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Diese
Erfindung betrifft eine Ventilantriebsvorrichtung eines Viertaktmotors
nach dem Oberbegriff des unabhängigen
Anspruches 1. Solch eine Ventilantriebsvorrichtung eines Viertaktmotors
kann aus dem Stand-der-Technik-Dokument JP 62-199915 A entnommen
werden.
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Eine
der herkömmlichen
Ventilantriebsvorrichtungen für
einen Viertaktmotor, vorgesehen um umgeschaltet zu werden, um entweder
mit einer Niedrigdrehzahlnocke oder einer Hochdrehzahlnocke zu arbeiten,
ist in einer veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Tokai Hei-7-133708 beschrieben. Das
heißt,
die Niedrigdrehzahlnocke ist einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet,
während die
Hochdrehzahlnocke vorgesehen ist, in der Lage zu sein, die Höhenrichtung/-Lage
des Nockennasenabschnittes anzuheben oder abzusenken und eine Antriebsvorrichtung
ist vorgesehen, um die Hochdrehzahlnocke anzuheben oder abzusenken.
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Der
vorbeschriebene, herkömmliche
Mechanismus hatte Schwierigkeiten darin, dass die Vorrichtung zum
Anheben oder Absenken der Hochdrehzahlnocke sowohl in ihrem Aufbau
als auch in ihrer Betriebsweise kompliziert ist.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventilantriebsvorrichtung
eines Viertaktmotors der eingangs genannten Art zu schaffen, die
in ihrem Aufbau einfach ist und eine hohe Motorleistung sicherstellt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch eine Ventilantriebsvorrichtung
eines Viertaktmotors gelöst,
die die Merkmale des Anspruches 1 hat.
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Die
Ventilantriebsvorrichtung eines Viertaktmotors ist in der Lage,
umgeschaltet zu werden, um entweder mit einer Niedrigdrehzahlnocke
oder einer Hochdrehzahlnocke zu arbeiten, während ihr Aufbau und ihre Betriebsweise
einfach gemacht sind.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung im einzelnen in Bezug auf die verschiedenen
Ausführungsbeispiele
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, in
denen:
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1 eine
Schnitt-Seitenansicht einer Ventilantriebsvorrichtung eines Viertaktmotors
in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel
ist;
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2 eine
Schnitt-Vorderansicht der Ventilantriebsvorrichtung ist;
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3 eine
Schnitt-Vorderansicht einer Niedrigdrehzahlnocke der Ventilantriebsvorrichtung
ist;
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4 eine
Schnitt-Seitenansicht (Schnitt IV-IV in 3) der Niedrigdrehzahlnocke
ist;
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5 eine
Schnitt-Vorderansicht der Ventilantriebsvorrichtung ist;
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6 eine
Schnitt-Seitenansicht (Schnitt VI-VI in 3) der Hochdrehzahlnocke
ist;
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7 eine
Schnitt-Seitenansicht (Schnitt VII-VII in 3) der Hochdrehzahlnocke
ist;
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8 Zeichnungen
zum Erläutern
der Betriebsweise der Hochdrehzahlnocke zeigt;
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9 Zeichnungen
zum Erläutern
der Betriebsweise der Niedrigdrehzahnocke zeigt; und
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10 Zeichnungen
zeigt, zum Erläutern der
Betriebsweise der Hochdrehzahlnocke und der Niedrigdrehzahlnocke.
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Die 1 bis 9 sind
Zeichnungen zum Erläutern
der Ventilantriebsvorrichtung oder –mechanismus für einen
Viertaktmotor nach einem Ausführungsbeispiel.
Die 1 und 2 sind Schnittdarstellungen
der Ventilantriebsvorrichtung, wenn gesehen in Richtung der Nockenwellenachse
und in Richtung senkrecht zur Nockenwellenachse, jeweils.
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In
diesen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Zylinderkopf eines Viertaktmotors, der Einlass- und Auslassventile
hat, zwei von jedem. Eine Ventilantriebsvorrichtung oder -mechanismus 2 ist
in dem Zylinderkopf 1 angeordnet. Einlassventilöffnung 1c' und Auslassventilöffnung 1d', zwei für jeden
von Einlassöffnungen 1c und
Einlassöffnungen 1d sind
ausgeführt,
dass sie sich in eine Verbrennungskammer 1b münden, ausgebildet
in einer konkaven Form an einer Verbindungsfläche 1a auf der Zylinderblockseite
des Zylinderkopfes 1. Die Ventilöffnungen werden durch Ventilplatten 3a und 4a der Einlass-
und Auslassventile 3 und 4 (Ablassventile) geöffnet und
geschlossen.
