DE102004026821A1

DE102004026821A1 - Ventilbetätigungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102004026821A1
Application number: DE102004026821A
Authority: DE
Inventors: Makoto Atsugi Nakamura; Mikihiro Atsugi Kajiura
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-01-13
Also published as: US7055476B2; US20040237920A1; FR2855554A1

Abstract

Eine VA-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor umfasst ein Paar von VO-Nocken, angeordnet auf beiden Seiten eines Kurbelnockens und aufweisend innere Endflächen, welche einander gegenüberliegen, wobei die inneren Endflächen zwischen diesen einen ringförmigen Abschnitt des Kurbelarms aufweisen, welcher in einer Sandwich-Weise, ausgehend von der Axialrichtung einer Antriebswelle, gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung (VA-Vorrichtung) für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Verbesserung bei einer Positionierung einer Kurbelwelle.

Typischerweise umfasst eine VA-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, angepasst an den Motor mit zwei Einlassventilen pro Zylinder, eine Antriebswelle, welche sich synchron mit einer Kurbelwelle dreht, einen Kurbelnocken, angeordnet an dem Außenumfang der Antriebswelle und aufweisend eine Achse, welche exzentrisch mit einer Achse der Antriebswelle ist, und zwei zylindrische Nockenwellen, welche in Koaxialrichtung drehbar angeordnet sind an dem Außenumfang der Antriebswelle.

Die Nockenwellen haben ein Paar von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken), welche mit dem Außenumfang integriert sind, so dass sie einem Paar von Einlassventilen entsprechen. Ein Drehmoment des Kurbelnockens wird übertragen zu den VO-Nocken durch eine Übertragungsvorrichtung oder ein Mehrknotengestänge, wobei die Einlassventile durch Ventilstößel geöffnet/geschlossen werden.

Die Übertragungsvorrichtung umfasst einen Kipphebel, angeordnet über den VO-Nocken und schwenkbar gelagert auf einer Steuerwelle durch einen Steuernocken, wobei ein Kurbelarm an einem Ende einen kreisförmigen Abschnitt aufweist, welcher drehbar verbunden ist mit dem Kurbelnocken, und an einem anderen Ende einen Vorsprung aufweist, welcher drehbar verbunden ist mit einem ersten Arm des Kipphebels zwischen zwei Gabelungsabschnitten durch einen Stift, und wobei ein Paar von Verbindungsstangen jeweils ein erstes Ende aufweist, welches drehbar verbunden ist mit einem entsprechenden Gabelabschnitt von zwei Gabelabschnitten eines zweiten Arms des Kipphebels durch einen Stift, und ein zweites Ende aufweisen, welches drehbar verbunden ist mit einer Nockennase des VO-Nockens.

Die VO-Nocken sind symmetrisch bezüglich des Kurbelnockens (Kurbelarm) angeordnet und werden gleichzeitig geschwenkt durch den zweiten Gabelarm zum Verhindern eines Auftretens von Änderungen des Öffnungs-/Schließhubs der Einlassventile.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei der obigen VA-Vorrichtung werden aufgrund der Tatsache, dass eine Übertragung eines Drehmoments des Kurbelnockens zu den VO-Nocken ausgeführt wird durch das Mehrknotengestänge mit einem Kurbelarm, einem Kipphebel und einer Verbindungsstange, verschiedene Komponenten des Mehrknotengestänges mit einem Motorbetrieb stark betätigt. Daher sind hohe Maß- und Positionsgenauigkeiten der Komponenten erforderlich, um ein Auftreten von Verschleiß dieser Komponenten und daraus entstehende Betriebsgeräusche einzuschränken.

Bei dem Kurbelarm des Mehrknotengestänges ist insbesondere der Vorsprung eines anderen Endes angeordnet zwischen den beiden Gabelungsabschnitten des ersten Arms des Kipphebels, um eine Axialbewegung zu beschränken, mit einer verhältnismäßig hohen Positioniergenauigkeit. Hingegen hat der kreisförmige Abschnitt von einem Ende, welcher darin den Kurbelnocken gleitfähig hält, keine Einschränkung bezüglich einer Bewegung in der Axialrichtung der Antriebswelle, wobei die Möglichkeit einer Erzeugung einer leichten Bewegung in der Axialrichtung davon vorhanden ist. Ferner kann der Kurbelarm in seiner Gesamtheit leicht geneigt werden in der Axialrichtung der Antriebswelle, was zu einem Flattern davon führt. Dies erzeugt eine partielle Einseitenkollision insbesondere zwischen der Innenumfangsfläche des kreisförmigen Abschnitts des Kurbelarms und der Außenumfangsfläche des Kurbelarms, was leicht zu einem Auftreten eines lokalen Verschleißes des Kurbelarms und des Kurbelnockens und somit zu einer Verringerung der Lebensdauer davon führen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine VA-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welche beiträgt zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Vorrichtung, ohne irgendeinen lokalen Verschleiß der Bauelemente aufzuweisen.

Die vorliegende Erfindung liefert generell eine Ventilbetätigungsvorrichtung (VA-Vorrichtung) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Antriebswelle, welche ein Drehmoment des Motors empfängt; einen Kurbelnocken, welcher ein Drehmoment der Antriebswelle empfängt, wobei der Kurbelnocken eine Achse aufweist, welche exzentrisch mit einer Achse der Antriebswelle ist; einen Kurbelarm, umfassend einen ringförmigen Abschnitt zum drehfähigen Halten des Kurbelnockens, wobei der Kurbelarm das Drehmoment des Kurbelnockens umwandelt in eine Hin-und-Her-Kraft; einen Kipphebel, welcher schwenkt durch eine Antriebskraft, abgeleitet aus dem Kurbelarm; und ein Paar von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken), welche schwenkbar gelagert sind auf der Antriebswelle, wobei die VO-Nocken schwenken durch eine Kippkraft, abgeleitet von dem Kipphebel, um Motorventile anzutreiben, wobei die VO-Nocken angeordnet sind auf beiden Enden des Kurbelnockens, wobei die VO-Nocken Innenendflächen, welche einander gegenüberliegen, aufweisen, wobei die Innenendflächen zwischen diesen den ringförmigen Abschnitt des Kurbelarms aufweisen, welcher weg von einer Axialrichtung der Antriebswelle sandwichartig gelagert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich hervor; es zeigt:
1 eine Querschnittsansicht einer VA-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 eine Seitenansicht, teilweise in Schnittdarstellung, der VA-Vorrichtung;
3 eine Draufsicht der VA-Vorrichtung;
4 eine perspektivische Ansicht der VA-Vorrichtung;
5 eine Ansicht ähnlich 4, welche die VA-Vorrichtung darstellt;
6 eine Vorderansicht der VA-Vorrichtung;
7A eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Schließbetätigung eines Eingangsventils während einer Minimalhubsteuerung der VA-Vorrichtung;
7B eine Ansicht ähnlich 7A zur Erläuterung einer Öffnungsbetätigung des Einlassventils während einer Minimalhubsteuerung der VA-Vorrichtung;
8A eine Ansicht ähnlich 7B zur Erläuterung einer Schließbetätigung eines Einlassventils während einer Maximalhubsteuerung der VA-Vorrichtung;
8B eine Ansicht ähnlich 8A zur Erläuterung einer Öffnungsbetätigung des Einlassventils während einer Maximalhubsteuerung der VA-Vorrichtung;
9 eine Ansicht ähnlich 1, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 eine Ansicht ähnlich 2, welche ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 eine Ansicht ähnlich 5, welche die VA-Vorrichtung in 10 darstellt;
12 eine Ansicht ähnlich 11, welche die VA-Vorrichtung in 10 darstellt;
13 eine Ansicht ähnlich 9, welche die VA-Vorrichtung in 10 darstellt;
14 eine Ansicht ähnlich 12, welche die VA-Vorrichtung in 10 darstellt;
15 eine Ansicht ähnlich 6, welche die VA-Vorrichtung in 10 darstellt;
16A eine Ansicht ähnlich 8B zur Erläuterung einer Schließbetätigung eines Einlassventils während einer Minimalhubsteuerung der VA-Vorrichtung in 10;
16B eine Ansicht ähnlich 16A zur Erläuterung einer Öffnungsbetätigung des Einlassventils während einer Minimalhubsteuerung der VA-Vorrichtung in 10;
17A eine Ansicht ähnlich 16B zur Erläuterung einer Schließbetätigung eines Einlassventils während einer Maximalhubsteuerung der VA-Vorrichtung in 10; und
17B eine Ansicht ähnlich 17A zur Erläuterung einer Öffnungsbetätigung des Einlassventils während einer Maximalhubsteuerung der VA-Vorrichtung in 10.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung erfolgt eine Beschreibung einer VA-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die vorliegende Erfindung verkörpert. Bei den veranschaulichenden Ausführungsbeispielen ist die VA-Vorrichtung angewandt auf einen Verbrennungsmotor mit zwei Einlassventilen pro Zylinder und einer Änderungsvorrichtung zum Ändern des Hubbetrags der Einlassventile in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen.
