ventilhub.
[0005] Weiterhin ist aus der US-PS 5,203,289 ein gattungsgemäßer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei der mit Hilfe eines hydraulisch verschieblichen Koppelelementes zwei
als Hubübertragungselemente ausgebildete Schlepphebel miteinander koppelbar sind.
Das Koppelelement weist auf seiner Umfangsfläche eine Nut auf, in die zur Fixierung
einer Schaltstellung ein Hebel eingreift.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
nach der Gattung des Hauptanspruches so zu verbessern, daß undefinierte Schaltstellungen
vermieden werden und sichergestellt wird, daß das Koppelelement stets sicher von einer
seiner Endstellungen in die andere Endstellung überführt werden kann. Damit sollen
gleichzeitig unerwünschte Bauteilbelastungen durch ungenügendes Tragverhalten vermieden
werden.
[0007] Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Durch Ausbildung einer keilförmigen Verriegelungskontur am Koppelelement, die mit
einem Verriegelungselement zusammenwirkt, welches das Koppelelement nockenbahnabhängig
freigibt oder sperrt, ist sichergestellt, daß das Koppelelement sich nur innerhalb
definierter Nockenbahnbereiche verschieben läßt. Damit kann sichergestellt werden,
daß bei Anliegen eines für das Verschieben des Koppelelementes erforderlichen hydraulischen
Druckes oder eine Federvorspannung stets ausreichende Zeit während der Grundkreisphase
des zugehörigen Nockens verbleibt, so daß ein sicheres Durchschalten des Koppelelementes
von einer in die andere Schaltstellung gegeben ist. Durch den direkten Eingriff des
Verriegelungselementes in eine am Koppelelement ausgebildete keilförmige Verriegelungskontur
wird darüberhinaus der Bauteilaufwand reduziert, wodurch einerseits Bauteile und andererseits
Bauraum eingespart werden können.
[0008] Die nockenbahnabhängige Sperrung bzw. Freigabe des Koppelelementes kann auf vorteilhafte
Weise so ausgeführt werden, daß ein Abtastelement eine Nockenkontur der Nockenwelle
abtastet und auf das Verriegelungselement so überträgt, daß dieses in einem ersten
Nockenbahnbereich das Koppelelement verriegelt und in einem zweiten Nockenbahnbereich
freigibt. Dieses Abtastelement kann beispielsweise als mechanisch wirkendes Bauteil
ausgeführt sein, das eine Außenkontur der Nockenbahn bzw. des Nockenbereiches abtastet.
Es ist jedoch auch möglich, die Nockenkontur optisch oder elektrisch oder mit anderen
an sich bekannten Arten der Erfassung abzugreifen und daraus ein Signal abzuleiten,
das an das Verriegelungselement übertragen wird.
[0009] Der erfindungsgemäße Ventiltrieb kann auf vorteilhafte Weise mit unterschiedlichen
Arten der Ventilhubübertragung eingesetzt werden. So ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung die Übertragung des durch den Nocken bzw. die Nockenbahnen vorgegebenen
Hubverlaufes auf das mindestens eine Gaswechselventil durch Hubübertragungselemente
nach Art eines Tassenstößels mit zwei konzentrischen Hubelementen möglich. In einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Hubübertragung durch
Hebelelemente, beispielsweise Schlepphebel oder Kipphebel.
[0010] Das Abtastelement und das Verriegelungselement können auf besonders vorteilhafte
Weise einstückig ausgebildet werden, wodurch eine Übertragung des Abtastsignals auf
das Verriegelungselement ohne Zwischenbauteile direkt erfolgt und Bauteile und eventuell
auch Bauraum eingespart werden.
[0011] Weist das Koppelelement zwei beabstandete Verriegelungskonturen auf, kann auf besonders
vorteilhafte Weise das Verriegelungselement jeweils in Abhängigkeit von der Schaltstellung
in das Koppelelement eingreifen, so daß dieses in beiden Schaltstellungen (Endstellungen)
verriegelbar ist.
[0012] Das Verriegelungselement und das Koppelelement sind durch aufeinander abgestimmte
Formgebung so ausgebildet, daß eine Zwangssteuerung des Koppelelementes während des
Umschaltvorganges bzw. am Ende des Umschaltvorganges erfolgt . Diese Zwangssteuerung
wird erzielt, indem das Verriegelungselement in Abhängigkeit von der Drehstellung
des Nockens durch das Zusammenwirken mit der Nockenkontur an der Verrieglungskontur
des Koppelelements angreift und dieses zwangsweise in eine seiner Endlagen verschiebt.
Die Umsetzung erfolgt dabei durch keilförmige Verriegelungsnute, die am Koppelelement
eingebracht sind. Diese mechanische Zwangssteuerung überlagert die hydraulische Ansteuerung
und erhöht wesentlich die Sicherheit eines derartigen Ventiltriebes.
[0013] Es ist darüberhinaus besonders vorteilhaft, wenn das Koppelelement als zylindrischer
Stift ausgebildet ist, der in den Koppelbohrungen der beiden miteinander zu koppelnden
Stößelelemente geführt ist. Die Verriegelungskontur kann dabei als umlaufende ringförmige
Vertiefung auf relativ einfache Weise hergestellt werden. Darüberhinaus bietet eine
derartige Formgebung erhebliche Vorteile bei der Abdichtung des Koppelelementes, das
damit direkt als hydraulisch beaufschlagbarer Kolben genutzt werden kann.
[0014] Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der Beschreibung.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung
näher erläutert. Letztere zeigt in
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stößels mit nur teilweise
dargestellter Nockenwelle,
- Fig. 3
- einen zweiten, um 90° gegenüber dem ersten versetzten Schnitt durch diesen Stößel
in einer zweiten Drehstellung des Nockens,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des Stößels in einer ersten Schaltstellung,
- Fig. 5
- einen Schnitt durch diesen Stößel in einer mittleren Schaltstellung,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch diesen Stößel in seiner zweiten Schaltstellung,
- Fig. 7
- einen nur teilweise dargestellten Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Stößels,
- Fig. 8
- einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Schnitt eines vierten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Stößels,
- Fig. 9
- einen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Stößels mit nur teilweise
dargestellter Nockenwelle,
- Fig. 10
- einen zweiten, um 90° gegenüber dem ersten versetzten Schnitt durch dieses fünfte
Ausführungsbeispiel,
- Fig. 11 bis Fig. 15
- Abwandlungen des fünften Ausführungsbeispiels,
- Fig. 16
- eine nur teilweise dargestellte Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung
anhand eines Schlepphebelventiltriebs,
- Fig. 17
- einen Querschnitt durch diesen Ventiltrieb entlang der Linie XVII-XVII nach Fig. 16,
- Fig. 18
- einen Schnitt durch die drei Schlepphebel im Bereich des Koppelelements.
