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DE4343115A1 - Cylinder head for valve controlled IC engine - Google Patents

Cylinder head for valve controlled IC engine

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Publication number
DE4343115A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylinder head
valve
channels
tappet
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19934343115
Other languages
German (de)
Inventor
Leopold Dipl Ing Mueller
Heinz Dipl Ing Ruelke
Mathias Dipl Ing Riedel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IAV Motor GmbH
Original Assignee
IAV Motor GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by IAV Motor GmbH filed Critical IAV Motor GmbH
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/143—Tappets; Push rods for use with overhead camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The cylinder head arrangement is for an IC engine. Additional longitudinal pressure channels (7.1,7.2) are incorporated into the cylinder head (10) on both sides of the cup tappet openings (11) to ensure that the switching elements (3,3.1,4,4.1) in the cup tappet receive hydraulic pressure impacts. The additional channels are each connected in a pressure transmitting manner with the cylinder shaped opening by a pair of side channels (6,6.1,9,9.1). An adaptor (15) acts through a valve (16) to make the connection with the appropriate channel (7.1,7.2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.

Bekannt ist ein Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine gemäß der DE-OS 40 02 964, welcher mit mindestens zwei Einlaß- oder Auslaßventilen pro Zylinder ausgestattet ist, wobei die Ventile von den Nocken einer Nockenwelle direkt über Tassenstößel betätigt sind. Dabei haben die Tassenstößel und die diese aufnehmenden Öffnungen im Zylinderkopf nichtkreisförmige Querschnitte, wobei die Abmessung des Querschnittes senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle größer ist als pa­ rallel zu dieser, so daß eine größere Hubhöhe der Nocken und somit ein größerer Maximalhub der Ventile verwirklicht wird.A cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to DE-OS 40 02 964 is known, which is equipped with at least two intake or exhaust valves per cylinder, the Valves from the cams of a camshaft are actuated directly via bucket tappets. They have Cup tappets and the openings in the cylinder head that receive them, non-circular cross sections, the dimension of the cross section perpendicular to the axis of rotation of the camshaft is greater than pa parallel to this, so that a larger lifting height of the cams and thus a larger maximum stroke of the Valves is realized.

Zur Schmierölversorgung dieser nichtkreisförmigen Querschnitte der Tassenstößel und deren aufneh­ menden Öffnungen, verlaufen beidseitig derselben Ölkanäle, welche über Stichkanäle mit den Tassen­ stößel aufnehmenden Öffnungen verbunden sind. Somit werden die Tassenstößel von zwei Stellen zu­ verlässig mit ausreichend Schmieröl versorgt.To supply lubricating oil to these non-circular cross-sections of the tappets and their receptacles opening, run on both sides of the same oil channels, which branch channels with the cups tappet-receiving openings are connected. Thus, the tappets are closed from two places reliably supplied with sufficient lubricating oil.