In 1–5 ist das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die VA-Vorrichtung umfasst ein Paar von Einlassventilen 2, welche gleitfähig vorgesehen sind an einem Zylinderkopf 1 durch Ventilführungen, welche nicht dargestellt sind, eine hohle Antriebswelle 3, angeordnet in der Motorlängsrichtung, einen Kurbelnocken 4, befestigt an einer Antriebswelle 3 in einer vorbestimmten Position, ein Paar von VO-Nocken 5, gleitfähig gelagert auf einer Antriebswelle 3 und symmetrisch bezüglich einem Kurbelnocken 4 angeordnet, und zum Öffnen/Schließen von Einlassventilen 2 durch Ventilstößel 6, eine Übertragungsvorrichtung 7, verbunden zwischen einem Kurbelnocken 4 und VO-Nocken 5 zum Übertragen eines Drehmoments eines Kurbelnockens 4 auf VO-Nocken 5 als ihre Schwenkkraft oder Ventilöffnungskraft, und eine Steuervorrichtung 8 zum Ändern der Betriebsposition einer Übertragungsvorrichtung 7.
Wie dargestellt in 2, ist jedes Einlassventil 2 vorgespannt in der Schließrichtung durch eine Ventilfeder 9, angeordnet zwischen dem Boden einer annähernd zylindrischen Bohrung, angeordnet in einem oberen Ende eines Zylinderkopfs 1, und einem Federteller, angeordnet an einem oberen Ende eines Ventilschafts.
Eine Antriebswelle 3 ist längs der Motorlängsrichtung angeordnet, und ihre beiden Enden sind drehbar gelagert durch Lager 24, angeordnet in einem oberen Abschnitt eines Zylinderkopfs 1. Eine Antriebswelle 3 empfängt ein Drehmoment von einer Motorkurbelwelle durch ein an einem Ende angeordnetes angetriebenes Kettenrad, eine um das angetriebene Kettenrad geführte Steuerkette und Ähnliches, nicht dargestellt. Eine Antriebswelle 3 wird im Uhrzeigersinn gedreht, betrachtet in 2. Bezugnehmend auf 1 sind Lager 24 außerhalb von Einlassventilen 2 angeordnet, und jedes umfasst eine Basis 24a, integriert mit dem oberen Ende eines Zylinderkopfs 1 und aufweisend in der Mitte eine halbkreisförmige Lagervertiefung und eine Halterung 24b, angeordnet auf einer Basis 24a und aufweisend in der Mitte eine halbkreisförmige Vertiefung, welche zu sammenwirkt mit der Lagervertiefung einer Basis 24a, um eine Antriebswelle 3 zu tragen. Halterungen 24b sind befestigt an Basen 24a jeweils durch Schrauben 25, 26.
Bezugnehmend auf 2 und 5 ist ein Kurbelnocken 4 mit einer im wesentlichen scheibenartigen Form integriert mit einer Antriebswelle 3 und hat einen Mitte-Y-Versatz bezüglich einer Achse X einer Antriebswelle 3 und eine Außenumfangsfläche 4a, ausgebildet mit einem Nockenprofil eines Exzenterkreises.
Bezugnehmend auf 2 sind beide VO-Nocken 5 annähernd ähnlich einem Regentropfen ausgebildet und haben ein Basisende 5a, welches derart gestaltet ist, dass es um eine Achse X einer Antriebswelle 3 durch eine Nockenwelle schwenkt, und eine auf der Unterseite ausgebildete Nockenfläche 5b. Eine Nockenfläche 5b umfasst eine Basiskreisfläche auf der Seite eines Basisendes 5a, eine Rampenfläche, welche sich kreisförmig erstreckt von der Basiskreisfläche zu einer Nockennase 5c, und eine Hubfläche, welche sich von der Rampenfläche zu einer oberen Fläche mit einem Maximalhub, angeordnet an einem Vorderende einer Nockennase 5c, erstreckt. Die Basiskreisfläche, die Rampenfläche, die Hubfläche und die obere Fläche bilden einen Kontakt mit vorbestimmten Punkten der oberen Fläche eines Ventilstößels 6 in Übereinstimmung mit der Schwenkposition eines VO-Nockens 5.
Bezugnehmend auf 2 umfasst ein Basisende 5a eines VO-Nockens 5 eine obere und eine untere Teilung 5d, 5e, erhalten bezüglich einer Antriebswelle 3 und verbunden durch Schrauben 23 von der Vertikalrichtung. Im verbundenen Zustand haben die obere und die untere Teilung 5d, 5e halbkreisförmige Innenflächen, ausgebildet auf zylindrischen Gleitflächen 5f, welche in Gleitkontakt sind mit der Außenumfangsfläche einer Antriebswelle 3.
Bezugnehmend auf 4 und 5 umfasst eine Übertragungsvorrichtung 7 einen Kipphebel 10, angeordnet über einer Antriebswelle 3, einen Kurbelarm 11 zum Verbinden eines ersten Arms 10a eines Kipphebels 10 mit einem Kurbelnocken 4 und ein Paar von Verbindungsstangen 12 zum Verbinden eines zweiten Arms 10b eines Kipphebels 10 mit VO-Nocken 5.
Ein Kipphebel 10 hat in der Mitte eine zylindrische Basis mit einem Tragloch 10c, dadurch ausgebildet von der Lateralrichtung, wie dargestellt in 2, und durch welches ein Kipphebel 10 schwenkbar gelagert ist durch einen Steuernocken 17, wie unten beschrieben. Bezugnehmend auf 3 hat ein erster Arm 10a, welcher sich von einer Radialseite der zylindrischen Basis erstreckt, in der Mitte eine Vertiefung 10d, um zwei zugewandte Abschnitte zu liefern, wohingegen ein zweiter Arm 10b, welcher sich erstreckt ausgehend von einer anderen Radialseite der zylindrischen Basis, zwei Gabelabschnitte entsprechend zwei VO-Nocken 5 aufweist. Zweite Gabelabschnitte 10b sind symmetrisch bezüglich der zylindrischen Basis angeordnet, wobei sie jeweils an einem vorderen Ende ein Stiftloch 10d aufweisen, welches dadurch hindurch ausgebildet ist zum Aufnehmen eines Stifts 10 zum Verbinden eines zweiten Arms 10b mit einem ersten Ende 12a einer Verbindungsstange 12. Zweite Gabelarme 10b dienen zum Übertragen einer Kippkraft auf VO-Nocken 5 durch Verbindungsstangen 12 von oben in der Richtung der Schwerkraft. Ferner hat ein Kipphebel 10 eine Unterseite 10e, welche einem Kurbelnocken 4 zugewandt ist und eine konkav gewölbte Fläche als Ganzes umfasst.
Bezugnehmend auf 2 und 5, umfasst ein Kurbelarm 11 an einem Ende einen ringförmigen Abschnitt 11a mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser und an einem anderen Ende eine Verlängerung 11b, angeordnet in einer vorbestimmten Position der Außenumfangsfläche eines ringförmigen Abschnitts 11a. Ein ringförmiger Abschnitt 11a hat in der Mitte ein Eingriffsloch 11c, in welches eine Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 drehbar eingreift. Eine Verlängerung 11b ist in Eingriff mit einer Vertiefung 10d eines ersten Arms 10a eines Kipphebels 10 und ist drehbar verbunden mit einem ersten Arm 10a durch einen Stift 13, angeordnet durch ein in Axialrichtung ausgebildetes Stiftloch 11d. Ein ringförmiger Abschnitt 11a hat eine etwas größere Dicke bzw. Breite in Axialrichtung einer Antriebswelle 3 als ein Kurbelnocken 4, so dass ein Halten eines Kurbelnockens 4 auf der Innenseite eines ringförmigen Abschnitts 11a gewährleistet ist.