[0016] Der in Fig. 1 dargestellte Ventiltrieb einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine
weist einen zylindrischen Stößel 1 auf, der koaxial zu einem schaltbaren Gaswechselventil
2 angeordnet ist und durch einen Nocken 3 einer Nockenwelle 4 betätigt wird. Der Stößel
1 ist in eine Bohrung 5 eines Zylinderkopfes 6 eingesetzt und stützt sich über eine
Druckfeder 7 ab. Das Ventil 2 (Gaswechselventil) umfaßt einen mit einem Ventilsitz
8 des Zylinderkopfes 6 zusammenwirkenden Ventilteller 9 sowie einen Ventilschaft 10,
der mit einem Ventilfederteller 11 versehen ist. Zwischen Ventilfederteller 11 und
Zylinderkopf 6 ist eine Ventilfeder 12 angeordnet, die das Ventil 2 in der geschlossenen
Stellung hält. Der Ventilfeder 12 gegenüberliegend stützt sich die Druckfeder 7 ebenfalls
am Ventilfederteller 11 ab.
[0017] Der in Fig. 2 und 3 näher dargestellte Stößel 1 weist zwei konzentrische Tassenelemente
13, 14 auf, die jeweils mit unterschiedlichen Nockenbereichen (Teilnocken) 15 bis
17 des Nockens 3 zusammenwirken. Die beiden äußeren Nockenbereiche 15 und 17 sind
gleich ausgebildet, d.h. sie haben die gleiche Hubhöhe und Phasenlage. Diese Nockenbereiche
15 und 17 wirken mit dem äußeren der beiden Tassenelemente 13 zusammen. Der mittlere
Nockenbereich 16 hat gegenüber den beiden äußeren Nockenbereichen 15 und 17 eine geringere
Hubhöhe und wirkt mit dem inneren Tassenelement 14 zusammen. Dieses ist über ein ansich
bekanntes hydraulisches Ventilspielausgleichselement (HVA) 18 mit dem Ventilschaft
10 des Gaswechselventils 2 zusammen.
[0018] Das äußere Tassenelement 13 hat ein etwa becherförmiges Gehäuse 19, dessen Boden
20 dem Nocken 3 zugewandt ist. Dieser hat eine durchgehende Öffnung 21, die an der
Innenseite des Bodens 20 von einem umlaufenden Rand 22 umgeben ist. Der Boden 20 ist
parallel zu seiner Außenseite 23 von einer Bohrung 24 durchdrungen, die die Öffnung
21 schneidet.
[0019] In diese Öffnung 21 ist das ebenfalls becherförmig ausgebildete Gehäuse 25 des inneren
Tassenelementes 14 eingesetzt. Dessen Boden 26 ist dem mittleren Nockenbereich 16
zugewandt. Der Boden 26 wird von einer Bohrung 27 durchdrungen, die in der in Fig.
2 dargestellten Arbeitsstellung des Stößels 1 und des Nockens 3 mit der Bohrung 24
des äußeren Tassenelementes 13 fluchtet. In diese Bohrung 27 mündet eine etwa senkrecht
dazu verlaufende Bohrung 28, die von der Außenseite 29 des Bodens 26 ausgeht. Dieser
liegt eine Bohrung 30 kleineren Durchmessers gegenüber, die ebenfalls in die Bohrung
27 mündet und von der Innenseite 31 des Bodens 26 ausgeht. Die Böden 20 und 26 der
beiden Tassenelemente sind an ihren Außenseiten 23 bzw. 29 in Laufrichtung des Nockens
3 tonnenförmig gewölbt.
[0020] Im Inneren des Gehäuses 25 ist das an sich bekannte hydraulische Ventilspielausgleichselement
geführt. Das Gehäuse 25 des inneren Tassenelementes 14 hat einen vom Boden 26 ausgehenden
Mantelabschnitt 32, der mit einer Längsnut 33 versehen ist, die von der offenen Stirnseite
34 des Mantelabschnittes 32 ausgehend bis etwa zum mittleren Bereich des Bodens 26
reicht. In das Innere der Bohrung 27 sind zwei einander gegenüberliegende Führungshülsen
36, 37 eingesetzt, die bis an die Außenseite des inneren Tassenelementes ragen. Diese
Führungshülsen 36 und 37 nehmen ein Koppelelement 38 in Form eines zylindrischen Stiftes
auf, dessen Länge dem Abstand der beiden außenliegenden Stirnseiten 39, 40 der beiden
Führungshülsen 36 und 37 entspricht. Das Koppelelement 38 ist mit zwei benachbarten,
umlaufenden Verriegelungsnuten 41, 42 mit etwa V-förmigem Querschnitt versehen. Dieses
Verriegelungsnuten wirken mit einem Verriegelungsstift 43 zusammen, der in der Bohrung
28 geführt ist. Dieser weist dazu einen zylindrischen Abschnitt 44 auf, dessen Durchmesser
dem der Bohrung 28 entspricht und dessen Länge größer ist als die Länge der Bohrung
28. An den zylindrischen Abschnitt 44 schließt sich ein kegelförmiger Abschnitt 45
mit größerem Grunddurchmesser an, der sich im Inneren der Bohrung 27 befindet und
den Verriegelungsnuten 41, 42 zugewandt ist. In der in Fig. 2 dargestellten Arbeitsstellung
von Stößel 1 und Nockenwelle 4 liegt der Grund des Kegelabschnittes 45 an der Innenseite
27 der Bohrung 28 an. Der zylindrische Abschnitt 44 ragt bis in eine Nut 46, die im
Grundkreisbereich des Teilnocken 16 ausgebildet ist.
[0021] In der Bohrung 24 des äußeren Tassenelementes 13 sind in den beiden gegenüberliegenden
Bohrungsabschnitten je eine Führungshülse 47 und 48 angeordnet. Die in Fig. 2 rechte
Führungshülse 48 ist etwa becherförmig ausgebildet und so bemessen, daß ihre offene
Stirnseite 49 an die Stirnseite 40 der Führungshülse 37 stößt. An der Innenseite des
Bodens 50 der Führungshülse 48 stützt sich das eine Ende einer Druckfeder 51 ab, deren
gegenüberliegendes Ende an einem im Inneren der Führungshülse 48 geführten Kolben
52 anliegt. Die Stirnseite dieses Kolbens 52 liegt an der Stirnseite des Koppelelementes
38 an. Die gegenüberliegende Führungshülse 47 ragt ebenfalls mit ihrer Stirnseite
53 bis an die Stirnseite 39 der Führungshülse 36. Die Führungshülse 47 ist an ihrer
gegenüberliegenden Stirnseite durch einen becherförmigen eingesetzten Einsatz 54 verschlossen.
Im Inneren der Führungshülse 47 ist ein Kolben 54 längsbeweglich geführt, dessen Stirnseite
an der gegenüberliegenden Stirnseite des Koppelelementes 38 anliegt. In die Führungshülse
47 mündet eine Bohrung 55, die auf nachfolgend erläuterte Weise mit der Ölzufuhr des
Zylinderkopfes gekoppelt ist. Durch den Kolben 55 und den Einsatz 54 wird im Inneren
der Führungshülse 47 ein Druckraum 57 ausgebildet, in den diese Bohrung 56 mündet.
Durch Beaufschlagen dieses Druckraumes 57 mit Druckmittel (Schmieröl) kann in Abhängigkeit
von der Höhe des Druckes - wie im nachfolgenden näher beschrieben - der Kolben 55
so verschoben werden, daß dieser das Koppelelement 38 und den Kolben 52 gegen die
Wirkung der Druckfeder 51 verschiebt.