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Die
vorerwähnte
Ventilantriebsvorrichtung 2 ist so gebildet, dass die Einlass-
und Auslassventile 3 und 4 in die Schließrichtung
durch Ventilfedern 6a und 6b vorgespannt sind,
eingesetzt zwischen Haltern 5a und 5b, verbunden
mit den oberen Enden der Ventilstangen 3b und 4b und
Federsitzen und dass die Einlass- und Auslassventile 3 und 4 pressangetrieben
in Richtung der Öffnungsrichtung
durch Einlass- und Auslassnockenwellen 8 und 9 durch
Heber 7a und 7b, verbunden mit den oberen Enden
der Ventilstangen 3b und 4b.
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Die
Einlassnockenwelle 8 und die Auslassnockenwelle 9 haben
Niedrigdrehzahlnocken (erste Nocken) 10 und Hochdrehzahlnocken
(zweite Nocken) 11, jeweils zwei für jeden Zylinder und vorgesehen,
so dass entweder die Niedrigdrehzahlnocken 10 oder die
Hochrehzahlnocken 11 veranlasst sind, im Betrieb zu sein,
entsprechend dem Betriebszustand des Motors, durch eine Nockenumschalteinrichtung 15,
die später
beschrieben wird. Da die Niedrigdrehzahlnocken 10 und die
Hochdrehzahlnocken 11, unabhängig davon, ob sie für die Einlass-
oder Auslassseite sind, gleich in ihrem grundsätzlichen Aufbau sind, wird
die nachfolgende Erläuterung
nur in Bezug auf den Einlassnocken gegeben.
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Zwei
Niedrigdrehzahlnocken 10 sind für jeden Zylinder entsprechend
der Ventilheber 7a vorgesehen, von denen zwei für jeden
Zylinder vorhanden sind und überdies
sind sie leicht nach auswärts
in Richtung der Nockenwelle gegenüber der Achse der Ventilheber 7a versetzt.
Die Niedrigdrehzahlnocke 10 ist als ein einzelner Körper ausgebildet,
besehend aus einem Grundkreisabschnitt 10a, der einen bestimmten
Durchmesser aufweist, und einen Nasenabschnitt 10b, der
ein spezielles Profil besitzt. Die Niedrigdrehzahlnocke 10 ist
auf der Nockenwelle 8 durch einen Verriegelungsstift 13 befestigt,
der von außen
rechtwinklig in die Nockenwelle getrieben ist, um die Achse der
Nockenwelle 8 zu durchdringen.
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Jede
der beiden Hochdrehzahlnocken 11 besteht aus einem Grundkreisabschnitt 11a desselben Durchmessers
wie derjenige des Grundkreisabschnittes der Niedrigdrehzahlnocke
und einem Nasenabschnitt 11b mit einem speziellen Profil,
beide durch einen Trommelabschnitt 11e miteinander verbunden.
Jede Hochdrehzahlnocke 11 ist in Ausrichtung mit der Achse
des Hebers 7a angeordnet und um zwischen dem rechten und
linken Niedrigdrehzahlnocken 10, 10 angeordnet
zu sein und ist zur relativen Rotation in Bezug auf die Nockenwelle 8 durch
das exzentrische Lager 14 (Exzenterhülse) angeordnet.
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Die
Außenform
des exzentrischen Lagers 14 ist kreisförmig, wobei die Mitte E der
Kreisform um ein Maß t
gegenüber
der Achse C der Nockenwelle 8 versetzt ist. Das exzentrische
Lager 14 ist drehbar auf der Nockenwelle 8 aufgenommen.
Das exzentrische Lager ist wie eine Exzenterhülse ausgeführt. Die Länge in axialer Richtung des
exzentrischen Lagers 14 beträgt ungefähr die Hälfte derjenigen der Hochdrehzahlnocke 11.
Daher hängen
die Nasenabschnitte 11b, 11b, angeordnet auf beiden
Seiten der Hochdrehzahlnocke 11 über das exzentrische Lager 14 über.
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Hier
wird die vorerwähnte
Verlagerungsabmessung t wie folgt festgelegt: Wenn die Achse E des exzentrischen
Lagers 14 auf der Seite des Nasenabschnittes 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 ist, springt der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 radial über den Nasenabschnitt 10b der
Niedrigdrehzahlnocke 10 vor (siehe 10(a))
und, umgekehrt, wenn die Achse E des exzentrischen Lagers 14 auf der
Seite sich befindet, die dem Nasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 gegenüber liegt,
verschwindet der Nasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 unter
dem Nasenabschnitt 10b der Niedrigdrehzahlnocke 10 (siehe 10(e)).
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Ein
Nockenschaltmechanismus bzw. eine Nockenumschaltvorrichtung 15 (Kupplungsvorrichtung)
ist zwischen der Nockenwelle 8 und der Hochdrehzahlnocke 11 vorgesehen,
um umzuschalten je nachdem, ob die Hochdrehzahlnocke 11 mit
der Nockenwelle 8 fest verbunden werden soll, so dass sie gemeinsam
rotieren, oder um die Hochdrehzahlnocke 11 relativ zu der
Nockenwelle 8 drehbar zu machen.