Diese Ölkanäle sind aber nur für die Schmierung vorgesehen und lassen darüber hinaus keine weitere Funktion zu.However, these oil channels are only intended for lubrication and do not leave any more Function too.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die in den kreisrund- oder ovalzylinderförmigen Öffnungen des Zylinderkopfes geführten, den Querschnitten der Öffnungen angepaßten, zur Erreichung unterschied­ licher Ventilhubhöhen über ihre Schaltelemente stufenförmig schaltbaren Tassenstößel zuverlässig mit Druckflüssigkeit zu beaufschlagen, so daß beim Durchlaufen des Grundkreises des jeweiligen Nockens der Nockenwelle vom dazugehörigen Tassenstößel der anliegende Schaltbefehl zur Änderung des Ven­ tilhubes durchführbar ist. Dabei ist als Schaltdruck, der Druck der zentralen Schmiermittelpumpe zu nutzen.The object of the present invention is that in the circular or oval cylindrical openings of the Cylinder head guided, adapted to the cross sections of the openings, differentiated to achieve reliable valve lift heights via their switching elements Pressurize hydraulic fluid so that when passing through the base circle of the respective cam the camshaft from the associated tappet the switching command to change the Ven tilhubes is feasible. The switching pressure is the pressure of the central lubricant pump use.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltelemente in dem Tassenstößel, welche dadurch eine stufenförmige Höhenverstellung herbeiführen, daß sie über zusätzlich im Zylin­ derkopf beidseitig der kreisrund- bzw. ovalzylinderförmigen Tassenstößelöffnungen angeordneten Drucköl- bzw. Längsdruckkanälen, welche ihrerseits jeweils mit zwei Stichkanälen mit den Öffnungen verbunden sind, eine hydraulische Druckbeaufschlagung erhalten und somit die Tasse mit dem zentral geführten Stößel ver- bzw. entriegeln. Insgesamt verbinden je vier Stichkanäle die beidseitigen Druck­ ölkanäle mit jeder Tassenstößelöffnung im Zylinderkopf; dabei erfolgt eine wechselseitige Druckbeauf­ schlagung der Schaltelemente zur Erreichung der beiden Schaltstufen nämlich Ver- und Entriegelung des jeweiligen Tassenstößels, insbesondere für den des Einlaßventils. According to the invention the object is achieved in that the switching elements in the tappet, which bring about a step-like height adjustment that they also in the Zylin the head arranged on both sides of the circular or oval cylindrical tappet openings Pressure oil or longitudinal pressure channels, which in turn each have two branch channels with the openings are connected, receive a hydraulic pressure and thus the cup with the central Lock or unlock the guided plunger. A total of four stitch channels connect the two-sided printing oil channels with each tappet opening in the cylinder head; there is a mutual print job striking the switching elements to achieve the two switching levels namely locking and unlocking of the respective tappet, in particular for that of the inlet valve.  

Mittels einem den beiden Längsdruckkanälen vorgeschalteten Adapter ist der jeweilige Schaltzustand - Ver- oder Entriegelung - über die Schaltelemente des Tassenstößels anzupassen. Damit relativ schnell kurze Schaltzeiten realisierbar sind, ist zusätzlich ein Druckspeicher, z. B. federbelastet eingebracht, welcher vorzugsweise zwischen dem Adapter und einem Wegeventil, welches jeweils den vom Adapter vorbestimmten Längsdruckkanal zuschaltet, angeordnet ist.The respective switching state is by means of an adapter connected upstream of the two longitudinal pressure channels - Locking or unlocking - to adjust via the switching elements of the bucket tappet. So relatively quickly short switching times can be realized, an additional pressure accumulator, e.g. B. introduced spring-loaded, which is preferably between the adapter and a directional control valve, which is the one from the adapter connects the predetermined longitudinal pressure channel, is arranged.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be described in the following using an exemplary embodiment shown in the drawing are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt eines Zylinderkopfes durch die Öffnung für den Tassenstößel, Fig. 1 shows a section of a cylinder head through the opening in the cup tappet,

Fig. 2 einen Querschnitt A-A gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a cross-section AA of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines Zylinderkopfes 10 in Höhe der Stichkanäle 6 und 9, welche die Tassen­ stößelöffnung 11 im Zylinderkopf 10 mit den Drucköl- bzw. Längsdruckkanälen 7.1 und 7.2 verbinden. Dabei sei es dahingestellt, ob die Öffnungen 11 oval- oder zylinderförmig gestaltet sind. Fig. 1 shows a section of a cylinder head 10 at the level of the branch channels 6 and 9 , which connect the cup tappet opening 11 in the cylinder head 10 with the pressure oil or longitudinal pressure channels 7.1 and 7.2 . It is irrelevant whether the openings 11 are oval or cylindrical.