[0022] In das Innere des äußeren Tassenelementes 13 sind zur Ölführung zwei etwa becherförmig
ausgebildete Einsätze 58 und 59 eingesetzt. Der äußere Einsatz 58 liegt mit seiner
äußeren Matelfläche 60 an der Innenwand des äußeren Tassenelementes an. Dieser äußere
Einsatz 58 hat weiterhin einen inneren, umlaufenden Rand 61, der am umlaufenden Rand
22 des äußeren Tassenelementes 13 anliegt. Der innere Einsatz 59 liegt mit seiner
Mantelfläche 62 an der Mantelfläche 60 des äußeren Einsatzes an und hat ebenfalls
einen umlaufenden Rand 63, der am umlaufenden Rand 61 des äußeren Einsatzes 58 anliegt.
Zwischen den beiden Einsätzen ist ein teilweise umlaufender Ölraum 64 ausgebildet.
In diesen Ölraum 64 mündet eine das Gehäuse 19 des äußeren Tassenelementes 13 und
die Mantelfläche 60 des äußeren Einsatzes durchdringende Bohrung 65, die auf hier
nicht näher dargestellte Weise mit der Ölführung des Zylinderkopfes 6 verbunden ist.
Oberhalb dieser Bohrung 65 wird das Gehäuse 19 des äußeren Tassenelementes 13 von
einer weiteren Bohrung 66 durchdrungen, die mit einer Bohrung 67 des umlaufenden Randes
22 fluchtet. Die Bohrung 66 wird durch die Mantelfläche 60 des äußeren Einsatzes 58
abgedichtet, während die Bohrung 67 den umlaufenden Rand 61 durchdringt und in den
Ölraum 64 mündet. Die mit dem Ölraum 64 verbundene Bohrung 67 geht in der in den Figuren
2 und 3 dargestellten Schaltstellung des Stößels in eine Schrägbohrung 68 über, die
in das Innere des inneren Tassenelementes 14 mündet. Über diese Schrägbohrung 68 und
zwei an der Innenseite des Bodens 26 ausgebildete Vertiefungen 69 wird das hydraulische
Ventilspielausgleichselement 18 mit Öl versorgt bzw. mit Druck beaufschlagt. In den
Ölraum 64 mündet weiterhin die in Fig. 3 dargestellte Bohrung 56, so daß auch der
Druckraum 57 mit dem Ölraum 64 und damit der Ölversorgung des Zylinderkopfes verbunden
ist.
[0023] Um im Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Ventiltriebes die lagerichtige Zuordnung
des Stößels 1 zum Nocken 3 und die relative Lage des inneren und äußeren Tassenelementes
zueinander sicherzustellen, ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, die einen im Zylinderkopf
6 längsgeführten Stift 90 umfaßt, der in die Längsnut 33 des inneren Tassenelementes
14 eingreift. Zur Aufnahme des Stiftes 90 sind das Gehäuse 19 und der umlaufende Rand
22 von einer fluchtenden Bohrung 70 durchdrungen, in die der Stift 90 eingesetzt ist.
Dieser ragt - wie bereits angeführt - mit seinem einen Ende bis in die Längsnut 33,
so daß ein Verdrehen des inneren Tassenelementes 14 relativ zum äußeren Tassenelement
13 im Betrieb verhindert wird. Ein axiales Verschieben der beiden Tassenelemente zueinander
ist dabei möglich. Der Stift 90 ist darüberhinaus an seiner Außenseite mit einem Führungskopf
71 versehen, der in eine nicht näher dargestellte Längsnut in der Stößelführung des
Zylinderkopfes 6 ragt. Durch diesen Führungskopf 71 ist ein Verdrehen des äußeren
Tassenelementes 13 und damit des gesamten Stößels 1 relativ zum Zylinderkopf 6 verhindert.
[0024] Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Drehbewegung der Nockenwelle 4 über den
Nocken 3 in eine Hubbewegung des Stößels 1 und damit des Gaswechselventils 2 umgesetzt.
Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltstellung des Koppelelementes 38 folgt
das Gaswechselventil 2 der durch den mittleren Teilnocken 16 erzeugten Hubbewegung.
Diese wird über das innere Tassenelement 14 und das hydraulische Ventilspielausgleichselement
18 vom Teilnocken 16 auf den Ventilschaft 10 übertragen. Das äußere Tassenelement
13 führt ebenfalls eine Hubbewegung aus, die dem Hubverlauf der Teilnocken 15 und
17 entspricht. In der in Fig. 3 dargestellten ersten Schaltstellung des Koppelelementes
38 sind das äußere und innere Tassenelement 13 bzw. 14 jedoch nicht miteinander verbunden,
so daß sich das äußere Tassenelement unabhängig vom inneren Tassenelement bewegt.
Die Druckfeder 51, die den Kolben 52 beaufschlagt, der wiederum mit dem Koppelelement
38 und dem druckbeaufschlagbaren Kolben 55 zusammenwirkt, ist so abgestimmt, daß bei
Vorherrschen eines für die normale Ölversorgung des Zylinderkopf ausreichenden Öldruckes
(z.B. 0,5 bar) der Kolben 52, das Koppelelement 58 und der Kolben 55 in die in Fig.
3 dargestellte erste Schaltstellung bewegt bzw. in dieser gehalten werden. Soll im
Betrieb der Brennkraftmaschine der Hubverlauf des Gaswechselventils 2 so verändert
werden, daß dieser dem Hubverlauf der Teilnocken 15 und 17 entspricht, wird durch
Umschalten eines nicht näher dargestellten Schaltventils oder durch andere Maßnahmen
der im Zylinderkopf bzw. am Stößel 1 anliegende Druck des Öls erhöht, so daß sich
im Druckraum 57 ein entsprechend höherer Druck aufbaut, durch den der Kolben 55, das
Koppelelement 38 und der Kolben 52 gegen die Wirkung der Druckfeder 51 in ihre zweite
Schaltstellung verschiebbar sind. In dieser zweiten Schaltstellung sind der Kolben
55 und das Koppelelement 38 so verschoben, daß diese jeweils teilweise in die Bohrung
24 ragen und damit ein relatives Verschieben des inneren und äußeren Tassenelementes
13, 14 zueinander verhindern. In dieser gekoppelten Schaltstellung folgt der gesamte
Stößel 1 dem Hubverlauf der Teilnocken 15 und 17, so daß das Gaswechselventil 2 einen
größeren Hub ausführt. Das Zurückschalten auf einen Hubverlauf, der dem Hubprofil
des Teilnockens 16 entspricht, wird durch Reduzieren des Öldruckes erreicht, so daß
aufgrund der Wirkung der Druckfeder 51 das Koppelelement 38 und der Kolben 55 in ihre
in Fig. 3 dargestellte erste Schaltstellung zurückbewegt werden.
[0025] Das Verschieben des Koppelelementes 38 aus der ersten Schaltstellung (Fig. 3) in
die zweite Schaltstellung ist nur möglich, sofern die Bohrungen 24 und 27 fluchten.