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Um
grob den Aufbau der Nockenumschaltvorrichtung 15 zu beschreiben,
ist eine Zylinderbohrung 15a in einem Teil der Nockenwelle 8,
der einer der Hochdrehzahlnocken 11 entspricht, im rechten Winkel
zur Achse der Nockenwelle 8 ausgebildet, ein Kolben 15b ist
zur Hin- und Herbewegung innerhalb der Zylinderbohrung 15a angeordnet
und ein Verbindungsstift 15c, ausgebildet als Teil des
Kolbens 15b, ist veranlasst, in oder aus einer Verbindungsbohrung 11c hinein
oder aus dieser herauszugleiten. Hierbei ist das offene Ende der
Zylinderbohrung 15a durch einen Stopfen 15d verschlossen
und der Kolben 15b wird mit einer Rückstellfeder 15e in
die Herausgleitrichtung des Kolbens vorgespannt.
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Eine
Hydraulikquelle kommuniziert durch eine Hydraulik-Zuführungsbohrung 15f mit
einer Ölkammer
(a), ausgebildet mit der Zylinderbohrung 15a, dem Kolben 15b und
dem Stopfen 15. Wenn Hydraulikdruck an die Ölkammer
(a) gelegt wird, veranlasst der Kolben 15b den Verbindungsstift 15 in
die Verbindungsbohrung 11c zu gleiten. Im Ergebnis dessen
ist die Hochdrehzahlnocke 11 fixiert und befestigt und
dreht sich zusammen mit der Nockenwelle 8.
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Umgekehrt,
wenn die Zuführung
von Hydraulikdruck abgeschaltet ist, gleitet der Verbindungsstift 15c aus
der Verbindungsbohrung 11c heraus, um den Hochdrehzahlnocken 11 in
Bezug auf die Nockenwelle 8 beweglich zu machen. Das heißt, der
Hochdrehzahlnocken 11 wird relativ zur Nockenwelle 8 drehbar
und auch in der Richtung rechtwinklig zur Achse der Nockenwelle 8 in
Folge der Rotation des exzentrischen Lagers 14 bewegbar.
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Eine
Führungsbohrung 15g ist
in einem Teil der Nockenwelle 8 ausgebildet, der der anderen Hochdrehzahlnocke 11 entspricht,
in Richtung senkrecht zur Nockenwelleachse C. Ein Pressstift 16 zur Hin-
und Her-Gegenbewegung ist in der Führungsbohrung 15g angeordnet
und durch eine Vorspringfeder 17 nach außen vorgespannt.
Dies bildet eine Vorspanneinrichtung, die, wenn gesehen in Richtung
der Nockenwellenachse, permanent veranlasst, dass der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 in derselben Position wie derjenige
Nasenabschnitt 10b der Niedrigdrehzahlnocke 10 ist
und der die Hochdrehzahlnocke 11 in Richtung zu der Position
drängt, in
der die Hochdrehzahlnocke 11 nach außen vorsteht, um in der Betriebsposition
zu sein. Übrigens, es
kann andererseits auch ein Aufbau gewählt werden, wie er in 6(b) gezeigt ist, um direkt den Hochdrehzahlnocken 11 durch
eine Vorspringfeder 17 in Richtung der Betriebsposition
der Hochdrehzahlnocke vorzuspannen, ohne dass der Pressstift 16 vorgesehen
wäre.
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Eine
Spitze 16a des Pressstiftes 16 ist halbkreisförmig ausgebildet
und stoppt wenn sie in Kontakt mit einer Kontaktstop-Ausnehmung 11d kommt, die
als eine Einsenkung in einer Arkadenform in der Hochdrehzahlnocke 11 ausgebildet
ist. Das heißt,
die Hochdrehzahlnocke 11 dreht sich relativ zu der Nockenwelle 8 innerhalb
eines Bereiches, der durch die Kontaktstop-Ausnehmung 11d erlaubt
wird.
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Hierbei
behindern der Verbindungsstift 15c und der Pressstift 16,
da sie an den Außenseiten
bezüglich
der axialen Richtung des exzentrischen Lagers 14 angeordnet
sind, nicht die Bewegung des exzentrischen Lagers 14, so
dass das exzentrische Lager 14 stets drehbar in Bezug auf
die Nockenwelle 8 und die Hochdrehzahlnocke 11 bleibt.
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Das
Bezugszeichen 18 steht für einen Ventilzeitpunkt-Einstellmechanismus
oder – Vorrichtung, die
den Öffnungs-
und Schließzeitpunkt
der Einlass- und Auslassventile entsprechend den Betriebsbedingungen
des Motors einstellt, durch Veranlassen einer relativen Drehung
in Richtung des Vorverstellens oder Verzögerns der Winkelposition der
Nockenwelle 8 relativ zu einem Nockenzahnrad 18a,
verbunden mit einem Ende der Nockenwelle 8.