Darüber hinaus ist aus diesem Schnitt zu erkennen die zusätzliche Schmierölleitung 14. Diese ist not­ wendig, weil über die Druckölkanäle 7.1 und 7.2 eine gleichzeitige Schmierung für die sich bewegenden Teile nicht durchführbar ist, da sonst ein Druckabbau entsteht und somit die Schaltbewegung der Schaltelemente 3; 3.1; 4; 4.1 nicht mehr erfolgt, bzw. bei niedrigerem Druck eine zeitlich verzögerte Schaltbewegung vorgenommen wird.In addition, the additional lubricating oil line 14 can be seen from this section. This is not manoeuvrable because simultaneous lubrication for the moving parts cannot be carried out via the pressure oil channels 7.1 and 7.2 , since otherwise there is a reduction in pressure and thus the switching movement of the switching elements 3 ; 3.1 ; 4 ; 4.1 no longer takes place, or a time-delayed switching movement is carried out at lower pressure.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht gemäß Schnitt A-A dargestellt, woraus die beidseitig angeordneten Druck­ ölkanäle 7. 1; 7.2 sowie die druckübertragenden Stichkanäle 6; 6.1 und 9; 9.1 deutlich erkennbar sind. Die Stichkanäle 6; 6.1 und 9; 9.1 leiten den Schaltdruck über die Bohrungen 5; 5.1 und 8; 8.1 der Tasse 1.1 des Tassenstößels 1 zu den Sperrelementen 3; 3.1 und 4; 4.1.In Fig. 2 a top view is shown along section AA, from which the arranged on both sides pressure oil passages 7. 1 ; 7.2 and the pressure-transmitting branch channels 6 ; 6.1 and 9 ; 9.1 are clearly recognizable. The branch channels 6 ; 6.1 and 9 ; 9.1 pass the switching pressure through the holes 5 ; 5.1 and 8 ; 8.1 of the cup 1.1 of the tappet 1 to the locking elements 3 ; 3.1 and 4 ; 4.1 .

Dieser Schaltdruck bewirkt somit die Verschiebung der Schaltbolzen 3; 3.1 in Richtung Ver- oder Ent­ riegelung. Dabei werden die Sperrkugeln 4; 4.1 mittels der in den Schaltbolzen 3; 3.1 vorhandenen Kur­ venbahn 3. 11; 3. 12 gleitend und somit reibungsmindernd in die Kugelkalotten 1.11 und 1.12, welche im Innenmantel der Tasse 1.1 eingebracht sind, gedrückt, so daß der Innenstößel 2 mit der Tasse 1.1 ver­ sperrt und eine gegenseitige Hubbewegung unterbrochen ist. Die Schaltbolzen bzw. -schieber 3; 3.1 werden wechselseitig von den Druckölkanälen bzw. Längsdruckkanälen 7.1; 7.2 über die Stichkanäle 6; 6.1 und 9; 9.1 mit Druck beaufschlagt.This switching pressure thus causes the shifting pin 3 ; 3.1 in the direction of locking or unlocking. The locking balls 4 ; 4.1 by means of the switching pin 3 ; 3.1 existing spa venbahn 3 . 11 ; 3rd 12 sliding and thus reducing friction in the spherical caps 1.11 and 1.12 , which are introduced into the inner jacket of the cup 1.1 , pressed so that the inner plunger 2 locks ver with the cup 1.1 and a mutual lifting movement is interrupted. The switching bolt or slide 3; 3.1 are alternately from the pressure oil channels or longitudinal pressure channels 7.1 ; 7.2 via the branch channels 6 ; 6.1 and 9 ; 9.1 pressurized.

In der Fig. 2 ist sowohl die Ver- als auch Entriegelungsstellung dargestellt. Der Schaltbolzen 3 zeigt den ent- und der Schaltbolzen 3.1 den verriegelten Zustand. In FIG. 2, both the comparison is shown as well as unlocking. The switching pin 3 shows the unlocked and the switching pin 3.1 the locked state.

Bei der Verriegelung spielen die Bohrungen 1.13 und 1.14 zur besseren und sicheren Positionierung der Sperrkugeln 4; 4.1 und gleichzeitige Entlüftung der Kugelkalotten 1.11 und 1.12 eine wichtige Aufgabe und wirken somit verschleißmindernd. Soll also die Sperrwirkung zwischen Tasse 1.1 und inneren Stößel 2 eintreten, erfolgt die Druckbeaufschlagung von dem Drucköl- bzw. Längsdruckkanal 7.2 über die Stichkanäle 6; 6.1 und Bohrungen 5; 5.1 auf die Schaltbolzen 3; 3.1 und diese drücken die Sperrkugeln 4; 4.1 in die Kugelkalotten 1.11; 1.12. Die Entriegelung ist quasi der Kehrwert, d. h., von der Druckölleitung bzw. dem Längsdruckkanal 7.1 erfolgt über die Stichkanäle 9; 9.1 der Gegendruck auf die Schaltbolzen 3; 3.1 und drückt diese in die Ausgangsstellung zurück.When locking the holes 1.13 and 1.14 play for better and more secure positioning of the locking balls 4 ; 4.1 and simultaneous ventilation of the spherical caps 1.11 and 1.12 an important task and thus reduce wear. So if the locking effect occurs between the cup 1.1 and the inner plunger 2 , the pressure is applied from the pressure oil or longitudinal pressure channel 7.2 via the branch channels 6 ; 6.1 and holes 5 ; 5.1 on the switching pin 3 ; 3.1 and these press the locking balls 4 ; 4.1 in the spherical caps 1.11 ; 1.12 . The unlocking is quasi the reciprocal, ie, from the pressure oil line or the longitudinal pressure channel 7.1 takes place via the branch channels 9 ; 9.1 the back pressure on the switching pin 3 ; 3.1 and pushes it back into the starting position.

