DE102004036764A1

DE102004036764A1 - Ventiltrieb-Vorrichtung und diese aufweisender Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102004036764A1
Application number: DE102004036764A
Authority: DE
Inventors: Isato Hamamatsu Taki
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2005-03-03
Also published as: US7114473B2; JP2005048674A; US20050022766A1

Abstract

Ventiltrieb-Vorrichtung und diese aufweisender Verbrennungsmotor mit einem dreidimensionalen Nocken eines dreidimensionalen Kennfeldes, die unzählbar viele Profile aufweist, die kontinuierlich entlang einer Rotations-Achsenrichtung angeordnet sind, und einem Stößel, der einer Nockenfläche des dreidimensionalen Nockens folgt, wobei eine Hub-Charakteristik eines Ventils durch relative Bewegungen des dreidimensionalen Nockens und des Stößels kontinuierlich gesteuert wird. Der dreidimensionale Nocken weist Nocken-Kopfbereiche auf, die so ausgebildet sind, dass sie eine sanft geschwungene Randlinie im Wesentlichen entlang der Rotations-Achsenrichtung davon bilden, und ein Teil der Randlinie weist zumindest einen Talbereich auf, sodass er die Form von einer Reihe von Bergen annimmt. Der Nocken-Spitzenbereich des Nocken-Kopfbereichs, der den Talbereich der Randlinie bildet, ist so angemessen gesetzt, dass er sich in Richtung einer zeitverzögerten Seite in Bezug auf die Rotationsrichtung des Nockens von den anderen Nocken-Spitzenbereichen weg neigt.

Description

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität von der vorangegangenen Japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-282115, die am 29. Juli 2003 eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt via Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.

Die Erfindung betrifft eine Ventiltrieb-Vorrichtung zum Durchführen einer variablen Steuerung einer Hubhöhe, eines Hub-Timings und eines Betätigungswinkels eines Ventils in Bezug zu dem Gaspedal-Öffnungsgrad in einem Verbrennungsmotor eines Motorrades, eines Autos oder dergleichen. In dieser Art von Verbrennungsmotoren, die einen Ventiltrieb-Mechanismus, der eine drei-dimensionale Kurve zum Erzeugen der Ventilhubhöhe, des Ventil-Timings und des kontinuierlich variablen ventilgetriebenen Winkels ausführt, und einen sphärischen Nockenstößel in Punktkontakt mit einer Nockenoberfläche aufweisen, die an einem Ventilhub bereitgestellt wird, ist bekannt (siehe die Japanische Patentanmeldung Hei 4-187807). Entsprechend dem Aufbau sind die Nockenoberfläche und der Stößel in Punktkontakt miteinander, womit der Stößel in der Lage ist, einer komplexen Nockenoberflächenform zu folgen.

In dem konventionellen Motor mit der genannten Ventiltrieb-Vorrichtung, die einen derartigen drei-dimensionalen Nocken verwendet, ist eine Form von einem Nocken-Kopfbereich eines Einlassnocken ausgebildet, sodass der Ventilbetätigungswinkel und die Ventilhubhöhe allmählich vergrößert werden, um eine Einlassluftmenge für einen Zylinder von im Leerlauf bis zu einem vollständig offenen Zustand zu ändern. Außerdem hat einen Auslassnocken die Form, um allmählich die Ventilhubhöhe entsprechend der Einlassnocken zu vergrößern.

In diesem Fall wird, um einen effizienten Gasaustausch auszuführen, ein Auslassnocken gefordert, der einen Ventilbetätigungswinkel aufweist, der zweimal so groß ist wie der des Einlassnocken, sogar wenn der Einlassnocken in einem niedrigen Hubzustand ist. Um einen derartigen Ventilbetätigungswinkel zu realisieren, sollte die Ventilhubhöhe von dem Auslassventil konsequent zweifach oder mehrmals so groß sein wie die des Einlassventils, wobei der Ventilsprung und der Aufprall berücksichtigt wird (siehe eine Ventilhubkurve auf der Einlassseite und der Auslassseite, die durch eine Volllinie in 13 dargestellt ist).

Im Folgenden wird eine kurze Zusammenfassung einer Ventiltrieb-Vorrichtung mit dieser Art von drei-dimensionalem Nocken erläutert. Wie in einem konkreten Beispiel in 14 gezeigt, ist ein Rollenstößel in konstantem Kontakt mit einem drei-dimensionalen Nocken, die gleitend bewegbar in einer axialen Richtung einer Nockenwelle ist (Doppelpfeil X). Und ein Ventil wird über den sich vertikal bewegenden Stößel (Doppelpfeil Y) angetrieben, sodass es sich öffnet und schließt.