Dies ist der Fall, solange sich die Teilnocken 15 und 17 im Zusammenwirken mit dem
jeweiligen Tassenelement in ihrer Grundkreisphase befinden. Befinden sich die Teilnocken
15 bis 17 im Zusammenwirken mit dem jeweiligen Tassenelement 13 bzw. 14 in ihrer Erhebungsphase,
sind die beiden Tassenelemente aufgrund der unterschiedlichen Hubverläufe relativ
zueinander verschoben, so daß die beiden Bohrungen nicht mehr miteinander fluchten
und ein Verschieben des Koppelelementes 38 nicht möglich ist. Durch das nachfolgend
erläuterte Zusammenwirken des Verriegelungsstiftes 43, der Nut 46 und der Verriegelungsnuten
41 und 42 des Koppelelementes wird sichergestellt, daß für das Verschieben des Koppelelementes
ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Die Nut 46 im Teilnocken 16 ist dazu etwa sichelförmig
und zu Beginn der Grundkreisphase (in Bezug auf die Drehbewegung) des Nockens 3 angeordnet.
Wird in der in Fig. 3 dargestellten Schaltstellung des Koppelelementes 38 der Kolben
55 mit Schaltdruck beaufschlagt, verursacht dies eine bei der in Fig. 3 gewählten
Darstellungsart nach rechts gerichtete Kraft auf das Koppelelement 38. Solange sich
das Verriegelungselement 43 - wie in Fig. 2 dargestellt - im Zusammenwirken mit dem
Teilnocken 16 in der Erhebungsphase bzw. der Grundkreisphase außerhalb der Nut 46
befindet, wird dieses so in die Bohrung 27 gedrückt bzw. gehalten, daß es in die Verriegelungsnut
42 des Koppelelementes 38 eingreift. Ein Verschieben des Koppelelementes 38 wird damit
verhindert. Erst wenn der Nocken 3 bzw. der Teilnocken 16 soweit verdreht ist, daß
sich die Nut 46 oberhalb des Verriegelungsstiftes 43 befindet, kann dieser durch das
Zusammenwirken der V-förmigen Entriegelungsnut 42 und des Kegelabschnittes 45 sowie
die Druckbeaufschlagung des Kolbens 55 durch eine nach rechts gerichtete Bewegung
des Koppelelementes 38 angehoben werden, so daß er in die Nut 46 eintaucht. Die Abmessungen
der Verriegelungsnut 42 und 41 und des Kegelabschnittes 45 sind in Bezug auf die Bohrung
27 und die Tiefe der Nut 46 so abgestimmt, daß bei vollständigem Anheben des Verriegelungsstiftes
43 ein Verschieben des Koppelelementes 38 möglich ist. Das Koppelelement 38 kann somit
innerhalb der Grundkreisphase des Nockens 3 bzw. des Teilnockens 16 aus seiner in
Fig. 3 dargestellten ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt werden,
in der die beiden Tassenelemente 13 und 14 miteinander gekoppelt sind.
[0026] Befindet sich das Koppelelement 38 in seiner zweiten Schaltstellung, wird der Verriegelungsstift
43 vom Teilnocken 16 nach Durchlaufen der Nut 46 in die Bohrung 27 zurückgedrückt,
so daß dieser in die zweite Verriegelungsnut 41 eingreift und das Koppelelement unabhängig
von der Druckbeaufschlagung des Kolbens 55 bzw. der Wirkung der Feder 51 in seiner
zweiten Schaltstellung festhält. Ein Zurückstellen des Koppelelementes 38 aus dieser
zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung ist damit ebenfalls nur möglich,
sofern sich der Teilnocken 16 am Beginn seiner Grundkreisphase befindet, in welcher
der Verriegelungsstift 43 in die Nut 46 eintauchen kann. Damit ist sichergestellt,
daß sich die beiden Tassenelemente im Zusammenwirken mit den jeweiligen Teilnocken
15 bis 17 nach dem Schaltvorgang (zweite Schaltstellung zurück in erste Schaltstellung)
noch in der Grundkreisphase befindet, so daß Kantenbelastungen oder ein Rückschlagen
des Ventils verhindert werden.
[0027] Ist das Verstellen des Koppelelementes 38 aus seiner ersten in die zweite Schaltstellung
oder umgekehrt noch nicht vollständig ausgeführt, wenn sich der Nocken 3 bzw. der
Teilnocken 16 im Zusammenwirken mit dem Verriegelungsstift 43 vom Bereich der Nut
46 in den angrenzenden Grundkreisbereich bewegt, wird das Koppelelement durch die
Keilwirkung der zusammenwirkenden Verriegelungsnuten 41 oder 42 und des Kegelabschnittes
45 vom Verriegelungsstift 43 über den Teilnocken 16 in einer seiner beiden Schaltstellungen
gedrückt, so daß auch in diesem Fall zu Beginn der Erhebungsphase der Teilnocken 15
bis 17 jeweils eine definierte, sichere Schaltstellung vorliegt, in der das Koppelelement
38 sicher in einer seiner beiden Endlagen gehalten ist.
[0028] Das in den Fig. 4 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Stößels 1 unterscheidet sich im wesentlichen durch die Ausbildung des Koppelelementes
und des Verriegelungselementes. Im Gegensatz zum zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel
ist in diesem das Verriegelungselement als Verriegelungskugel 72 ausgebildet, die
einerseits mit den Teilnocken 16 und der Verriegelungsnut 46 und dem Koppelelement
73 zusammenwirkt. Das Koppelelement 73 hat - wie im Ausführungsbeispiel zuvor - zwei
nebeneinander angeordnete, im Querschnitt V-förmige Verriegelungsnuten 41, 42, die
mit der Verriegelungskugel 72 zusammenwirken. Die Länge des Koppelelementes 73 entspricht
der Länge der Bohrung 27 des inneren Tassenelementes 14. Die stirnseitigen Enden des
zylinderförmigen Koppelelementes 73 sind ballig ausgeführt, wobei der Krümmungsradius
kleiner ist als der Zylinderradius des Koppelelementes 73. Das dem stirnseitigen Ende
75 des Koppelelementes 73 zugewandte Ende 76 des hydraulisch beaufschlagten Kolbens
55 ist in analoger Weise ebenfalls ballig ausgebildet. Durch diese ballige Ausbildung
der stirnseitigen Enden des Koppelelementes 73 und des Kolbens 55 wird verhindert,
daß das Koppelelement 73 bei nicht vollständig zurückgelegtem Weg während eines Umschaltvorganges
in einer undefinierten Mittellage (Fig. 5) verbleibt, wenn die Erhebungsphase des
Nockens 3 beginnt. Befindet sich das Koppelelement 73 zu Beginn der Erhebungsphase
des Nockens in einer mittleren (nicht vollständig durchgeschalteten) Position (siehe
Fig. 5), liegt die Verriegelungskugel 72 auf dem Steg 77 zwischen den beiden Verriegelungsnuten
41 und 42 auf. Der Teilnocken 16 läuft dabei während seiner Drehung auf der Verriegelungskugel
72, so daß beim Auflaufen dessen Erhebungsphase das innere Tassenelement 14 relativ
zum äußeren Tassenelement verschiebt. Durch die ballige Ausbildung der stirnseitigen
Enden 74 und 76 des Koppelelementes 73 bzw. des Kolbens 55 wird in dieser Schaltstellung
beim relativen Verschieben von innerem und äußerem Tassenelement eine Keilwirkung
auf das Koppelelement und den Kolben verursacht, die diese in ihrer in Fig. 4 dargestellte
rechte Ausgangsposition zurückdrücken. Damit ist sichergestellt, daß die in Fig. 5
dargestellte mittlere, nicht vollständig durchgeschaltete Schaltstellung des Koppelelementes
73 durch mechanisches Zusammenwirken der beiden Tassenelemente und der balligen Stirnseiten
in eine definierte Endstellung zurückgeführt wird. Anstelle der balligen Ausbildung
der stirnseitigen Enden 74 bis 76 ist eine andere Ausbildung ohne weiteres möglich,
die in der in Fig. 5 dargestellten mittleren Schaltstellung eine Keilwirkung beim
relativen Verschieben vom inneren und äußeren Tassenelement zueinander verursacht.