Bezugnehmend auf 4 ist eine Verbindungsstange 12 durch Pressen bzw. Stanzen derart ausgebildet, dass sie einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, und hat in der Nähe von jedem Ende 12a, 12b zwei zugewandte Plattenabschnitte, ausgebildet mit einem Stiftloch 12c, 12d. Angeordnet durch Stiftlöcher 12c, 12d sind ein Stift 14 zum drehbaren Verbinden eines Endes 12a mit einem zweiten Arm 10b eines Kipphebels 10 und ein Stift 15 zum drehbaren Verbinden eines Endes 12b mit einer Nockennase 5c eines VO-Nockens 5.
Bezugnehmend auf 4 und 5 umfasst eine Steuervorrichtung 8 eine Steuerwelle 16, drehbar gelagert auf einem Lager, nicht dargestellt, angeordnet über einen Zylinderkopf 1, und einen Steuernocken 17, befestigt am Außenumfang einer Steuerwelle 16, um einen Kippdrehpunkt eines Kipphebels 10 zu bilden.
Eine Steuerwelle 16 ist parallel zu einer Antriebswelle 3 angeordnet, so dass sie längs in der Motorlängsrichtung verläuft, und wird in Drehung innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkels durch eine Getriebevorrichtung durch einen elektrischen Aktuator oder einen DC-Motor, nicht dargestellt, angeordnet an einem Ende, gesteuert. Ein Steuernocken 17 ist von zylindrischer Form und hat eine Achse P1, welche um einen Betrag des Dickenabschnitts bezüglich einer Achse P2 einer Steuerwelle 16 versetzt ist.
Der elektrische Aktuator wird angetrieben durch ein Steuersignal einer elektrischen Steuereinheit (ECU), nicht dargestellt, zum Bestimmen der Motorbetriebszustände. Die ECU umfasst einen Mikrocomputer und bestimmt durch Berechnen und Ähnliches Motorbetriebszustände in Übereinstimmung mit Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren, wie etwa einem Kurbelwinkelsensor, einem Luftdurchflussmesser, einem Kühlmitteltemperatursensor und einem Potentiometer zum Erfassen der Drehposition einer Steuerwelle 16, wobei ein Steuersignal an den elektrischen Aktuator geliefert wird.
Bezugnehmend auf 1 sind zylindrische Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b integriert mit VO-Nocken 5 auf den Endflächen gegenüber liegend zu Basisenden 5a, das heißt, an Lochkanten von Gleitflächen 5f. Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b haben eine Gesamtaxiallänge einschließlich einer Länge von Basisenden 5a, welche sich erstrecken ausgehend von den gegenüber liegenden Flächen von Lagern 24 zu der Nachbarschaft von beiden Axialseitenflächen eines ringförmigen Abschnitts 11a eines Kurbelarms 11, wobei ein ringförmiger Abschnitt 11a in einer derartigen weise gelagert ist, dass er gehalten wird durch gegenüber liegende innere Endflächen von gegenüber liegenden inneren Verlängerungen 27a, 28a. Hingegen schlagen die äußeren Endflächen von Verlängerungen 27b, 28b gegen die gegenüberliegenden Flächen von Lagern 24 an. So ist ein ringförmiger Abschnitt 11a in einer freien Bewegung in Axialrichtung durch Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b durch Lager 24 beschränkt.
Ein Schmierölzufuhrkreis ist angeordnet zum Ausführen einer Schmierung zwischen einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 und der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 11c eines Kurbelarms 11 und zwischen der Außenumfangsfläche eines Steuernockens 17 und der Innenumfangsfläche eines Traglochs 10c eines Kipphebels 10.
Genauer umfasst, wie dargestellt in 1 und 2, der Schmierölzufuhrkreis einen ersten Ölkanal 18, ausgebildet durch eine Antriebswelle 3 in Axialrichtung, einen ersten Kommunikationskanal 19, ausgebildet durch einen Kurbelnocken 4 in Radialrichtung zum Liefern einer Fluidkommunikation zwischen einem ersten Ölkanal 18, einer Außenumfangsfläche 4a des Kurbelnockens 4 und einem Eingriffsloch 11c eines Kurbelarms 11, einen zweiten Ölkanal 20, ausgebildet durch eine Steuerwelle 16 in Axialrichtung, ein diametrales Loch 21, ausgebildet durch eine Steuerwelle 16 in Diametralrichtung zum Kommunizieren mit einem zweiten Ölkanal 20, und einen zweiten Kommunikationskanal 22, ausgebildet durch einen dicken Abschnitt eines Steuernockens 17 in Radialrichtung zum Liefern einer Fluidkommunikation zwischen einem diametralen Loch 21, der Innenfläche eines Traglochs 10c eines Kipphebels 10 und einer Außenfläche eines Steuernockens 17.
Schmieröl wird eingeführt in einen ersten Ölkanal 18 ausgehend von einem Ölschacht, angeordnet in einem Zylinderkopf 1, über einen Öleinführkanal 30, ausgebildet durch ein Lager 24, und ein Ölloch 31, ausgebildet durch eine Umfangswand einer Antriebswelle 3 in Radialrichtung. Schmieröl wird ferner eingeführt in einen zweiten Ölkanal 20, ausgehend von dem Ölschacht über einen Öleinführkanal, ausgebildet durch ein Lager, nicht dargestellt, und ein Ölloch, ausgebildet durch eine Kurbelwelle in Radialrichtung.
Es erfolgt eine kurze Beschreibung eines Betriebs der Änderungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels. Während einer Niedrighubsteuerung wird eine Steuerwelle 16 in einer Richtung gedreht durch den elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit einem Steuersignal der ECU. So wird, wie dargestellt in 7A und 7B, der dicke Abschnitt eines Steuernockens 17 nach rechts gedreht, betrachtet in 7A und 7B, bezüglich einer Steuerwelle 16, wobei ein Steuernocken 17 in dieser Drehwinkelposition gehalten wird. Dabei wird ein zweiter Arm 10b eines Kipphebels 10 nach oben gedreht, so dass eine Nockennase 5c eines VO-Nockens 5 zwangsweise hochgezogen wird durch eine Verbindungsstange 12, wobei ein VO-Nocken 5 in seiner Gesamtheit gehalten wird in einer Uhrzeigersinn-Drehposition, wie dargestellt in 7A.
Wie in 7B dargestellt, wird, wenn eine Drehung eines Kurbelnockens 4 einen Kurbelarm 11 zum Hochziehen eines ersten Arms 10a eines Kipphebels 10 drängt, ein entsprechender Hubbetrag übertragen zu einem VO-Nocken 5 und einem Ventilstößel 6 durch eine Verbindungsstange 12. So ist der Hubbetrag ausreichend klein.
Dies führt zu einem kleinen Ventilhubbetrag L1 und einer verzögerten Öffnungszeit von Einlassventilen 2, wobei eine Ventilüberschneidung mit den Auslassventilen verringert wird und somit eine Verbesserung im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und eine stabile Motordrehung beispielsweise im Niederlastbereich erhalten wird.
Hingegen wird während einer Hochhubsteuerung eine Steuerwelle 16 gedreht in einer anderen Richtung durch den elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit einem Steuersignal der ECU. So dreht, wie dargestellt in 8A und 8B, eine Steuerwelle 16 einen Steuernocken 17 hinauf bis zu einer vorbestimmten Drehwinkelposition, so dass der dicke Abschnitt nach unten bewegt wird. Dabei wird ein zweiter Arm 10b eines Kipphebels 10 nach unten gedreht, so dass eine Nockennase 5c eines VO-Nockens 5 nach unten gedrückt wird durch eine Verbindungsstange 12, wobei ein VO-Nocken 5 in seiner Gesamtheit in einer Uhrzeigersinn-Drehposition gehalten wird, wie dargestellt in 8B.
Daher wird die Kontaktposition einer Nockenfläche 5b eines VO-Nockens 5 bezüglich der oberen Fläche eines Ventilstößels 6 auf die bzw. der Seite einer Nockennase 5c bewegt. Wie in 8B dargestellt, ist, wenn eine Drehung eines Kurbelnockens 4 einen Kurbelarm 11 zum Hochziehen eines ersten Arms 10a eines Kipphebels 10 drängt, ein entsprechender Hubbetrag groß bezüglich eines Ventilstößels 6.
Dies führt zu einem großen Ventilhubbetrag L2 und einer verzögerten Schließzeit von Einlassventilen 2, so dass eine Verbesserung im Hinblick auf eine Einlassladeeffizienz beispielsweise im Hochlastbereich und eine ausreichende Motorausgangsleistung erhalten wird.