Jedoch muss der Auslassnocken mit der oben beschriebenen Charakteristik eine sehr große Reaktionskraft von einer Ventilfeder in einem Drehzahlbereich bei niedriger Motorlast aushalten, die häufig unter normalen Bedingungen verwendet wird. Ferner ist, in dem Fall, in dem ein Nocken-Kopfbereich eine allmählich zunehmende Form aufweist, nur ein spezifischer Bereich eines Stößels in Kontakt mit dem Nocken-Kopfbereich (siehe den gestrichelten Kreis in 14) und eine unausgewogene Abnutzung wird an dem Kontaktpunkt auftreten.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht und ihre Aufgabe ist, eine Ventiltrieb-Vorrichtung und einen dieselbe aufweisenden Verbrennungsmotor zu schaffen, in welcher die ungleichmäßige Abnutzung und dergleichen, die insbesondere an einem Stößel auftritt, eingeschränkt wird und die Haltbarkeit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht, die einen beispielhaften Aufbau eines Motorrades mit einem Motor und seinen Umgebungsteilen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil einer Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigt;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in 2;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 2;
5 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
6 eine Ansicht, die ein Rotations-Antriebssystem für eine Beschleunigungswelle gemäß der Ventil-Triebvorrichtung der Erfindung zeigt;
die 7A bis 7D eine perspektivische Ansicht, eine Frontansicht, eine Seitenansicht eines drei-dimensionalen Nocken und eine Ansicht, die eine Ventil-Hubcharakteristik gemäß einer ersten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht, die die Ventil-Hubcharakteristik gemäß der ersten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigt;
9 eine Ansicht, die ein Modifikationsbeispiel eines drei-dimensionalen Nocken gemäß der ersten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigt;
10A bis 10D eine perspektivische Ansicht, eine Frontansicht, eine Seitenansicht eines drei-dimensionalen Nocken und eine Ansicht, die eine Ventil-Hubcharakteristik gemäß einer zweiten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigt;
11A bis 11C eine perspektivische Ansicht, eine Frontansicht und eine Seitenansicht eines drei-dimensionalen Nocken gemäß einer dritten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung;
12A und 12B Ansichten, die die Ventil-Hubcharakteristik gemäß der dritten Ausführungsform der Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung zeigen;
13 eine Ansicht, die eine Ventil-Hubcharakteristik eines konventionellen Nocken zeigt; und
14 eine Ansicht, die eine Aufbaubeispiel von Umgebungsteilen eines konventionellen Nocken zeigt.
1 zeigt einen gesamten Aufbau eines Motorrades, in das ein Motor mit einer Kühlvorrichtung eingebaut ist, gemäß der Erfindung. Die Erfindung ist in wirksamer Weise auf verschiedene Typen von Benzinmotoren anwendbar, die nicht nur in Motorrädern, sondern auch in vierrädrigen Fahrzeugen eingebaut sind.
Zunächst wird ein vollständiger Aufbau eines Motorrads 100 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. In 1 ist eine vordere Gabel 103 von einer Seite zur anderen schwenkbar, durch ein Lenkkopf-Rohr 102 abgestützt und an einem vorderen Teil eines Fahrzeugrahmens 101 vorgesehen, der aus Stahl oder einem Aluminiumlegierungsmaterial hergestellt ist. Ein Lenker 104 ist an dem oberen Ende der Gabel 103 befestigt und Griffe 105 sind an beiden Enden des Lenkers 104 vorgesehen. Ein vorderes Rad 106 ist rotierbar an einem unteren Teil der Gabel 103 abgestützt und ein vorderes Schutzblech 107 ist befestigt, um einen oberen Bereich des vorderen Rades 106 abzudecken. Das vordere Rad 106 hat eine Bremsscheibe 108, welche integral mit dem vorderen Rad 106 rotiert.
Eine Schwinge 109 ist schwenkbar an einem hinteren Teil des Fahrzeugrahmens 101 vorgesehen und ein hinterer Stoßdämpfer 110 ist zwischen dem Fahrzeugrahmen 101 und der Schwinge 109 montiert. Ein hinteres Rad 111 ist rotierbar an einem hinteren Ende der Schwinge 109 abgestützt und das hintere Rad 111 ist über ein Antriebszahnrad 113 mit einer Kette 112 rotierbar angetrieben, wobei die Kette 112 über das Antriebzahnrad 113 läuft.