Die Verdrehsicherung 12, welche vorzugsweise eine schwingungsdämpfende Druckfeder sein sollte und somit selbstklemmend in einer Öffnung 1.15 der Tasse 1.1 eingesetzt ist, verhindert ein Verdrehen des Tassenstößel 1 in seiner Tassenstößelöffnung 11 des Zylinderkopfes 10.The anti-rotation device 12 , which should preferably be a vibration-damping compression spring and is therefore inserted in a self-clamping manner in an opening 1.15 of the cup 1.1 , prevents the cup tappet 1 from rotating in its cup tappet opening 11 of the cylinder head 10 .

Dabei ist die Verdrehsicherung 12 auf der Seite der Drucköl-Stichkanäle 6; 6.1 zwischen Tassenstößel 1 und Tassenstößelöffnung 11 des Zylinderkopfes 10 angeordnet. Eine Nut 13 in der Wandung der Tas­ senstößelöffnung 11 ermöglicht, daß die Verdrehsicherung 12 den Hubhöhenänderungen des Tassen­ stößels 1 folgen kann.The anti-rotation device 12 is on the side of the pressure oil branch channels 6 ; 6.1 arranged between the tappet 1 and the tappet opening 11 of the cylinder head 10 . A groove 13 in the wall of the TAS senstößelöffnung 11 enables the anti-rotation device 12 can follow the changes in the lifting height of the cup tappet 1 .

Darüber hinaus ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß bei beiden Längsdruckkanälen 7.1; 7.2 in ein Wegeventil 16 münden, welches wiederum durch den Hauptdruckkanal 7 mit dem Adapter 15 verbunden ist. Zur Erreichung kurzer Schaltzeiten ist zwischen Adapter 15 und Wegeventil 16 ein Druckspeicher 17, welcher in vorliegender Lösung mittels einer einstellbaren Feder 17.1 ausgerüstet ist, mit dem Haupt­ druckkanal 7 verbunden. Somit wird der von dem Adapter 15 jeweils vorbestimmte Längsdruckkanal 7.1 oder 7.2 vom Wegeventil 16 mit dem Hauptdruckkanal 7 verbunden.In addition, it can be seen from Fig. 2 that 7.1 ; 7.2 open into a directional valve 16 , which in turn is connected to the adapter 15 through the main pressure channel 7 . To achieve short switching times between the adapter 15 and the directional control valve 16, a pressure accumulator 17 , which in the present solution is equipped with an adjustable spring 17.1 , is connected to the main pressure channel 7 . Thus, the longitudinal pressure channel 7.1 or 7.2 predetermined by the adapter 15 is connected by the directional control valve 16 to the main pressure channel 7 .

Der Druckölrücklauf erfolgt ebenfalls über das Wegeventil 16 in den Sammelraum (nicht dargestellt).The pressure oil return is also carried out via the directional valve 16 in the collecting space (not shown).