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Als
nächstes
werden die Bewegungen, Funktionen und Wirkungen der Ventilantriebsvorrichtung
nach diesem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Wenn
der Motor in einem Hochdrehzahlbereich arbeitet, wird Hydraulikdruck
durch die Hydraulikzuführungsbohrung 15f zu
der Ölkammer
(a) der Nockenumschaltvorrichtung 15 geführt, der
Kolben 15b gleitet, so dass sein Verbindungsstift 15c in
die Verbindungsbohrung 11c der Hochdrehzahlnocke 11 hineingleitet
und stoppt und die Hochdrehzahlnocke 11 rotiert gemeinsam
mit der Nockenwelle 8 gleichzeitig wie ein einziger Körper (siehe 7(b)). Dabei, da die Hochdrehzahlnocke 11 mit
dem Pressstift 16 der Vorspannfeder 17 pressvorgespannt
ist, wird die Mitte E des exzentrischen Lagers 14 um ein
Maß t
in Richtung zu der Seite verlagert, auf der der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 am höchsten ist. Im Ergebnis dessen
springt der Nasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 nach
außen über den Nasenabschnitt 10b der
Niedrigdrehzahlnocke 10 vor (siehe 10(a) und 8(a)).
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Gemeinsam
mit der Rotation der Nockenwelle 8 werden in diesem Zustand
der Heber 7a und das weitere Einlass- oder Auslassventil 3 oder 4 angetrieben,
um zu öffnen
und zu schließen,
entsprechend den Ventilöffnungs-/-Schließ-Charakteristika,
bestimmt durch das Nockenprofil des Nasenabschnittes 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 (siehe 8(a) bis 8(f)).
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Wenn
der Motor in einem Niedrigdrehzahlbereich arbeitet, wird die Zuführung von
Hydraulikdruck zu der Ölkammer
(a) des Nockenumschaltmechanismus 15 abgeschaltet, der
Kolben 15 wird durch die Rückstellfeder 15e zurückgedrückt, der
Verbindungsstift 15c des Kolbens 15b wird nach
innen zurückgezogen
und die Hochdrehzahlnocke 11 wird von der Nockenwelle 8 gelöst (siehe 7(a)). Zu diesem Zeitpunkt, da die Hochdrehzahlnocke 11 mit
dem Pressstift 16 und der Vorspannfeder 17 pressvorgespannt
wird, wird die Mitte E des exzentrischen Lagers 14 zu der
Seite verlagert, wo der Nasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 am
höchsten wird.
Im Ergebnis dessen springt der Nasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 über den
Nasenabschnitt 10b der Niedrigdrehzahlnocke 10 nach
außen vor
(siehe 9(a) und 10(a)).
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In
diesem Zustand, wenn die Nockenwelle 8 sich im Gegenuhrzeigersinn
dreht, wie in den 8 und 9 gezeigt,
um den Nockennasenabschnitt 11b der Hochdrehzahlnocke 11 zu
veranlassen, zu beginnen, in Kontakt mit dem Hebel 7a zu
treten (siehe 9(b) und 10(b)), wirkt eine Kraft in der Richtung
entgegengesetzt zur Nockenrotation (d.h. im Uhrzeigersinn) auf die
Hochdrehzahlnocke 11. Im Ergebnis dessen dreht sich das
exzentrische Lager 14 im Uhrzeigersinn, wie in den 9 und 10 gezeigt
ist und die Achse E des exzentrischen Lagers 14 verschiebt
sich in Richtung zu der Seite (entgegengesetzt zu dem Nasenabschnitt),
um den Hubbetrag der Hochdrehzahlnocke 11 zu vermindern
(siehe 9(b) bis 9(d) und 10(b) bis 10(d)),
der Nasenabschnitt 10b der Niedrigdrehzahlnocke 10 beginnt
den Ventilheber 7a zu pressen (9(c),
das Einlassventil 3 beginnt sich zu öffnen in Verbindung mit der
Rotation der Nockenwelle 8 (9(d))
und das Einlassventil 3 wird durch einen niedrigen Nockenhub
L des Nasenabschnittes 10b der Niedrigdrehzahlnocke 10 (9(e)) geöffnet. Dabei ist die Achse
E des exzentrischen Lagers 14 um 180° entgegengesetzt zu dem Nasenabschnitt 11b (siehe 10(e)) angeordnet und der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 verschwindet innerhalb des Nasenabschnittes 10b der
Niedrigdrehzahlnocke 10.
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Wenn
sich die Nockenwelle 8 weiterdreht, bewegt sich die Achse
E des exzentrischen Lagers 14 in Richtung zu der Seite
des Nasenabschnittes 11b (siehe 10(f) und 10(g)), die Nasenabschnitte 10b und 11b bewegen
sich von dem Hebel 7a weg und der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 springt nach außen über den Nasenabschnitt 10b der
Niedrigdrehzahlnocke 10 vor (9(f) und 9(g)).
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In
der Wirkung ist dieses Ausführungsbeispiel
aufgebaut wie folgt: Das exzentrische Lager 14 ist zwischen
der Hochdrehzahlnocke 11 und der Nockenwelle 8 eingesetzt.