Ferner hat beim ersten Ausführungsbeispiel ein Kurbelarm 11 eine Verlängerung 11b, welche in einer Vertiefung 10d eines ersten Arms 10a eines Kipphebels 10 gehalten wird, so dass eine eingeschränkte Seite-Seite-Bewegung vorliegt, und einen ringförmigen Abschnitt 11a, gelagert durch Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b von VO-Nocken 5 im Sandwich-Zustand, das heißt, in dem Zustand eines Erzeugens von keinerlei Nachteil bzw. Unannehmlichkeit im Hinblick auf eine Betätigung eines Kurbelarms 11 und von VO-Nocken 5 mit einer eingeschränkten freien Axialbewegung. Folglich wird ein Kurbelarm 11 am Kippen gehindert, wobei ein Auftreten einer partiellen Einseitenkollision zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffsloch 11c eines ringförmigen Abschnitts 11a eines Kurbelarms 11 und einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 verhindert wird.
Daher wird ein Auftreten eines Verschleißes der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 11c und einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 verhindert, welcher zu einer Verringerung der Lebensdauer davon führt.
Als nächstes wird ein Betrieb des Schmierölzufuhrkreises bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bezugnehmend auf 1 und 2 wird während eines Motorbetriebs Schmieröl, welches in einen ersten Ölkanal 18 fließt, zugeführt zu einem ersten Gleitzwischenraum C1 zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 11c und einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 durch einen ersten Kommunikationskanal 19. So wird eine Zwangsschmierung ausgeführt zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 11c und einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4, wobei eine verbesserte Schmierleistung zwischen diesen erhalten wird.
Daher kann in Kombination mit einer Einschränkbetätigung einer freien Seite-Seite-Bewegung eines ringförmigen Abschnitts 11a eines Kurbelarms 11 ein Verschleiß eines ringförmigen Abschnitts 11a und eines Kurbelnockens 4 wirksam verhindert werden.
Ferner wird Schmieröl, welches aus einem Gleitzwischenraum C1 zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 11c und einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 fließt, ebenfalls zugeführt zwischen die Außenflächen eines ringförmigen Abschnitts 11a und die gegenüberliegenden Enden von Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b von VO-Nocken 5, wobei eine verbesserte Schmierleistung zwischen diesen erhalten wird.
Ferner tropft Schmieröl, welches zu den gegenüberliegenden Enden von Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b zugeführt wird, auf die oberen Flächen von Ventilstößeln 6, so dass eine verbesserte Schmierleistung zwischen den oberen Flächen von VO-Nocken 5 und Ventilstößeln 6 erhalten wird.
Hingegen wird Schmieröl, welches in einen zweiten Ölkanal 20 fließt, zugeführt zu einem zweiten Gleitzwischenraum C2 zwischen der Innenfläche eines Traglochs 10c und der Außenfläche eines Steuernockens 17 durch ein diametrales Loch 21 und ein zweites Kommunikationsloch 22. Daher wird eine Zwangsschmierung durchgeführt zwischen einem Steuernocken 17 und einem Kipphebel 10.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel haben VO-Nocken 5 Basisenden 5a, jeweils geteilt ausgebildet, was eine Integration einer Antriebswelle 3 und eines Kurbelnockens 4 ermöglicht.
Genauer sollte, wenn Basisenden 5a von VO-Nocken 5 jeweils nicht geteilt ausgebildet sind, eine Montage von verschiedenen Bauteilen für jeden Zylinder derart ausgeführt werden, dass VO-Nocken 5 in Eingriff gebracht werden mit einer Antriebswelle 3 ausgehend von beiden Enden längs der Axialrichtung, dann wird ein Kurbelnocken 4, welcher ein separates und von einer Antriebswelle 3 verschiedenes Element ist, daran befestigt durch einen Stift oder Ähnliches, was einen sehr komplizierten Montageschritt erfordert. Hingegen können bei dem ersten Ausführungsbeispiel infolge einer geteilten Ausbildung von Basisenden 5a VO-Nocken 5 montiert werden von der Radialrichtung einer Antriebswelle 3, selbst wenn ein Kurbelnocken 4 zuvor mit einer Antriebswelle 3 integriert wurde.
Daher kann eine Integration einer Antriebswelle 3 mit einem Kurbelnocken 4 erhalten werden, was zu einem verbesserten Montageschritt insgesamt führt.
Ferner ist der Axialvorstehbereich bzw. Durchmesser einer integrierten Antriebswelle 3 und eines Kurbelnockens 4 kleiner als der Innendurchmesser eines Eingriffslochs 11c eines Kurbelarms 11, so dass selbst dann, wenn eine Antriebswelle 3 und ein Kurbelarm 11 miteinander integriert sind, eine Montage eines Kurbelarms 11 auf einer Außenumfangsfläche 4a eines Kurbelnockens 4 erfolgen kann, und anschließend VO-Nocken 5 daran von der Radialrichtung montiert werden können. Dies führt zu einer hervorragenden Montagefähigkeit von derartigen Elementen, so dass eine Verbesserung im Hinblick auf die Montageeffizienz erreicht wird.
Bezugnehmend auf 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, welches im wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel ist, mit Ausnahme von Zwischenraum-Einstellplättchen 32-34, welche angeordnet zwischen Innenverlängerungen 27a, 28a von VO-Nocken 5 und beiden Seitenflächen eines ringförmigen Abschnitts 11a und einer rechten Außenverlängerung 28b und der Innenseite eines rechten Lagers 24.
Einstellplättchen 32-34 haben verschiedene Axiallängen. Innere Einstellplättchen 32, 33 sind von kleinerer Axiallänge und von einer annähernd kreisartigen Form, wohingegen ein äußeres Einstellplättchen 34 von längerer Axiallänge ist und eine zylindrische Form aufweist.
Eine selektive Anordnung von Einstellplättchen 32-34 mit verschiedenen Längen liefert den folgenden Vorteil. Selbst wenn die Axiallängen von Verlängerungen 27a, 27b, 28a, 28b variieren infolge von Herstell- und Montagefehlern und Ähnlichem von Bauteilen, so dass eine genaue Positionierung von VO-Nocken 5 unmöglich ist, ermöglicht eine selektive Montage von Einstellplättchen 32-34 eine Einstellung von Zwischenräumen zwischen Lagern 24 und einem ringförmigen Abschnitt 11a. So kann eine freie Axialbewegung eines ringförmigen Abschnitts 11a eines Kurbelarms 11 sicher eingeschränkt werden.
Einstellplättchen 32-34 können im voraus mit verschiedenen Axiallängen entsprechend den Axiallängen der Zwischenräume zwischen Lagern 24 und einem ringförmigen Abschnitt 11a vorbereitet sein oder eingestellt werden in einer Axiallänge nach einem Messen der Zwischenräume.
Optional können Einstellplättchen 32-34 ersetzt werden durch einfache Abstandshalter mit gegebenen Dicken. Beispielsweise bilden, wenn ein Einstellplättchen 32 ersetzt wird durch einen Abstandshalter, die Endfläche eines VO-Nockens 5 und die Seitenfläche eines Kurbelarms 11, welche separat schwenken, keinen direkten Kontakt miteinander, so dass ein Verschleiß der Endfläche und der Seitenfläche verhindert wird. Wenn ein Ein stellplättchen 34 ersetzt wird durch einen Abstandshalter, so ist die Seitenfläche eines Zylinderkopfs 1, bestehend aus einem Aluminium-Material oder Ähnlichem, nicht in direktem Kontakt mit der Endfläche eines VO-Nockens 5, so dass ein Verschleiß der Seitenfläche eines Lagers 24 verhindert wird.
Bezugnehmend auf 10-15 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die VA-Vorrichtung umfasst ein Paar von Einlassventilen 102, gleitfähig vorgesehen an einem Zylinderkopf 100, durch Führungsschienen, nicht dargestellt, eine hohle Antriebswelle 103, angeordnet in der Motorlängsrichtung, einen Kurbelnocken 104, befestigt an einer Antriebswelle 103 in einer vorbestimmten Position, ein Paar von VO-Nocken 105, gleitfähig gelagert auf einer Antriebswelle 103 und symmetrisch angeordnet bezüglich eines Kurbelnockens 104 und zum Öffnen/Schließen von Einlassventilen 102 durch Ventilstößel 106, eine Übertragungsvorrichtung 107, verbunden zwischen einem Kurbelnocken 104 und VO-Nocken 105 zum Übertragen eines Drehmoments von einem Kurbelnocken 104 zu VO-Nocken 105 als ihre Schwenkkraft oder Ventilöffnungskraft, und eine Steuervorrichtung 108 zum Ändern der Betriebsposition einer Übertragungsvorrichtung 107.