Dies kann beispielsweise durch konische Ausbildung der stirnseitigen Enden erfolgen.
Die balligen bzw. konischen Endbereiche sind dabei in ihrer axialen Erstreckung so
ausgebildet, daß diese größer ist als der halbe Verstellweg des Koppelelementes zwischen
seinen beiden Endlagen.
[0029] Das in Fig. 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel des Stößes 1 zeigt im Gegensatz
zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei getrennte Koppelelemente 78, 79,
die jeweils mit zwei Verriegelungsnuten 41, 42 versehen sind. Die beiden Koppelelemente
78, 79 wirken gleichzeitig als hydraulisch beaufschlagbare Kolben, wobei der Druckraum
80 zwischen ihren beiden einander zugewandten Stirnseiten ausgebildet ist. Die beiden
Koppelelemente 78, 79 sind - wie bei den Ausführungsbeispielen zuvor - im inneren
Tassenelement 14 angeordnet. Im äußeren Tassenelement 13 sind zwei Kolben 81, 82 geführt,
die jeweils von einer Druckfeder 83 bzw. 84 beaufschlagt werden und den Koppelelementen
78 bzw. 79 entgegengerichtet wirken. Die beiden Koppelelemente 78, 79 wirken jeweils
mit einer Verriegelungskugel 85, 86 zusammen, die wiederum mit einer gemeinsamen Nut
87 im Teilnocken 16 zusammenwirken.
[0030] Das in Fig. 8 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt im wesentlichen
eine Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels, bei dem die Koppelelemente
78 und 79 im äußeren Tassenelement 13 und die mit den Druckfedern 83 und 84 zusammenwirkenden
Kolben 81 und 82 im inneren Tassenelement 14 angeordnet sind. Die Druckbeaufschlagung
der Kolben 78 und 79 erfolgt an ihren äußeren, dem inneren Tassenelement 14 abgewandten
Stirnseiten. Jedes der beiden Koppelelemente ist - wie in den Ausführungsbeispielen
zuvor - mit zwei Verriegelungsnuten 41, 42 versehen, die jeweils mit einer Verriegelungskugel
85, 86 zusammenwirken. Diese Verriegelungskugeln 85 bzw. 86 wirken jeweils mit einer
Verriegelungsnut 88 bzw. 89 zusammen, die in den beiden äußeren Teilnocken 15 und
16 angeordnet sind.
[0031] In den Figuren 9 bis 11 sind zwei Abwandlungen eines fünften Ausführungsbeispiels
dargestellt, die im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen und sich
in den Elementen zur Verdrehsicherung und dem Aufbau und der Anordnung des Verriegelungselementes
von diesem unterscheiden.
[0032] Das innere Tassenelement 14 des in den Fig. 9 und 10 dargestellten fünften Ausführungsbeispiels
hat einen vom Boden 26 ausgehenden schmalen Einschnitt 91, der bis in den Bereich
der Bohrung 30 reicht. Dieser Einschnitt 91 setzt sich teilweise in der Führungshülse
27 als Einschnitt 92 fort. Dieser Einschnitt 92 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel
über mehr als 2/3 des Umfangs der Führungshülse, wobei ein Steg 93 verbleibt. In die
Einschnitte 91 und 92 ist ein bügelförmiges Federelement 94 eingelegt, dessen einer
Schenkel 95 an der Unterseite des Einschnittes 91 anliegt. Das Federelement 94 umgreift
den Steg 93 der Führungshülse und das Koppelelement 38. Der zweite Schenkel 96 ragt
dabei an der Außenseite des Bodens 26 aus dem Einschnitt 91 heraus und liegt mit einem
gekrümmten Abschnitt 97 am Teilnocken 16 an. Der das Koppelelement 38 umgreifende
gekrümmte Abschnitt 98 ist dabei so ausgebildet, daß durch Zusammenwirken des Federschenkels
96 und des Teilnockens 16, der Federschenkel 96 in einer der beiden Verriegelungsnuten
41, 42 befindet. Bei einem Umschaltvorgang - wie er anhand des ersten Ausführungsbeispiels
zuvor beschrieben ist - wird das Koppelelement 38 beispielsweise aus seiner in Fig.
10 dargestellten Ausgangsposition nach rechts verschoben. Durch die Formgebung des
Federelementes 94 wird dsie Bewegung des Koppelelementes 38 jedoch durch den in der
Verriegelungsnut 42 befindlichen Schenkel 96 verhindert. Erst wenn sich das freie
Ende bzw. der gekrümmte Abschnitt 97 des Schenkels 96 im Bereich der Nut 46 befindet,
kann der Schenkel 96 des Federelementes 94 durch den keilförmig wirkenden Rand der
Verriegelungsnut 42 angehoben werden, so daß das Koppelelement axial verschiebbar
ist. Nach dem Verstellvorgang des Koppelelementes 38 und Durchlaufen der Nut 46 wird
in der dann erreichten Schaltstellung der Schenkel 96 des Federelementes 94 in die
Verriegelungsnut 41 gedrückt. Selbst wenn der Schaltvorgang nach Durchlaufen der Nut
46 nicht vollständig ausgeführt ist, d.h., wenn beispielsweise das Koppelelement 38
nicht vollständig in seine Endlage bewegt ist und der Steg zwischen den beiden Verriegelungsnuten
41, 42 sich im Bereich des Federelementes befindet, sind Schäden ausgeschlossen, da
sich der Schenkel 96 dennoch federnd abwinkeln läßt.
[0033] Die Verdrehsicherung zwischen innerem Tassenelement 14 und dem äußeren Tassenelement
13 erfolgt in diesem Ausführungbeispiel durch ein in Fig. 10 ersichtliches Sicherungselement
99, das im Bereich der Bohrung 24 zwischen den beiden Tassenelementen eingesetzt ist.
Das Sicherungselement 99 hat eine Bohrung 100, in die der Kolben 55 ragt und damit
das Sicherungselement 99 positioniert. Dieses Sicherungselement 99 liegt mit seiner
einen Seite am gewölbten Innenumfang des äußeren Tassenelementes 13 an. Die gegenüberliegende
Seite des Sicherungselementes ist abgeflacht und liegt an einem ebenfalls abgeflacht
ausgebildeten Abschnitt 101 des inneren Tassenelementes 14 an.
[0034] Die Verdrehsicherung des gesamten Stößels 1 erfolgt durch einen Stift 102, der in
eine Bohrung 103 des äußeren Tassenelementes 13 eingesetzt ist und sich wie der Verriegelungsstift
90 des ersten Ausführungsbeispiels in einer nicht näher dargestellten Nut der Stößelführung
befindet.