Die Hochdrehzahlnocke 11 ist vorgesehen, um zwischen einem
Zustand entweder fixiert mit der Nockenwelle 8 oder dem
Zustand, in dem sie in der Lage ist, eine relative Bewegung in Bezug
auf die Nockenwelle 8 auszuführen, um geschaltet zu werden.
Um die Niedrigdrehzahlnocke 10 betriebswirksam zu machen,
wird die Hochdrehzahlnocke 11 in den Zustand geschaltet,
in dem sie in der Lage ist, eine relative Bewegung in Bezug auf
die Nockenwelle 8 auszuführen. Auf diese Weise ist es möglich, die
Nocken zwischen der Hochdrehzahlnocke 11 und der Niedrigdrehzahlnocke 10 entsprechend
dem Betriebszustand des Motors mit einem einfachen Aufbau umzu schalten.
Im Ergebnis dessen ist es möglich,
während
des Niedrigdrehzahlbetriebes die Ventilöffnungs-/-Schließcharakteristika des
niedrigen Hubes und eines kleinen Öffnungswinkels bei verbesserter
Verbrennungsstabilität
und Niedrigdrehzahldrehmoment zu realisieren und während des
Hochdrehzahlbetriebes die Ventilöffnungs-/-Schließcharakteristika
des hohen Hubes und eines weiten Öffnungswinkels mit verbesserter
Ausgangsleistung zu realisieren.
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Da
die Hochdrehzahlnocke 11 mit dem Pressstift 16 und
der Vorspannfeder 17 in die Richtung zur Mitte des Nasenabschnittes 11 radial
auswärts
vorgespannt ist, ist es möglich,
automatisch und glatt die Hochdrehzahlnocke 11 in den Zustand zu
bringen, in dem die Hochdrehzahlnocke 11, wenn gesehen
in Richtung der Nockenwellenachse, in derselben Position ist, wie
die Niedrigdrehzahlnocke 10 und der Nasenabschnitt 11b der
Hochdrehzahlnocke 11 springt nach außen über den Nasenabschnitt 10b der
Niedrigdrehzahlnocke 10 vor.
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Das
obige Ausführungsbeispiel
ist so aufgebaut, dass das exzentrische Lager 14 in dem
Zustand ist, dass es permanent in der Lage ist, eine relative Rotation
auszuführen,
die Hochdrehzahlnocke 11 wird entweder in den Zustand der
Fixierung mit der Nockenwelle 8 oder den Zustand, in dem
sie in der Lage ist, eine relative Bewegung zu dieser auszuführen, umgeschaltet,
und die Hochdrehzahlnocke 11 wird während der Hochdrehzahl-Nockenbetriebsweise
mit der Nockenwelle 8 fixiert. Es kann jedoch auch alternativ
so aufgebaut sein, dass das exzentrische Lager 14 unbeweglich
in Bezug auf die Nockenwelle 8 während der Hochdrehzahl-Nockenbetriebsweise ist
und die Hochdrehzahlnocke an dem exzentrischen Lager 14 fixiert
ist.
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Das
Ausführungsbeispiel
zeigt die Niedrig- und Hochdrehzahlnocke und die Nockenumschaltvorrichtung,
angepasst an einen Vierventilmotor, wobei die Nocken jeweils zur
Steuerung eines Paares von Einlass- oder Auslassventilen vorgesehen
sind. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
das nicht dargestellt ist, können
die Niedrig- und Hochdrehzahlnocke und die Nockenumschaltvorrichtung
vorgesehen sein, um ein einzelnes Einlass- oder Auslassventil jeweils
zu steuern. Diese einzelnen Ventile können die Ventile eines Zweiventil-Motors
oder eines Mehrventil-Motors, z.B. eines Drei,Vier-, oder Fünfventil-Motors
sein.
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Außerdem zeigt
das Ausführungsbeispiel, dass
die Niedrig- und Hoch-Drehzahlnocken und die Nockenumschaltvorrichtungen
in ihrer Steuerung der Einlass- und Auslass-Ventile des Motors.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
das nicht gezeigt ist, können
die Niedrig- und Hoch-Drehzahlnocken und die Nockenumschaltvorrichtungen
die Einlass- oder Auslassventile steuern, während andere Ventile durch
eine herkömmliche
Ventilantriebsvorrichtung gesteuert werden.