Bezugnehmend auf 10 ist jedes Einlassventil 102 vorgespannt in der Schließrichtung durch eine Ventilfeder 109, angeordnet zwischen dem Boden einer annähernd zylindrischen Bohrung, angeordnet in einem oberen Ende eines Zylinderkopfs 101 und einem Federteller, angeordnet an einem unteren Ende eines Ventilschafts.
Eine Antriebswelle 103 ist angeordnet längs der Motorlängsrichtung, und ihre beiden Enden sind drehbar gelagert durch Lager, nicht dargestellt, angeordnet in einem oberen Abschnitt eines Zylinderkopfs 101. Eine Antriebswelle 103 empfängt ein Drehmoment von einer Motorkurbelwelle durch ein angetriebenes Kettenrad, angeordnet an einer Seite, eine Steuerkette, welche um das angetriebene Kettenrad geführt ist, und Ähnliches, nicht dargestellt. Eine Antriebswelle 103 wird im Uhrzeigersinn gedreht, betrachtet in 10.
Bezugnehmend auf 10 und 14 ist ein Kurbelnocken 104 mit einer im wesentlichen scheibenartigen Form integriert mit einer Antriebswelle 103 und hat einen Mitte-Y-Versatz bezüglich einer Achse X einer Antriebswelle 103 und eine Außenumfangsfläche 104a, ausgebildet mit einem Nockenprofil eines exzentrischen Kreises.
Bezugnehmend auf 2 sind beide VO-Nocken 105 annähernd ähnlich einem Regentropfen ausgebildet und haben ein Basisende 105a, welches derart gestaltet ist, dass es um eine Achse X einer Antriebswelle 103 durch eine Nockenwelle schwenkt, und eine Nockenfläche 105b, ausgebildet auf der Unterseite. Eine Nockenfläche 105b umfasst eine Basiskreisfläche auf der Seite eines Basisendes 105a, eine Rampenfläche, welche sich kreisförmig erstreckt ausgehend von der Basiskreisfläche zu einer Nockennase 105c, und eine Hubfläche, welche sich erstreckt ausgehend von der Rampenfläche zu einer oberen Fläche mit einem Maximalhub, angeordnet auf einem vorderen Ende einer Nockennase 105c. Die Basiskreisfläche, die Rampenfläche, die Hubfläche und die obere Fläche bilden einen Kontakt mit vorbe stimmten Punkten der oberen Fläche eines Ventilstößels 106 in Übereinstimmung mit der Schwenkposition eines VO-Nockens 105.
Bezugnehmend auf 10 umfasst ein Basisende 105a eines VO-Nockens 105 eine obere und untere Teilung 105d, 105e, erhalten bezüglich einer Antriebswelle 103 und verbunden durch Schrauben 123 von der Vertikalrichtung aus. In verbundenem Zustand haben die obere und die untere Teilung 105d, 105e kreisförmige Innenflächen, ausgebildet auf kreisförmigen Gleitflächen 105, welche einen Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche einer Antriebswelle 103 bilden.
Bezugnehmend auf 12 und 14 umfasst eine Übertragungsvorrichtung 107 einen Kipphebel 110, angeordnet über einer Antriebswelle 103, einen Kurbelarm 111 zum Verbinden eines ersten Arms 110a eines Kipphebels 110 mit einem Kurbelnocken 104 und ein Paar von Verbindungsstangen 112 zum Verbinden eines zweiten Arms 110b eines Kipphebels 110 mit VO-Nocken 105.
Ein Kipphebel 110 hat in der Mitte eine zylindrische Basis mit einem Tragloch 110c, dadurch hindurch ausgebildet ausgehend von der Lateralrichtung, wie dargestellt in 10, und durch welches ein Kipphebel 110 schwenkbar gelagert ist durch einen Steuernocken 117, wie unten beschrieben. Bezugnehmend auf 11, hat ein erster Arm 110a, welcher sich ausgehend von einer Radialseite der zylindrischen Basis erstreckt, einen Stift 113, welcher dadurch hindurch angeordnet ist, wohingegen ein zweiter Arm 110b, welcher sich erstreckt ausgehend von einer anderen Radialseite der zylindrischen Basis, zwei Gabelabschnitte entsprechend zwei VO-Nocken 105 aufweist. Zweite Ga belarme 110b sind symmetrisch angeordnet bezüglich der zylindrischen Basis, wobei jeder an einem vorderen Ende ein Stiftloch 110d, ausgebildet dadurch hindurch, zum Aufnehmen eines Stifts 114 zum Verbinden eines zweiten Arms 110b mit einem ersten Ende 112a einer Verbindungsstange 112 aufweist. Schnappringe sind montiert an beiden Enden von Stiften 113, 120, um ein Lösen davon zu verhindern. Ferner dienen zweite Gabelarme 110b zum Übertragen einer Kippkraft zu VO-Nocken 105 durch Verbindungsstangen 112 von oben in der Richtung der Schwerkraft. Zweite Arme 110b sind in Axialrichtung annähernd in denselben Positionen bezüglich VO-Nocken 105 in Axialrichtung angeordnet.
Ferner hat ein Kipphebel 110 eine Unterseite 110e, welche zu einem Kurbelnocken 104 weist und eine konkav gewölbte Fläche als Ganzes umfasst.
Bezugnehmend auf 10 und 14 umfasst ein Kurbelarm 111 einen ringförmigen Abschnitt 111a von verhältnismäßig großem Durchmesser und eine Verlängerung 111b, angeordnet in einer vorbestimmten Position der Außenumfangsfläche eines ringförmigen Abschnitts 111a. Ein ringförmiger Abschnitt 111a hat in der Mitte ein Eingriffsloch 111c, in welches eine Außenumfangsfläche 104a eines Kurbelnockens 104 drehbar eingreift. Eine Verlängerung 111 hat ein Stiftloch 111d, in welches ein Stift 113 drehbar eingreift.
Bezugnehmend auf 12 ist eine Verbindungsstange 112 durch Pressen bzw. Stanzen derart ausgebildet, dass sie einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, und hat in der Um gebung jedes Endes 112a, 112b zwei zugewandte Plattenabschnitte, ausgebildet mit einem Stiftloch 112c, 112d. Angeordnet durch Stiftlöcher 112c, 112d sind ein Stift 114 zum drehbaren Verbinden eines Endes 112a mit einem zweiten Arm 110b eines Kipphebels 110 und ein Stift 115 zum drehbaren Verbinden eines Endes 112b mit einer Nockennase 105c eines VO-Nockens 105.
Bezugnehmend auf 12 und 14 umfasst eine Steuervorrichtung 108 eine Steuerwelle 116, welche drehbar gelagert ist auf einem Lager, nicht dargestellt, angeordnet über eine Antriebswelle 103, und einen Steuernocken 117, befestigt am Außenumfang einer Steuerwelle 116, um einen Kippdrehpunkt eines Kipphebels 110 zu bilden.
Eine Steuerwelle 116 ist parallel zu einer Antriebswelle 103 angeordnet, so dass sie längs der Motorlängsrichtung verläuft, und wird gesteuert in Drehung innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkels durch eine Getriebevorrichtung durch einen elektrischen Aktuator oder einen DC-Motor, nicht dargestellt, angeordnet an einem Ende. Ein Steuernocken 117 ist zylindrisch geformt und hat einen Achse-P1-Versatz um einen Betrag des dicken Abschnitts bezüglich einer Achse P2 einer Steuerwelle 116.
Der elektrische Aktuator wird angetrieben durch ein Steuersignal einer elektrischen Steuereinheit (ECU), nicht dargestellt, zum Bestimmen der Motorbetriebszustände. Die ECU umfasst einen Mikrocomputer und bestimmt durch Berechnen und Ähnliches aktuelle Motorbetriebszustände in Übereinstimmung mit Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren, wie etwa einem Kurbelwin kelsensor, einem Luftdurchflussmesser, einem Kühlmitteltemperatursensor und einem Potentiometer zum Erfassen der Drehposition einer Steuerwelle 116, wobei ein Steuersignal an den elektrischen Aktuator geliefert wird.
Ein Schmierölzufuhrkreis ist angeordnet zum Zuführen von Schmieröl zu dem Umfang von Stiften 113, 114, 115 in Übereinstimmung mit einem Motorbetrieb.