[0035] Eine Abwandlung der Verdrehsicherung zwischen innerem und äußeren Tassenelement ist
in Fig. 11 dargestellt. Diese Verdrehsicherung hat ein scheibenförmiges Sicherungselement
104, das an der Sternseite des umlaufenden Randes 22 des inneren Tassenelementes 14
angeordnet ist. Dieses Sicherungselement 104 ist in diesem Ausführungsbeispiel als
flaches Blech ausgebildet und kann als separates Bauteil ausgebildet sein oder Teile
eines der beiden becherförmigen Einsätze 58, 59 sein. Das Sicherungselement 104 ist
verdrehsicher mit den äußeren Tassenelementen 13 verbunden und hat eine Öffnung 105,
die das innere Tassenelement 14 durchdringt. Das innere Tassenelement 14 ist in diesem
Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet und hat zwei abgeflachte Seite 106, 107.
Die Öffnung 105 des Sicherungselementes 104 ist entsprechend kreisförmig mit zwei
abgeflachten Abschnitten ausgebildet. Durch diese Formgebung wird die Winkelposition
des inneren Tassenelementes 14 zum äußeren Tassenelement 13 fixiert.
[0036] Die Fig. 12 bis 15 zeigen zwei weitere Abwandlungen der Verriegelung durch ein Federelement.
Zur Vereinfachung sind hier nur jeweils die inneren Tassenelemente 14 dargestellt.
Das in den Fig. 12 und 13 dargestellte innere Tassenelement 14 hat ebenfalls einen
vom Boden 26 ausgehenden Einschnitt 108, dessen Unterseite etwa rechtwinklig zur Achsrichtung
des Tassenelementes verläuft. Die Führungshülse innerhalb des inneren Tassenelementes
ist in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und hat einen Hülsenabschnitt
110 und einen zweiten Hülsenabschnitt 111. Diese Hülsenabschnitte sind so in die Bohrung
27 eingesetzt, daß ihre beiden gegenüberliegenden Stirnseiten im Bereich des Einschnittes
108 einen Abstand aufweisen, der etwas der Breite des Einschnittes entspricht. Zwischen
den beiden Hülsenabschnitten 110 und 111 sowie im Abschnitt 108 ist das Federelement
94 geführt, dessen unterer Schenkel 112 etwa gerade verläuft und an der Unterseite
109 des Einschnittes 108 anliegt.
[0037] Das in den Fig. 14 und 15 dargestellte innere Tassenelement 14 unterscheidet sich
von dem zuvor beschriebenen im wesentlichen durch die verringerte Breite des Einschnittes
und durch eine andere Ausbildung des Federelementes. Die Breite des Einschnittes 112
in dieser Abwandlung ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 27 und durchdringt
nur den oberhalb der Bohrung befindlichen Teil des Bodens 26. Das Federelement 94
ist symmetrisch ausgebildet und hat zwei Schenkel 113, 114, die das Koppelelement
umgreifen. Ein die beiden Schenkel 113 und 114 verbindender Steg 115 liegt an dem
Teilnocken 16 an. Das Federelement 94 in dieser Abwandlung wird durch das Zusammenwirken
mit den beiden Verriegelungnuten 41, 42 des Koppelelementes im wesentlichen in Achsrichtung
des Tassenelementes angehoben, sofern diese Bewegung nicht durch den Teilnocken 16
begrenzt wird.
[0038] Es ist ohne weiteres möglich, analog zu Fig. 7 oder 8, zwei Einschnitte 112 und Federelemente
vorzusehen, die jeweils mit Verriegelungsnuten zusammenwirken. Dabei können die Federelemente
im inneren oder im äußeren Tassenelement angeordnet sein.
[0039] In dem in den Fig. 16 bis 18 beschriebenen Ausführungsbeispiel wirkt die Nockenwelle
4 mit den Teilnocken 15, 16 und 17 über drei benachbarte Hebelelemente 116, 117 und
118 mit zwei Gaswechselventilen 2 zusammen. Die drei Hebelelemente 116 bis 118 sind
in diesem Ausführungsbeispiel als Schlepphebel ausgebildet und auf einer gemeinsamen
Achse 119 gelagert. Im mittleren Hebelelement 117 ist eine durchgängige Bohrung 120
ausgebildet, die in zwei fluchtende Sackbohrungen 121 und 122 übergeht. Die Sackbohrung
121 ist im Hebelelement 116 ausgebildet, die Sackbohrung 122 befindet sich im Hebelelement
118. In der Bohrung 120 ist das Koppelelement 38 längsbeweglich geführt, das zwei
Verriegelungsnuten 41 und 42 aufweist. In der Sackbohrung 121 befindet sich ein mit
einer Druckfeder beaufschlagter Kolben 52, der auf das Koppelelement 38 einwirkt.
In der anderen Sackbohrung 122 ist ein hydraulisch beaufschlagter Kolben 55 ausgebildet,
der gegenüberliegend auf das Koppelelement 38 einwirkt. Der Aufbau und die Beaufschlagung
des Koppelelementes bzw. der stirnseitigen Kolben entspricht im wesentlichen dem Aufbau
der Koppeleinrichtung entsprechend den Fig. 10 bis 15. Im mittleren Hebelelement 117
ist weiterhin ein von der Bohrung 120 ausgehender, zum Nocken 4 geöffneter Einschnitt
123 ausgebildet, in dem ein Federelement 124 geführt ist. Dieses Federelement 124
entspricht in Aufbau und Wirkungsweise im wesentlichen dem Federelement 94 gemäß Fig.
15 und wirkt mit den beiden Verriegelungsnuten 41, 42 einerseits und dem Teilnocken
16 bzw. der Nut 46 zusammen. Im Gegensatz zu diesem Federelement sind allerdings die
beiden Schenkel verkürzt ausgebildet.
[0040] Im Betrieb der Brennkraftmaschine werden die beiden Gaswechselventile 2 bei der in
Fig. 18 dargestellten Schaltstellung des Koppelelementes 38 von den beiden Teilnocken
15 und 17 über die beiden äußeren Hebelelemente 116 und 118 betätigt. Das mittlere
Hebelelement 117 ist frei beweglich. Wird durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 55
das Koppelelement in Abhängigkeit von der Drehstellung des Nockens 4 verschoben, werden
alle drei Hebelelemente analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen miteinander
gekoppelt, so daß diese gemeinsam dem Hubverlauf des mittleren Teilnockens mit größter
Hubkurve folgen. Die Schaltfunktionen und die Verriegelungen entsprechen bei diesem
Ausführungsbeispiel den zuvor beschriebenen und werden daher nicht noch einmal erläutert.
[0041] Es ist ohne weiteres möglich, anstelle der im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
dargestellten Schlepphebel andere Hebelelemente, wie beispielsweise Kipphebel, einzusetzen.
Es ist dabei auch möglich, die Hubverläufe der beiden äußeren Teilnocken (Nockenbahnen)
unterschiedlich auszulegen, um insbesondere bei der einlaßseitigen Verwendung dieses
Ventiltriebes eine gezielte Verwirbelung des Gemisches im Brennraum zu erreichen.