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Die
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele lehren
eine Brennkraftmaschine, die eine Verbrennungskammer aufweist, zumindest
einen Gasströmungskanal,
der mit der Verbrennungskammer durch einen Ventilsitz kommuniziert,
ein Steuerventil zum Steuern der Strömung durch den Ventilsitz,
eine Nockenwelle, gelagert zur Rotation um eine Nockenwellenachse,
einen ersten Nocken, der eine erste Hubcharakteristik aufweist,
befestigt zur Drehung mit der Nockenwelle, zugeordnet der Nockenwelle
zur relativen Drehung, wobei die zweite Nocke eine zweite Hubcharakteristik,
verschieden von der ersten Hubcharakteristik der ersten Nocke aufweist,
einen Ventilbetätiger,
zugeordnet dem ersten und zweiten Nocken zum Übertragen der Drehbewegung
derselben in eine hin- und hergehende Bewegung des Steuerventils,
und eine Kupplungsvorrichtung 15 zum wahlweisen Gestatten
einer Relativbewegung zwischen der Nockenwelle und der zweiten Nocke, so
dass die erste Nocke den gesamten Öffnungs- und Schließ-Zyklus
des Steuerventils steuert und zum Kuppeln der zweiten Nocke zur
Rotation mit der Nockenwelle um die Nockenwellenachse, so dass die
zweite Nocke zumindest einen Teil des Öffnungs- und Schließ-Zyklus
des Steuerventils steuert.
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Die
Kupplungsvorrichtung 15 behält die Winkelphasenpositionen
der ersten und zweiten Nocke bei, unabhängig davon, welche Nocke den Öffnungs- und
Schließ-Zyklus
des Steuerventils steuert. Der maximale Ventilhub, eingerichtet
durch die zweite Nocke ist größer als
derjenige der ersten Nocke. Die Kupplungsvorrichtung 15 verschiebt
die Achse, um die die zweite Nocke rotiert, wenn die erste Nocke den
gesamten Öffnungs-
und Schließ-Zyklus
des Steuerventils steuert, so dass die zweite Nocke den Öffnungs-
und Schließ-Zyklus
des Steuerventils nicht steuert.
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Wie
aus dem Ausführungsbeispiel
entnommen werden kann, weist die Kupplungsvorrichtung eine Exzenterhülse auf,
die eine zylindrische Bohrung, koaxial aufgenommen in der Nockenwelle
aufweist, und eine zylindrische Außenoberfläche, exzentrisch zu der zylindrischen
Bohrung angeordnet und aufgenommen in einer komplementären Bohrung,
ausgebildet in der zweiten Nocke, und eine wahlweise betätigbare
Verriegelung, um entweder die exzentrische Hülse, oder die zweite Nocke
zur Rotation mit der Nockenwelle zu kuppeln, so dass sowohl die
zweite Nocke, als auch die Exzenterhülse gemeinsam mit der Nockenwelle
sich drehen. Die wahlweise betätigbare
Verriegelung fixiert die zweite Nocke zur Rotation mit der Nockenwelle.
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Der
Abschnitt der Kupplungsvorrichtung 15, der die Winkelphasenpositionen
der ersten und zweiten Nocke beibehält, unabhängig davon, welche Nocke den Öffnungs- und Schließ-Zyklus
des Steuerventils steuert, weist ein elastisch vorgespanntes Teil auf,
im Eingriff zwischen der Nockenwelle und der zweiten Nocke. Die
wahlweise betätigbare
Verriegelung ist wirksam, um die Bewegung der Exzenterhülse relativ
zu der Nockenwelle in zumindest einer axialen Richtung axial zu
limitieren. Das elastisch vorgespannte Teil ist wirksam, um die
Bewegung der Exzenterhülse
relativ zu der Nockenwelle in einer axialen Richtung entgegengesetzt
zu der axialen Richtung, die durch die wahlweise betätigbare
Verriegelung gesteuert wird, axial zu begrenzen.
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Die
Ausführungsbeispiele
lehren eine Ventilantriebsvorrichtung eines Viertaktmotors, vorgesehen
um geschaltet zu werden, um mit entweder einer Niedrigdrehzahlnocke
mit einem Nockenprofil geeignet für eine Niedrigdrehzahlbetätigung,
oder einer Hochdrehzahlnocke mit einem Nockenprofil, geeignet für eine Hochdrehzahlbetätigung,
zu arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedrigdrehzahlnocke
vorgesehen ist, zusammen mit einer Nockenwelle zu rotieren, dass
die Hochdrehzahlnocke vorgesehen ist, um geschaltet zu werden, um
entweder gemeinsam mit der Nockenwelle zu rotieren oder eine Relativbewegung
in Bezug auf die Nockenwelle auszuführen, und dass die Hochdrehzahlnocke,
wenn sie so geschaltet ist, dass sie eine Relativbewegung ausführt, im
Wesentlichen innerhalb des Nockenprofils der Niedrigdrehzahlnocke
zusammen mit der Rotation der Nockenwelle versteckt ist, so dass
die Ventile mit den Niedrigdrehzahlnocken geöffnet und geschlossen werden.
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Somit
wird, wenn der Motor mit der Niedrigdrehzahlnocke arbeiten soll,
die Hochdrehzahlnocke in den Zustand geschaltet, dass sie in der
Lage ist, eine Relativbewegung zu machen, so dass die Hochdrehzahlnocke
automatisch innerhalb des Nockenprofi les der Niedrigdrehzahlnocke
zusammen mit der Rotation der Nockenwelle verschwindet, nämlich unter
Verwendung der Rotation der Nockenwelle. Im Ergebnis dessen werden
die Ventile durch die Niedrigdrehzahlnocken angetrieben, um zu öffnen und
zu schließen.