Genauer umfasst unter Bezugnahme auf 10 und 12 der Schmierölzufuhrkreis einen ersten Ölkanal 118, ausgebildet durch eine Antriebswelle 103 in Axialrichtung, einen ersten Kommunikationskanal 119, ausgebildet durch einen Kurbelnocken 104 in Radialrichtung zum Liefern einer Fluidkommunikation zwischen einem ersten Ölkanal 118, einer Außenumfangsfläche 104a eines Kurbelnockens 104 und einem Eingriffsloch 111c eines Kurbelarms 111, einen zweiten Ölkanal 120, ausgebildet durch eine Steuerwelle 116 in Axialrichtung, ein diametrales Loch 121, ausgebildet durch eine Steuerwelle 116 in Diametralrichtung zum Kommunizieren mit einem zweiten Ölkanal 120, und einen zweiten Kommunikationskanal 122, ausgebildet durch einen dicken Abschnitt eines Steuernockens 117 in Radialrichtung zum Liefern einer Fluidkommunikation zwischen einem diametralen Loch 121, der Innenfläche eines Traglochs 110c eines Kipphebels 110 und der Außenfläche eines Steuernockens 117.
Ein erster Ölkanal 118 und ein zweiter Ölkanal 20 kommunizieren mit einem Öleinführkanal, nicht dargestellt, welcher sich erstreckt ausgehend von einem Ölschacht, angeordnet in einem Zylinderkopf 101 zu der Innenseite der Lager zum Lagern einer Antriebswelle 103 und einer Steuerwelle 116.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Änderungsvorrichtung bei dem dritten Ausführungsbeispiel. Während einer Niedrighubsteuerung wird eine Steuerwelle 116 gedreht in einer Richtung durch den elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit einem Steuersignal der ECU. Daher wird, bezugnehmend auf 16A und 16B, der dicke Abschnitt eines Steuernockens 117 nach rechts gedreht, betrachtet in 16A und 16B, bezüglich einer Steuerwelle 116, wobei ein Steuernocken 117 in dieser Drehwinkelposition gehalten wird. Dabei wird ein zweiter Arm 110b eines Kipphebels 110 nach oben gedreht, so dass eine Nockennase 105c eines VO-Nockens 105 zwangsweise hinaufgezogen wird durch eine Verbindungsstange 112, wobei ein VO-Nocken 105 in seiner Gesamtheit in einer Uhrzeigersinn-Drehposition gehalten wird, wie dargestellt in 16A.
Bezugnehmend auf 16B wird, wenn eine Drehung eines Kurbelnockens 104 einen Kurbelarm 111 zu einem Hochziehen eines ersten Arms 110a eines Kipphebels 110 drängt, ein entsprechender Hubbetrag übertragen zu einem VO-Nocken 105 und einem Ventilstößel 106 durch eine Verbindungsstange 112. So ist der Hubbetrag ausreichend klein.
Dies führt zu einem kleinen Ventilhubbetrag L1 und einer verzögerten Öffnungszeit von Einlassventilen 102, wobei eine Ventilüberschneidung mit den Auslassventilen verringert wird und somit eine Verbesserung im Hinblick auf den Kraftstoff verbrauch und eine stabile Motordrehung beispielsweise im Niederlastbereich erreicht wird.
Hingegen wird während einer Hochhubsteuerung eine Steuerwelle 116 gedreht in einer anderen Richtung durch den elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit einem Steuersignal der ECU. Daher dreht, bezugnehmend auf 17A und 17B, eine Steuerwelle 116 einen Steuernocken 117 bis zu einer vorbestimmten Drehwinkelposition, so dass der dicke Abschnitt nach unten bewegt wird. Dabei wird ein zweiter Arm 110b eines Kipphebels 110 nach unten gedreht, so dass eine Nockennase 105c eines VO-Nockens 105 nach unten gedrückt wird durch eine Verbindungsstange 112, wobei ein VO-Nocken 105 in seiner Gesamtheit in einer Uhrzeigersinn-Drehposition gehalten wird, wie dargestellt in 17B.
Daher wird die Kontaktposition einer Nockenfläche 105b eines VO-Nockens 105 bezüglich der oberen Fläche eines Ventilstößels 106 auf die bzw. der Seite einer Nockennase 105c bewegt. Bezugnehmend auf 17B ist, wenn eine Drehung eines Kurbelnockens 109 einen Kurbelarm 111 zu einem Hochziehen eines ersten Arms 110a eines Kipphebels 110 drängt, ein entsprechender Hubbetrag groß bezüglich eines Ventilstößels 106.
Dies führt zu einem großen Ventilhubbetrag L2 und zu einer verzögerten Schließzeit von Einlassventilen 102, wodurch eine Verbesserung im Hinblick auf eine Einlassladeeffizienz beispielsweise im Hochlastbereich und eine ausreichende Motorausgangsleistung erhalten wird.
Als nächstes wird ein Betrieb des Schmierölzufuhrkreises beim dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bezugnehmend auf 10, wird während eines Motorbetriebs ein Schmieröl, welches in einen ersten Ölkanal 118 fließt, zugeführt zu einem ersten Gleitzwischenraum C1 zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 111c und einer Außenumfangsfläche 104a eines Kurbelnockens 104 durch einen ersten Kommunikationskanal 119. Daher wird eine Zwangsschmierung ausgeführt zwischen einem Eingriffsloch 111c und einem Kurbelnocken 104.
Nach Ausführen einer ausreichenden Schmierung zwischen der Innenumfangsfläche eines Eingriffslochs 111c und einer Außenumfangsfläche 104a eines Kurbelnockens 104 fließt Schmieröl heraus aus einem Gleitzwischenraum C1 infolge einer exzentrischen Drehung mit hoher Geschwindigkeit eines Kurbelnockens 104. Schmieröl spritzt dann in die Richtung einer Drehung, wie dargestellt durch einen Pfeil Q1 in 10, das heißt, in die Richtung einer gewölbten Unterseite 110e oder eines zylindrischen Abschnitts 110e' eines Kipphebels 110, welcher daran anhaftet.
Auf einer Unterseite 110e oder einem zylindrischen Abschnitt 110e' anhaftendes Schmieröl wird hauptsächlich zugeführt zu dem Umfang eines Stifts 14 längs der Unterseite oder Innenfläche eines zweiten Arms 110b, wie dargestellt durch einen Pfeil Q2 in 10, infolge einer Zentrifugalkraft und Ähnlichem, erzeugt durch eine Kippbewegung eines Kipphebels 110. Eine Beschleunigung dieses Effekts wird bewirkt durch die Struktur eines zweiten Arms 110b, welcher eine Kippkraft überträgt zu einem VO-Nocken 105 durch eine Verbindungsstange 112 von oben in der Richtung der Schwerkraft.
Hingegen wird Schmieröl, welches in einen zweiten Ölkanal 120 fließt, zugeführt zu einem zweiten Gleitzwischenraum C2 zwischen der Innenfläche eines Traglochs 110c und der Außenfläche eines Steuernockens 117 durch ein diametrales Loch 121 und ein zweites Kommunikationsloch 122. Daher wird eine Zwangsschmierung ausgeführt zwischen einem Steuernocken 117 und einem Kipphebel 110.
Bezugnehmend auf 11 fließt nach einem Durchführen einer Schmierung zwischen einem Steuernocken 117 und einem Kipphebel 110 Schmieröl heraus aus einem Gleitzwischenraum C2, um hauptsächlich zugeführt zu werden zu dem Umfang eines Stifts 114 längs der Außenfläche eines zweiten Arms 110b eines Kipphebels 110, wie dargestellt durch einen Pfeil Q3. An einem Stift 114 geht ein Schmierölfluss Q3 über in einen Schmierölfluss Q2, welcher längs der Innenseite bzw. unteren Seite eines zweiten Arms 110b fortschreitet, wobei der Umfang eines Stifts 114 geschmiert wird.
Ferner fließt nach einem Schmieren des Umfangs von Stift 114 Schmieröl hinunter längs der Innenfläche einer Verbindungsstange 112 durch die Schwerkraft, so dass es dem Umfang eines unteren Stifts 115 zugeführt wird. Zweite Arme 110b eines Kipphebels 110, durch welche Stifte 114 gehalten werden, sind angeordnet über Stiften 115 als Wirkpunkte von VO-Nocken 105 in der Richtung der Schwerkraft und im wesentlichen in denselben Axialpositionen bezüglich dazu, wobei eine wirksamere Zu fuhr von Schmieröl zu dem Umfang von Stiften 115 erreicht wird.
Dies ermöglicht eine aktive Schmierung des Umfangs von Stiften 114, 115 und von Stiftlöchern 110d, 112c, 112d, wobei eine verbesserte Schmierleistung an diesen Stellen erreicht wird, was zu einem ausreichenden Verhindern eines Auftretens von Verschleiß davon führt.