Claims (6)

1. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit zwei oder mehr Ventilen pro Zylinder, welche direkt über die Nocken einer obenliegenden Nockenwelle unter Zwischen­ schaltung von Tassenstößeln betätigt sind, wobei die Tassenstößel in kreisrund- oder oval­ zylinderförmigen Öffnungen des Zylinderkopfes geführt, gegen Verdrehung gesichert und die einlaßventilseitigen Tassenstößel zur Erreichung unterschiedlicher Ventilhubhöhen stufen­ förmig schaltbar sind und daß in den Wänden der kreisrund- oder ovalzylinderförmigen Öffnungen Schmierölkanäle münden, wobei diese von einem im Zylinderkopf längs der zylin­ derförmigen Öffnungen verlaufenden Ölkanal abzweigen, gekennzeichnet dadurch, daß zum hydraulischen Druckbeaufschlagen der Schaltelemente (3; 3.1; 4; 4.1) in den Tassen­ stößeln (1) beidseitig der Tassenstößelöffnungen (11) zusätzlich Längsdruckkanäle (7.1; 7.2) im Zylinderkopf (10) eingebracht, welche mittels beidseitig je 2 Stichkanälen (6; 6.1 und 9; 9.1) pro zylinderförmiger Öffnung (11) für den Tassenstößel (1) mit dieser druckübertragend verbunden sind.1.Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine with two or more valves per cylinder, which are actuated directly via the cams of an overhead camshaft with the interposition of tappets, the tappets being guided in circular or oval cylindrical openings in the cylinder head, secured against rotation and secured Intake valve-side cup tappets can be switched in stages to achieve different valve lift heights and that lubricating oil channels open into the walls of the circular or oval cylindrical openings, these branching off from an oil channel running in the cylinder head along the cylinder-shaped openings, characterized in that the switching elements ( 3 ; 3.1 ; 4 ; 4.1 ) in the cups tappet ( 1 ) on both sides of the cup tappet openings ( 11 ) additional longitudinal pressure channels ( 7.1 ; 7.2 ) are introduced in the cylinder head ( 10 ) Tich channels ( 6 ; 6.1 and 9 ; 9.1 ) per cylindrical opening ( 11 ) for the tappet ( 1 ) are connected to this pressure-transmitting. 2. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß über eine wechselseitige Druckbeaufschlagung der Schaltelemente (3; 3.1; 4; 4.1) des Tassenstößels (1) über die beidseitigen Längsdruckkanäle (7.1; 7.2) und Stichkanäle (6; 6.1 und 9; 9.1) die Ver- und Entriegelung der Tasse (1.1) mit dem zentral geführten Stößel (2) erfolgt.2. Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to claim 1, characterized in that via a mutual pressurization of the switching elements ( 3 ; 3.1 ; 4 ; 4.1 ) of the tappet ( 1 ) via the two-sided longitudinal pressure channels ( 7.1 ; 7.2 ) and branch channels ( 6 ; 6.1 and 9 ; 9.1 ) the cup ( 1.1 ) is locked and unlocked with the centrally guided plunger ( 2 ). 3. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Adapter (15) den jeweiligen Schaltzustand - Ver- oder Entriegelung - vorbestimmend über das Wegeventil (16) den Hauptdruckkanal (7) mit den jeweils zutreffenden Längsdruck­ kanal (7.1 oder 7.2) anschließt.3. Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that the adapter ( 15 ) the respective switching state - locking or unlocking - predetermined via the directional valve ( 16 ) the main pressure channel ( 7 ) with the respectively applicable longitudinal pressure channel ( 7.1 or 7.2 ). 4. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß in den Hauptdruckkanal (7) zwischen Adapter (15) und Wegeventil (16) der Druck­ speicher (17) mündet. 4. Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to claims 1-3, characterized in that in the main pressure channel ( 7 ) between the adapter ( 15 ) and directional control valve ( 16 ) the pressure accumulator ( 17 ) opens. 5. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine Verdrehsicherung (12) zwischen Zylinderkopf (10) und Tassenstößel (1) in dessen zylinderförmigen Öffnung (11) zwischen den Stichkanälen (6; 6.1), die die Stirnseiten der Schaltschieber (3 : 3.1) in Verriegelungsrichtung beaufschlagen, angeordnet ist.5. Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that an anti-rotation device ( 12 ) between the cylinder head ( 10 ) and tappet ( 1 ) in its cylindrical opening ( 11 ) between the branch channels ( 6 ; 6.1 ), which Actuate the end faces of the slide switch ( 3 : 3.1) in the locking direction. 6. Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß die Verdrehsicherung (12) eine Druckfeder und somit selbstklemmend ist.6. Cylinder head for a valve-controlled internal combustion engine according to claims 1-3, characterized in that the anti-rotation device ( 12 ) is a compression spring and thus self-locking.
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