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Mit
solch einem einfachen Aufbau und einer einfachen Arbeitsweise kann
die Vorrichtung geschaltet werden, um entweder mit der Hochdrehzahlnocke
oder der Niedrigdrehzahlnocke zu arbeiten.
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Ein
exzentrisches Lager, dessen Achse gegenüber der Nockenwellenachse versetzt
ist, ist zur relativen Rotation der Nockenwelle zugeordnet, wobei
die Hochdrehzahlnocke zur relativen Rotation mit dem exzentrischen
Lager verbunden ist und die Nockenumschaltvorrichtung vorgesehen
ist, um die Hochdrehzahlnocke mit der Nockenwelle in einem Zustand
zu verbinden, in der sie entweder in der Lage ist, oder nicht in
der Lage ist, eine Relativbewegung in Bezug auf die Nockenwelle
auszuführen.
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Somit
wird, wenn der Motor mit der Niedrigdrehzahlnocke betrieben werden
soll, die Hochdrehzahlnocke in den Zustand geschaltet, in der sie
in der Lage ist, eine Relativbewegung zu machen. Dann dreht sich
die Hochdrehzahlnocke relativ zu der Nockenwelle ohne den Heber
anzutreiben. In diesem Zusammenhang dreht sich das exzentrische
Lager in Bezug zu der Nockenwelle und verursacht eine Relativbewegung
der Hochdrehzahlnocke in Richtung der Verminderung ihrer Nasenabschnittshöhe. Im Ergebnis
dessen zieht sich die Hochdrehzahlnocke innerhalb des Profiles der
Niedrigdrehzahlnocke zurück. Im
Ergebnis dessen werden die Ventile mit den Niedrigdrehzahlnocken
angetrieben.
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Auf
diese Weise wird eine Umschaltung zwischen der Niedrigdrehzahlnocke
und der Hochdrehzahlnocke ausgeführt
mit einem einfachen Aufbau des Vorsehens des exzentrischen Lagers
zwischen der Hochdrehzahlnocke und der Nockenwelle und die einfache
Arbeitsweise des Bewegens der Hochdrehzahlnocke in die Nasenabschnittshöhenrichtung durch
relative Rotation des exzentrischen Lagers in Bezug auf die Nockenwelle.
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Wenn
die Hochdrehzahlnocken in Betrieb sind, werden die Ventile durch
Verbinden der Hochdrehzahlnocke mit der Nockenwelle durch einen
Stift oder dergleichen angetrieben, um zu öffnen und zu schließen.
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Die
Nockenschalteinrichtung ist gebildet, um entweder eine Verbindung
zwischen der Nockenwelle und dem exzentrischen Lager herzustellen
oder diese Verbindung zu unterbrechen.
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Somit
wird die Nockenumschalteinrichtung gebildet, um entweder eine Verbindung
zwischen der Nockenwelle und der Hochdrehzahlnocke herzustellen
oder diese zu unterbrechen, so dass die Hochdrehzahlnocke in Betrieb
ist, wenn die Nockenwelle mit der Hochdrehzahlnocke verbunden ist
und die Niedrigdrehzahlnocke in Betrieb ist, wenn die Verbindung
gelöst
ist. Im Ergebnis dessen ist eine Umschaltung zwischen der Niedrigdrehzahlnocke
und der Hochdrehzahlnocke bei einfachem Aufbau und Betriebsweise
erreicht.
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Die
Hochdrehzahlnocken-Schalteinrichtung wird gebildet, um entweder
eine Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem exzentrischen Lager
herzustellen oder diese zu unterbrechen und außerdem, um entweder eine Verbindung
zwischen dem exzentrischen Lager und der Hochdrehzahlnocke herzustellen
oder zu unterbrechen.
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Somit
wird die Nockenschalteinrichtung gebildet, entweder eine Verbindung
zwischen der Nockenwelle und dem exzentrischen Lager herzustellen oder
zu unterbrechen und außerdem,
um entweder eine Verbindung zwischen dem exzentrischen Lager und
der Hochdrehzahlnocke herzustellen oder zu unterbrechen. Im Ergebnis
dessen wird auch in diesem Fall eine Umschaltung zwischen der Niedrigdrehzahlnocke
und der Hochdrehzahlnocke mit einem einfachen Aufbau und bei einfacher
Betriebsweise erreicht.
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Eine
Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, um die Hochdrehzahlnocke in
Richtung der Spitze des Nockennasenabschnittes zu spannen.
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Da
Vorspannmittel vorgesehen sind, um die Hochdrehzahlnocke in Richtung
der Spitze des Nockennasenabschnittes vorzuspannen, ist es möglich, in
dem Zustand, in dem die Hochdrehzahlnocke in der Lage ist, eine
Relativbewegung auszuführen,
die Hochdrehzahlnocke glatt in die Hochdrehzahlnocken-Betriebsposition
zu bewegen, in der die Hochdrehzahlnocke über die Niedrigdrehzahlnocke
hinaus vorsteht.