[0042] Es ist weiterhin möglich, die in den Ausführungsbeispielen und den verschiedenen
Abwandlungen beschriebenen unterschiedlichen Verriegelungsarten der Hubübertragungselemente
jeweils in entsprechender Ausgestaltung für Ventiltriebe mit Stößeln oder solche mit
Hebelelementen zu verwenden. Weiterhin ist es ebenfalls ohne weiteres möglich, die
zwischen Stößel und Stößelführung bzw. zwischen innerem und äußeren Tassenelement
wirksamen Verdrehsicherungen auch anders als in den explizit dargestellten Ausführungen
miteinander zu verbinden, wobei jeweils eine der beschriebenen Verdrehsicherungen
mit einer der Verriegelungen zusammenwirkt.
1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Gaswechselventil, das von
einem Nocken (3) mit mindestens zwei Nockenbahnen (15 bis 17) mit unterschiedlichen
Hubverläufen einer Nockenwelle (4) beaufschlagt wird, mit einem ersten Hubübertragungselement
(13; 116, 118), welches einerseits mit einer ersten Nockenbahn und andererseits mit
dem Ventilschaft (10) des Gaswechselventils zusammenwirkt, und mit einem benachbart
zum ersten angeordneten zweiten Hubübertragungselement (14, 117), welches mit einer
zweiten Nockenbahn zusammenwirkt, wobei die beiden Hubübertragungselemente durch ein
hydraulisch verschiebliches Koppelelement (38, 73, 78, 79) in einer ersten Schaltstellung
miteinander gekoppelt und in einer zweiten Schaltstellung unabhängig voneinander beweglich
sind, und das Koppelelement eine Verriegelungskontur (41, 42) aufweist, die mit einem
Verriegelungselement (43, 72, 85, 86, 94, 124) zusammenwirkt, wobei das Koppelelement
(38, 73, 78, 79) vom Verriegelungselement (43, 72, 85, 86, 94, 124) in seiner zweiten
Schaltstellung verriegelbar ist, und nockenbahnabhängig freigegeben wird, und dann
in seine erste Schaltstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement
(38, 73, 78, 79) keilförmige Verriegelungsnute (41, 42) aufweist, durch die im Zusammenwirken
mit dem Verriegelungselement (43, 72, 85, 86, 94, 124) das Koppelelement (38, 73,
78, 79) unabhängig von der hydraulischen Ansteuerung mechanisch in eine der beiden
Schaltstellungen verschiebbar ist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastelement (43, 72,
85, 86, 94, 124) eine Nockenkontur (46) der Nockenwelle abtastet und auf das Verriegelungselement
überträgt, so daß dieses in einem ersten Nockenbahnbereich das Koppelelement (38,
73, 78, 79) verriegelt und in einem zweiten Nockenbahnbereich freigibt.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastelement
(43, 72, 85, 86) ein Taststift ist, der den Außenumfang des Nockens (3) abtastet,
und daß der Nocken im Tastbereich des Taststiftes eine Entriegelungskontur (46) in
Form einer Erhöhung oder Vertiefung aufweist.
4. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verrieglungsselement (43) ein längsbeweglicher Verriegelungsstift ist, der in die
Verriegelungskontur (46) am Koppelelement eingreift.
5. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verrieglungsselement ein Federelement (94, 124) ist.
6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (94) in
einem Einschnitt (91, 108, 112, 123) des zweiten Hubübertragungselements geführt ist.
7. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verrieglungsselement eine Verriegelungskugel ist, die in die Verriegelungskontur (46)
am Koppelelement eingreift.
8. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche ,dadurch gekennzeichnet, daß die
Verriegelungskontur (41, 42) am Koppelelement (38, 73, 78, 79) geneigte Seitenflächen
hat.
9. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abtastelement und das Verriegelungselement einstückig ausgebildet sind.
10. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hubübertragungselemente (13, 14) koaxial zueinander angeordnet und nach Art eines
zweiteiligen Tassenstößels aufgebaut sind, deren Tassenböden (20, 26) vom Nocken beaufschlagt
sind, und daß das Verriegelungselement in den Tassenböden geführt ist.
11. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hubübertragungselemente als Hebelelemente (116, 117, 118) (Schlepphebel oder Kipphebel)
ausgebildet sind.
12. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je
Nocken (4) drei nebeneinander angeordnete Hebelelemente (116, 117, 118) mit dem mindestens
einen Gaswechselventil (2) zusammenwirken.
13. Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Hebelelemente
(116, 118) mit Nockenbahnen (15, 17) zusammenwirken, die jeweils den gleichen Hubverlauf
aufweisen.
14. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Koppelelement zwei beabstandete Verriegelungskonturen (41, 42) aufweist, in die das
Verriegelungselement jeweils in Abhängigkeit von der Schaltstellung eingreift, so
daß das Koppelelement in beiden Schaltstellungen verriegelbar ist.
15. Ventitrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hubübertragungselemente Koppelbohrungen (27, 24; 120, 121, 122) aufweisen, die bei
definierten Drehlagen der Nockenwelle fluchten, und daß das Koppelelement als zylindrischer
Stift (38) ausgebildet ist, der in den Koppelbohrungen geführt ist.
16. Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelement (38) bei
nicht gekoppelter Schaltstellung im innen angeordneten Hubübertragungselement geführt
ist.
17. Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (78, 79)
aus zwei verschieblichen kolbenartigen Elementen besteht.
18. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Koppelelement (38, 73) unter der Wirkung eines hydraulisch beaufschlagbaren Kolbens
(55) verschieblich ist, der in einem Abschnitt der Koppelbohrungen geführt ist.
19. Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Koppelelement an mindestens einer Stirnseite einen geneigten oder gekrümmten Endbereich
aufweist.
1. A valve drive of an internal-combustion engine with at least one gas-exchange valve,
acted upon by a cam (3) with at least two cam tracks (15 to 17) with different stroke
patterns of a camshaft (4), with a first stroke-transmission member (13; 116, 118)
cooperating at one end with with a first cam track and at the other end with the valve
shaft (10) of the gas-exchange valve, and with a second stroke-transmission member
(14, 117) arranged adjacent to the first and cooperating with a second cam track,
wherein the two stroke-transmission members are coupled together in a first switching
position by an hydraulically displaceable coupling member (38, 73, 78, 79) and are
movable independently of each other in a second switching position, and the coupling
member has a locking contour (41, 42) cooperating with a locking member (43, 72, 85,
86, 94, 124), wherein the coupling member (38, 73, 78, 79) can be locked in its second
switching position by the locking member (43, 72, 85, 86, 94, 124), and is released
in dependence upon the cam and is then displaceable into its first switching position,
characterized in that the coupling member (38, 73, 78, 79) has wedge-shaped locking grooves (41, 42) by
which the coupling member (38, 73, 78, 79) is displaceable mechanically into one of
the two switching positions in cooperation with the locking member (43, 72, 85, 86,
94, 124) independently of the hydraulic actuation.
2. A valve drive according to Claim 1, characterized in that a sensing member (43, 72, 85, 86, 94, 124) senses a cam contour (46) of the camshaft
and transmits it to the locking member, so that the latter locks the coupling member
(38, 73, 78, 79) in a first region of the cam track and releases it in a second region
of the cam track.
3. A valve drive according to Claim 1 or 2, characterized in that the sensing member (43, 72, 85, 86) is a sensing pin sensing the external periphery
of the cam (3), and the cam has a locking contour (46) in the form of a raised portion
or depression in the sensing region of the sensing pin.
4. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the locking member (43) is a longitudinally movable locking pin engaging in the locking
contour (46) on the coupling member.
5. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the locking member is a spring member (94, 124).
6. A valve drive according to Claim 5, characterized in that the spring member (94) is guided in a cutting (91, 108, 112, 123) in the second stroke-transmission
member.
7. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the locking member is a locking ball engaging in the locking contour (46) on the
coupling member.
8. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the locking contour (41, 42) on the locking member (38, 73, 78, 79) has inclined
lateral faces.
9. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the sensing member and the locking member are constructed in one piece.
10. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the stroke-transmission members (13, 14) are arranged coaxially with each other and
are constructed in the manner of a two-piece barrel tappet, the bases (20, 26) of
which are acted upon by the cam, and the locking member is guided in the bases of
the barrels.
11. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the stroke-transmission members are constructed in the form of lever members (116,
117, 118) (valve levers or rocker levers).
12. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that three adjacent lever members (116, 117, 118) per cam (4) cooperate with the at least one gas-exchange valve (2).
13. A valve drive according to Claim 12. characterized in that the two outer lever members (116, 118) cooperate with cam tracks (15, 17) each having
the same stroke pattern.
14. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the coupling member has two spaced locking contours (41, 42) into which the locking
member engages as a function of the switching position in each case, so that the coupling
member is lockable in both switching positions.
15. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that the stroke-transmission members have coupling bores (27, 24; 120, 121, 122) which
are in alignment at defined rotational positions of the camshaft, and the coupling
member is constructed in the form of a cylindrical pin (38) guided in the coupling
bores.
16. A valve drive according to Claim 10, characterized in that when the switching position is not coupled the coupling member (38) is guided in
the stroke-transmission member situated on the inside.
17. A valve drive according to Claim 11, characterized in that the coupling element (78, 79) comprises two displaceable piston-like members.
18. A valve drive according to one of the preceding Claims. characterized in that the coupling member (38, 73) is displaceable under the action of a piston (55) which
can be acted upon hydraulically and which is guided in a portion of the coupling bores.
19. A valve drive according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one end face of the coupling member has an inclined or curved end area.
1. Commande de soupape d'un moteur à combustion interne comportant au moins une soupape
d'échange des gaz qui est sollicitée par une came (3) avec au moins deux voies de
came (15 à 17) présentant différents parcours de course d'un arbre à came (4), comportant
un premier élément de transmission de course (13 ; 116, 118) qui coopère d'une part
avec une première voie de came et d'autre part avec la tige (10) de la soupe d'échange
des gaz, et comportant un deuxième élément de transmission de course (14, 117) qui
est disposé à proximité du premier élément et qui coopère avec une deuxième voie de
came, les deux éléments de transmission de course étant accouplés entre eux dans une
première position de commutation, au moyen d'un élément de couplage (38, 73, 78, 79)
déplaçable hydrauliquement, et étant déplaçable indépendamment l'un de l'autre dans
une deuxième position de commutation, et l'élément de couplage présentant un contour
de verrouillage (41, 42) qui coopère avec un élément de verrouillage (43, 72, 85,
86, 94, 124), l'élément de couplage (38, 73, 78, 79) pouvant être verrouillé par l'élément
de verrouillage (43, 72, 85, 86, 94, 124) dans sa deuxième position de commutation,
et étant libéré indépendamment de la voie de came, et pouvant être déplacé dans sa
première position de commutation, caractérisée en ce que l'élément de couplage (38,
73, 78, 79) présente des nervures de verrouillage (41, 42) en forme de coins, au moyen
desquelles et en coopération avec l'élément de verrouillage (43, 72, 85, 86, 94, 124),
l'élément de couplage (38, 73, 78, 79) peut être déplacé mécaniquement dans l'une
des deux positions de commutation indépendamment de la commande hydraulique.
2. Commande de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un élément de
palpage (43, 72, 85, 86, 94, 124) palpe un contour de came (46) de l'arbre à came
et le transmet à l'élément de verrouillage, de sorte que ce dernier verrouille l'élément
de couplage (38, 73, 78, 79) dans une première zone de la voie de came et le libère
dans une deuxième zone de la voie de came.
3. Commande de soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément
de palpage (43, 72, 85, 86) est un doigt de palpage qui palpe le contour extérieur
de la came (3) et en ce que la came présente dans la zone de palpage du doigt de palpage,
un contour de déverrouillage (46) sous la forme d'un relief ou d'un creux.
4. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de verrouillage (48) est une broche de verrouillage déplaçable longitudinalement,
qui s'engage dans le contour de verrouillage (46) sur l'élément de couplage.
5. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de verrouillage est un élément à ressort (94, 124).
6. Commande de soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément à ressort
(94) est guidé dans une entaille (91, 108, 112, 123) du deuxième élément de transmission
de course.
7. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de verrouillage est une bille de verrouillage qui s'engage dans le contour
de verrouillage (46) sur l'élément de couplage.
8. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que le contour de verrouillage (41, 42) sur l'élément de couplage (38, 73, 78, 79)
présente des surfaces latérales inclinées.
9. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de palpage et l'élément de verrouillage sont réalisés d'un seul tenant.
10. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que les éléments de transmission de course (13, 14) sont disposés coaxialement l'un
par rapport à l'autre et sont construits à la manière d'un poussoir en cloche en deux
parties, dont les fonds de cloche (20, 26) sont sollicités par la came, et en ce que
l'élément de verrouillage est guidé dans les fonds de cloche.
11. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que les éléments de transmission de course sont réalisés en tant qu'éléments à levier
(116, 117, 118) (levier d'entraînement ou levier basculant).
12. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que pour chaque came (4) trois éléments à levier (116, 117, 118), disposés côte à
côte, coopèrent avec la ou les soupape(s) d'échange des gaz (2).
13. Commande de soupape selon la revendication 12, caractérisée en ce que les deux éléments
à levier (116, 118) extérieurs coopèrent avec des voies de came (15, 17) qui présentent
chacune le même parcours de course.
14. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de couplage présente deux contours de verrouillage (41, 42) espacés
dans lesquels s'engage l'élément de verrouillage, toujours en fonction de la position
de commutation, ce qui fait que l'élément de couplage peut être verrouillé dans les
deux positions de commutation.
15. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que les éléments de transmission de course présentent des perçages de couplage (27,
24 ; 120, 121, 122) qui sont alignés dans des dispositions de rotation définies de
l'arbre à came, et en ce que l'élément de couplage est réalisé en tant que broche
cylindrique (38) qui est guidée dans les perçages de couplage.
16. Commande de soupape selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'élément de
couplage (38) est guidé dans l'élément de transmission de course disposé à l'intérieur,
lorsque la position de commutation n'est pas accouplée.
17. Commande de soupape selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'élément de
couplage (78, 79) est constitué de deux éléments coulissants de type piston.
18. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de couplage (38, 73) est déplaçable sous l'action d'un piston (55) sollicité
hydrauliquement, qui est guidé dans une portion des perçages de couplage.
19. Commande de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que l'élément de couplage présente une zone terminale inclinée ou courbée, sur au
moins un côté frontal.