Ferner fließt nach einem Schmieren des Umfangs eines Stifts 115 Schmieröl längs der Außenfläche eines VO-Nockens 105 und läuft von einer Nockennase 105c zu einer Nockenfläche 105b, um ebenfalls zugeführt zu werden zwischen der Nockenfläche 105b und der oberen Fläche eines Ventilstößels 106 und zwischen der Außenumfangsfläche eines Ventilstößels 106 und einem Halteloch 101a eines Zylinders 101, in welchem sich ein Ventilstößel 106 gleitfähig bewegt, wobei eine ausreichende Schmierung derartiger Gleitabschnitte erhalten wird. Dies ermöglicht sowohl ein Erreichen eines immer weichen Gleitbetriebs als auch ein Verhindern eines Auftretens eines Verschleißes davon.
Ferner fließt, wie dargestellt in 10, Schmieröl, welches aus einem zweiten Gleitzwischenraum C2 herausfließt, längs der Außenumfangsfläche eines ersten Arms 110a eines Kipphebels 110 durch eine Zentrifugalkraft, welche resultiert aus einer Schwenkbewegung und Ähnlichem eines Kipphebels 110, und wird zugeführt zu dem Umfang eines Stifts 113. Dies liefert eine hervorragende Schmierleistung des Umfangs des Stifts 113.
Ferner haben bei dem dritten Ausführungsbeispiel VO-Nocken 105 Basisenden 105a, welche jeweils geteilt ausgebildet sind, wobei eine Integration einer Antriebswelle 103 und einer Kurbelwelle 104 ermöglicht werden.
Genauer sollte, wenn Basisenden 105a eines VO-Nockens 105 jeweils nicht geteilt ausgebildet sind, eine Montage von verschiedenen Bauteilen für jeden Zylinder derart ausgeführt werden, dass VO-Nocken 105 in Eingriff gebracht werden mit einer Antriebswelle 103 ausgehend von beiden Enden längs der Axialrichtung, und anschließend wird ein Kurbelnocken 104, welcher ein separates und von einer Antriebswelle 103 verschiedenes Element ist, daran befestigt durch einen Stift und Ähnliches, wobei ein sehr komplizierter Montageschritt benötigt wird. Hingegen können bei dem dritten Ausführungsbeispiel infolge einer geteilten Ausbildung von Basisenden 105a VO-Nocken 105 montiert werden ausgehend von der Radialrichtung einer Antriebswelle 103 selbst dann, wenn ein Kurbelnocken 104 zuvor mit einer Antriebswelle 103 integriert wurde.
Daher kann eine Integration einer Antriebswelle 103 mit einem Kurbelnocken 104 erreicht werden, was nicht nur zu einer geringeren Anzahl von Bauelementen führt, sondern auch zu einer verbesserten Festigkeit einer Antriebswelle 103 infolge einer fehlenden Notwendigkeit einer Ausbildung eines Stiftlochs und Ähnlichem darin.
Ferner ist der Axialvorstehbereich oder Durchmesser einer integrierten Antriebswelle 103 und eines Kurbelnockens 104 kleiner als der Innendurchmesser eines Eingriffslochs 111c eines Kurbelarms 111, so dass selbst dann, wenn eine Antriebswelle 103 und ein Kurbelarm 104 miteinander integriert sind, eine Montage eines Kurbelarms 111 auf einer Außenumfangsfläche 104a eines Kurbelnockens 104 und anschließend von VO-Nocken 105 daran ausgehend von der Radialrichtung erfolgen kann. Dies führt zu einer hervorragenden Montagefähigkeit derartiger Elemente, wobei eine Verbesserung im Hinblick auf die Montageeffizienz erreicht wird.
Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß der ringförmige Abschnitt des Kurbelarms getragen durch die gegenüberliegenden inneren Endflächen der VO-Nocken im Sandwich-Zustand, das heißt in dem Zustand eines Erzeugens von keinerlei Nachteil bzw. Unannehmlichkeit im Hinblick auf einen Betrieb des Kurbelarms und der VO-Nocken mit eingeschränkter freier Axialbewegung. Folglich wird ein Neigen des Kurbelarms verhindert, wobei ein Auftreten einer teilweisen Einseitenkollision zwischen der Innenumfangsfläche des ringförmigen Abschnitts und der Außenumfangsfläche des Kurbelnockens verhindert wird. Daher wird verhindert, dass an diesen Stellen Verschleiß auftritt, welcher zu einer Verringerung der Lebensdauer davon führt.
Ferner bilden infolge einer Anordnung des Einstellplättchens die Endfläche des VO-Nockens und die Seitenfläche des Kurbelarms, welche separat schwenken, keinen direkten Kontakt miteinander, wobei ein Verschleiß der Endfläche und der Seitenfläche verhindert wird. Ferner ermöglicht, selbst wenn die Breite der VO-Nocken, das heißt, die Axiallänge der Antriebswelle, variiert, so dass eine genaue Positionierung der VO-Nocken nicht möglich ist, die Einstellplättchen eine Einstel lung eines Zwischenraums, wobei eine freie Axialbewegung des ringförmigen Abschnitts des Kurbelarms sicher eingeschränkt wird.
Ferner erfolgt infolge einer Anordnung des Schmierölzufuhrkreises eine Zwangsschmierung zwischen der Innenumfangsfläche des ringförmigen Abschnitts des Kurbelarms und der Außenumfangsfläche des Kurbelnockens, wobei eine verbesserte Schmierleistung zwischen diesen erhalten wird. Daher kann in Kombination mit einem Einschränken einer Betätigung einer freien Axialbewegung des ringförmigen Abschnitts ein Auftreten eines Verschleißes des ringförmigen Abschnitts und des Kurbelnockens wirksam verhindert werden.
Ferner wird Schmieröl, welches zwischen der Innenumfangsfläche eines ringförmigen Abschnitts des Kurbelarms und der Außenumfangsfläche des Kurbelnockens herausfließt, ebenfalls zugeführt zwischen den ringförmigen Abschnitt und den VO-Nocken, wobei eine verbesserte Schmierleistung zwischen diesen erhalten wird.
Ferner schlagen die äußeren Endflächen der VO-Nocken an gegen die Lager, so dass eine beschränkte Axialbewegung vorliegt, wobei eine sichere Beschränkung einer unbeabsichtigten Axialbewegung des Kurbelarms ermöglicht wird.
Ferner wird während eines Motorbetriebs Schmieröl, welches zugeführt wird von der Innenseite einer Antriebswelle zu der Außenumfangsfläche eines Kurbelnockens, gespritzt von der Außen umfangsfläche durch eine Drehung des Kurbelnockens, welcher anhaftet an der Kurbelnockenseite-Außenfläche des Armabschnitts des Kipphebels. Schmieröl, welches auf der Außenfläche anhaftet, fließt hinunter längs der Außenfläche des Armabschnitts infolge der Schwerkraft und einer Schwenkbewegung des Kipphebels und wird aktiv zugeführt zu dem Wirkpunkt des VO-Nockens, das heißt, zu dem Umfang eines Drehabschnitts des Armabschnitts und des VO-Nockens. Dies liefert eine große Verbesserung im Hinblick auf eine Schmierleistung des Umfangs des Drehabschnitts, wobei eine Verhinderung eines Auftretens eines Verschleißes davon ermöglicht wird.
Ferner wird Schmieröl, welches von dem Kurbelnocken spritzt, leicht aufgenommen durch die konkave Unterseite des Kipphebels mit einem größeren Bereich. Ferner fließt Schmieröl, welches anhaftet an der konkaven Unterseite, leicht hinunter längs der gewölbten Fläche davon hin zum VO-Nocken und dem Drehpunkt.
Ferner kann infolge einer Anordnung der Änderungsvorrichtung eine Verbesserung einer Motorleistung erhalten werden durch Ändern des Ventilhubbetrags.
Ferner können infolge einer geteilten Ausbildung der VO-Nocken die VO-Nocken montiert werden ausgehend von der Radialrichtung der Antriebswelle, wobei eine Integration des Kurbelnockens mit der Antriebswelle im voraus ermöglicht wird, was zu einem verbesserten Montageschritt als Ganzes führt.
Nachdem die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den erläuternden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung nicht nur angewandt werden auf die Einlassventile, sondern auch auf die Auslassventile. Ferner kann die vorliegende Erfindung angewandt werden auf eine gewöhnliche VO-Vorrichtung ohne Änderungsvorrichtung.
Ferner kann der Kipphebel von dem gewöhnlichen Typ mit einem Ende, welches direkt auf die Motorventile drückt, sein.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung P2003-156166, eingereicht am 2. Juni 2003, und der japanischen Patentanmeldung P-2003-156165, eingereicht am 02. Juni 2003, sind hierin durch Verweis enthalten.