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Die
Ausführungsbeispiele,
die beschrieben wurden, lehren eine Ventilantriebsvorrichtung für einen
Viertaktmotor, der zumindest eine Nockenwelle 8, 9 mit
zumindest einem ersten Nockenzehen zur Steuerung zumindest einen
Ventils 3, 4 und zu einem ersten Betriebszustand
des Motors aufweist, und zumindest eine zweite Nocke 11 zum
Steuern des Ventils 3, 4 unter einem zweiten Betriebszustand
des Motors, wobei die zweite Nocke 11 in einem ersten Zustand
schaltbar ist in dem sie relativ drehbar in Bezug auf die Nockenwelle 8, 9 ist
und in einen zweiten Zustand, in dem sie gemeinsam mit der Nockenwelle 8, 9 drehbar
ist, wobei die Ventile 3, 4 durch die erste Nocke 10 steuerbar
sind, wenn die zweite Nocke 11 in dem ersten Zustand ist
und das Ventil 3, 4 durch die zweite Nocke 11 steuerbar
ist, wenn die zweite Nocke 11 in dem zweiten Zustand ist.
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Die
erste Nocke 10 ist mit einem Nockenprofil versehen, das
für eine
Niedrigdrehzahlbetätigung geeignet
ist und die zweite Nocke 11 ist mit einem Nockenprofil
versehen, das für
eine Hochdrehzahlbetätigung
geeignet ist. In dem ersten Zustand der zweiten Nocke 11 ist
das Nockenprofil der zweiten Nocke 11 im Wesentlichen versteckt
innerhalb des Nockenprofils der ersten Nocke 10, so dass
das Ventil 3, 4 mit dem Nockenprofil der ersten
Nocke 10 steuerbar ist und in dem zweiten Zustand der zweiten Nocke
(11) springt das Nockenprofil der zweiten Nocke 11 im
Wesentlichen von dem Nockenprofil der ersten Nocke 10 vor,
so dass das Ventil 3, 4 mit dem Nockenprofil der
zweiten Nocke 11 steuerbar ist.
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Eine
Nockenschalteinrichtung 15 ist vorgesehen, um die zweite
Nocke 11 mit der Nockenwelle 8, 9 verbinden,
um in dem zweiten Zustand zu sein und um die zweite Nocke 11 von
der Nockenwelle 8, 9 zu lösen, um in dem ersten Zustand
zu sein.
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Eine
exzentrische Lagereinrichtung 14 ist vorgesehen, um drehbar
die zweite Nocke 11 auf der Nockenwelle 8, 9 zu
lagern. Eine Achse E der exzentrischen Lagereinrichtung 14 ist
versetzt in Bezug auf eine Achse C der Nockenwelle 8, 9.
Die exzentrische Lagereinrichtung 14 weist eine exzentrische
Lagerhülse
auf, die drehbar eine innere Kreisfläche, gelagert auf der Nockenwelle 8, 9 und
eine äußere Kreisfläche, die
die zweite Nocke 11 lagert, aufweist. Die innere Kreisfläche ist
exzentrisch in Bezug auf die äußere Kreisfläche.
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Eine
Vorspanneinrichtung 16, 17 ist vorgesehen zwischen
der Nockenwelle 8, 9 und der zweiten Nocke 11,
um die zweite Nocke 11 in Richtung einer Spitze des Nockennasenabschnittes
der zweiten Nocke 11 vorzuspannen. Die Vorspanneinrichtung 16, 17 ist
im Eingriff mit der Nockenwelle 8, 9 und eine Kontaktstoppeinrichtung 11d ist
vorgesehen in der zweiten Nocke 11, um die relative Rotation
der zweiten Nocke 11 in Bezug auf die Nockenwelle innerhalb eines
bestimmten Bereiches zu beschränken.
Nach diesem Ausführungsbeispiel
weist die erste Nocke 10 zwei Nockenabschnitte zum Steuern
von zwei Ventilen 3, 4, verbunden mit einem Zylinder
des Motors auf, wobei die zweite Nocke 11 zum Steuern der zwei
Ventile 3, 4 zwischen den zwei Nockenabschnitten
der ersten Nocke 10 vorgesehen ist.
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Das
vorbeschriebene Ausführungsbeispiel zeigt
eine Einlassnockenwelle 8 und eine Auslassnockenwelle 9,
jede versehen mit zumindest einer ersten Nockenwelle 10 und
zumindest einer zweiten Nockenwelle 11.
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Nach
den Ausführungsbeispielen
ist eine Ventilzeitpunkt-Einstellvorrichtung 18 mit der
Nockenwelle 8, 9 zur Einstellung eines Phasenwinkels der
Nockenwelle 8, 9 verbunden.