Claims

Ventilbetätigungsvorrichtung (VA-Vorrichtung) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Antriebswelle, welche ein Drehmoment des Motors aufnimmt; einen Kurbelnocken, welcher ein Drehmoment der Antriebswelle aufnimmt, wobei der Kurbelnocken eine Achse aufweist, welche exzentrisch mit einer Achse der Antriebswelle ist; einen Kurbelarm, umfassend einen ringförmigen Abschnitt zum drehbaren Halten des Kurbelnockens, wobei der Kurbelarm das Drehmoment des Kurbelnockens umwandelt in eine Hin-und-Her-Kraft; einen Kipphebel, welcher durch eine Antriebskraft, abgeleitet von dem Kurbelarm, schwenkt; und ein Paar von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken), schwenkbar gelagert auf der Antriebswelle, wobei die VO-Nocken schwenken durch eine von dem Kipphebel abgeleitete Kippkraft zum Antreiben von Motorventilen, wobei die VO-Nocken angeordnet sind auf beiden Seiten des Kurbelnockens, wobei die VO-Nocken innere Endflächen, welche einander gegenüberliegen, aufweisen, wobei die inneren Endflächen zwischen diesen den ringförmigen Abschnitt des Kurbelarms aufweisen, welcher in einer Sandwich-Weise ausgehend von einer Axialrichtung der Antriebswelle gelagert ist.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schmierölzufuhrkreis, welcher ein Schmieröl zuführt ausgehend von einer Innenseite der Antriebswelle zu einem Raum zwischen dem Kurbelnocken und dem ringförmigen Abschnitt des Kurbelarms.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Lager, verwendet für die Antriebswelle und befestigt an einem Zylinder, wobei die VO-Nocken äußere Endflächen aufweisen, welche den inneren Endflächen gegenüberliegen, wobei die äußeren Endflächen in einer Axialbewegung durch die Lager beschränkt sind.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Steuerwelle; einen Steuernocken, befestigt auf einem Außenumfang der Steuerwelle, wobei der Steuernocken eine Außenumfangsfläche zum schwenkbaren Lagern des Kipphebels aufweist; eine Verbindungsstange, welche einen Armabschnitt des Kipphebels mit den VO-Nocken verbindet; und eine Änderungsvorrichtung, welche einen Hubbetrag der Motorventile ändert, wobei die Steuerwelle und der Steuernocken gesteuert werden in Drehung in Übereinstimmung mit Motorbetriebszuständen zum Ändern eines Kippdrehpunktes des Kipphebels, wodurch Gleitpositionen der VO-Nocken bezüglich der Motorventile geändert werden.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebswelle und der Kurbelnocken miteinander integriert sind.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die VO-Nocken jeweils obere und untere Teilungen umfassen, wobei, wenn sie durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, die Teilungen einen Gleitkontakt mit einer Außenumfangsfläche der Antriebswelle bilden.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Verbindungselement eine Schraube umfasst.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die VO-Nocken jeweils eine zylindrische Gleitfläche aufweisen, wobei ein Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche der Antriebswelle gebildet wird.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kurbelarm und der Kipphebel durch einen Stift drehbar zusammen verbunden sind.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Kipphebel ausgebildet ist mit einer Vertiefung, wobei der Kurbelarm drehbar verbunden ist mit dem Kipphebel in dem Zustand eines Angeordnetseins in der Vertiefung.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Abschnitt des Kurbelarms eine Axialdicke aufweist, welche größer ist als eine Axialdicke des Kurbelnockens 4.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die VO-Nocken im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Kurbelnockens angeordnet sind, wobei der Kipphebel einen Armabschnitt zum Übertragen der Kippkraft auf Wirkpunkte der VO-Nocken von oben in einer Richtung der Schwerkraft umfasst, wobei die VA-Vorrichtung ferner umfasst: eine Steuerwelle, an welcher der Kipphebel schwenkbar vorgesehen ist; und einen Schmierölzufuhrkreis, welcher ein Schmieröl von einer Innenseite der Antriebswelle zu einer Außenumfangsfläche des Kurbelnockens und von einer Innenseite der Steuerwelle zu dem Kipphebel zuführt.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Kipphebel eine Unterseite aufweist, welche dem Kurbelnocken zugewandt ist, wobei die Unterseite eine konkav gewölbte Fläche umfasst.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: einen Steuernocken, befestigt auf einem Außenumfang der Steuerwelle, wobei der Steuernocken eine Außenumfangsfläche zum schwenkbaren Lagern des Kipphebels aufweist; eine Verbindungsstange, welche einen Armabschnitt des Kipphebels mit den VO-Nocken verbindet; und eine Änderungsvorrichtung, welche einen Hubbetrag der Motorventile ändert, wobei die Steuerwelle und der Steuernocken gesteuert werden in Drehung in Übereinstimmung mit Motorbetriebszuständen zum Ändern eines Kippdrehpunkts des Kipphebels, um dadurch Gleitpositionen der VO-Nocken bezüglich der Motorventile zu ändern.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die VO-Nocken jeweils eine Basis mit oberen und unteren Teilungen umfassen, wobei die Basis als Kippdrehpunkt des VO-Nockens dient.
Ventilbetätigungsvorrichtung (VA-Vorrichtung) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Antriebswelle, welche ein Drehmoment des Motors aufnimmt; einen Kurbelnocken, welcher ein Drehmoment der Antriebswelle aufnimmt, wobei der Kurbelnocken eine Achse aufweist, welche exzentrisch mit einer Achse der Antriebswelle ist; einen Kurbelarm, umfassend einen ringförmigen Abschnitt zum drehfähigen Halten des Kurbelnockens, wobei der Kurbelarm das Drehmoment des Kurbelnockens umwandelt in eine Hin-und-Her-Kraft; einen Kipphebel, welcher durch eine Antriebskraft, abgeleitet von dem Kurbelarm, schwenkt; ein Paar von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken), welche schwenkbar gelagert sind auf der Antriebswelle, wobei die VO-Nocken schwenken durch eine von dem Kipphebel abgeleitete Kippkraft zum Antreiben von Motorventilen, wobei die VO-Nocken angeordnet sind auf beiden Seiten des Kurbelnockens, wobei die VO-Nocken innere Endflächen aufweisen, welche einander gegenüberliegen; und ein Einstellplättchen, angeordnet mindestens zwischen einer der inneren Endflächen der VO-Nocken und dem Kurbelarm, wobei das Einstellplättchen und die inneren Endflächen der VO-Nocken zusammenwirken, so dass zwischen diesen der ringförmige Abschnitt des Kurbelarms in einer Sandwich-Weise ausgehend von einer Axialrichtung der Antriebswelle gelagert ist.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner umfassend Lager, verwendet für die Antriebswelle und befestigt an einem Zylinder, wobei die VO-Nocken äußere Endflächen aufweisen, welche gegenüberliegend zu den inneren Endflächen sind, wobei die äußeren Endflächen in einer Axialrichtung durch die Lager beschränkt sind.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Einstellplättchen eine in Übereinstimmung mit einer Axiallänge des Zwischenraums einstellbare Länge aufweist.
VA-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Einstellplättchen einen Abstandshalter zum Verringern eines Verschleißes umfasst.
Ventilbetätigungsvorrichtung (VA-Vorrichtung) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Antriebswelle, welche ein Drehmoment des Motors aufnimmt; eine Kurbelnocken, welche ein Drehmoment der Antriebswelle aufnimmt, wobei der Kurbelnocken eine Achse aufweist, welche exzentrisch mit einer Achse der Antriebswelle ist; einen Kurbelarm, umfassend einen ringförmigen Abschnitt zum drehbaren Halten des Kurbelnockens, wobei der Kurbelarm das Drehmoment des Kurbelnockens umwandelt in eine Hin-und-Her-Kraft; eine Übertragungsvorrichtung, welche eine Antriebskraft, abgeleitet von dem Kurbelarm, umwandelt in eine Kippkraft; und ein Paar von Ventilbetätigungsnocken (VO-Nocken), welche schwenken durch die Kippkraft der Übertragungsvorrichtung, um Motorventile anzutreiben, wobei die VO-Nocken angeordnet sind auf beiden Seiten des Kurbelnockens, wobei die VO-Nocken innere Endflächen aufweisen, welche einander gegenüberliegen, wobei die inneren Endflächen zwischen diesen den ringförmigen Abschnitt des Kurbelarms aufweisen, welcher in einer Sandwich-Weise ausgehend von einer Axialrichtung der Antriebswelle gelagert ist.