Ein Treibstoff-Luftgemisch wird über ein Ansaugrohr 115, das mit einem Luftfilter 114 verbunden ist, einer Motoreinheit 1 zugeführt, die in den Fahrzeugrahmen 101 eingebaut ist, und ein Abgas wird nach der Verbrennung durch ein Auspuffrohr 116 ausgestoßen. Der Luftfilter 114 ist in einem großen Raum hinter der Motoreinheit 1 und unter einem Treibstofftank 117 und einem Sitz 118 angeordnet, um ein Aufnahmevermögen auszunutzen. Entsprechend ist das Ansaugrohr 115 mit der hinteren Seite der Motoreinheit 1 verbunden und das Abgasrohr 116 ist mit der vorderen Seite der Motoreinheit 1 verbunden.
Der Treibstofftank 117 ist über der Motoreinheit 1 angebracht und der Sitz 118 und eine Sitzverkleidung 119 sind zusammenhängend hinter dem Treibstofftank 117 vorgesehen.
Ferner bezeichnet in 1 die Bezugszahl 120 einen Frontscheinwerfer, die Bezugszahl 121 bezeichnet eine Messeinheit mit einem Drehzahlmesser, einem Tachometer und verschiedenen Arten von Indikatorlampen oder dergleichen und die Bezugszahl 122 bezeichnet einen Rückspiegel, der durch den Lenker 104 über eine Stange 123 abgestützt ist. Ein Hauptständer 124 ist schwenkbar an einem unteren Teil des Fahrzeugrahmens 101 angebracht, welcher ermöglicht, dass das Hinterrad 111 in Kontakt mit dem Boden ist oder von dem Boden abgehoben ist.
Der Fahrzeugrahmen 101 ist so geschaffen, dass er sich von dem Kopfrohr 102 aus, das an dem vorderen Teil vorgesehen ist, diagonal nach unten erstreckt und dort gebogen ist, um einen Bereich unter der Motoreinheit 1 abzudecken, wobei er eine Drehachse 109a bildet, um die herum die Schwinge 109 schwenkbar ist, und mit einem Tankholm 101a und einem Sitzholm 101b verbunden ist.
Dieser Fahrzeugrahmen 101 ist mit einem Radiator 125 parallel zum Fahrzeugrahmen ausgestattet, um Wechselwirkungen mit dem vorderen Schutzblech 107 zu verhindern, und ein Kühlwasserschlauch 126 ist entlang des Fahrzeugrahmens 101 von diesem Radiator 125 aus angeordnet und kommuniziert mit der Motoreinheit 1, ohne mit dem Auspuffrohr 116 zu interferieren.
Des Weiteren ist 2 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung, 3 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in 2, 4 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 2 und 5 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2. Ein Kolben bewegt sich hoch und runter innerhalb eines Zylinders der Motoreinheit 1, welche ein Verbrennungsmotor ist, und die Ventiltrieb-Vorrichtung ist in einem Zylinderkopf 2 untergebracht, der an dem oberen Bereich des Zylinders angeordnet ist. Die Motoreinheit 1 dieser Ausführungsform ist ein Ein-Zylinder-Motor, welcher jeweils zwei Ventile auf der Einlassseite (IN) und der Auslassseite (EX) aufweist.
Auf der Einlassseite weist die Ventiltrieb-Vorrichtung dieser Ausführungsform eine Nocken/Nockenwelle-Einheit 10, eine Stößeleinheit 20, die unterhalb der Nocken/Nockenwelle-Einheit 10 angeordnet ist, und eine Ventileinheit 30 zum Ausführen einer Einlasssteuerung auf. Auf der Auslassseite weist die Vorrichtung eine Nocken/Nockenwelle-Einheit 10_EX , eine Stößeleinheit 20_EX , die an der Unterseite der Nocken/Nockenwellen-Einheit 10_EX angeordnet ist, und eine Ventileinheit 30_EX zum Ausführen einer Auslasssteuerung auf.
Die Vorrichtung weist ferner eine Beschleuniger-Schafteinheit 40 zum Verschieben der Nocken 13 und 13_EX der Nocken/Nockenwellen-Einheiten 10 und 10_EX gemäß einem Gaspedal-Öffnungsgrad auf. In dieser Ausführungsform ist die Beschleuniger-Schafteinheit 40 zwischen der Nocken/Nockenwelle-Einheit 10 auf der Einlassseite und der Nocken/Nockenwelle-Einheit 10_EX auf der Auslassseite angeordnet und wird üblicherweise auf der Einlassseite und der Auslassseite verwendet.
In der Nocken/Nockenwelle-Einheit 10 auf der Einlassseite ist eine Nockenwelle 11 vorgesehen, die rotierbar innerhalb des Zylinderkopfs 2 über eine Lagerung 12 abgestützt ist, wie in 3 oder 5 gezeigt. Ein Zahnkranz 15 ist an dem einen Ende der Nockenwelle 11 fixiert und eine Nockenkette ist so montiert, dass sie um den Zahnkranz 15 auf der Einlassseite, den Zahnkranz 15_EX , der an dem einen Ende der Nockenwelle 11_EX an der Auslassseite fixiert ist, und ein Antriebszahnrad herum verläuft, das an dem einen Ende einer nicht dargestellten Kurbelwelle fixiert ist.
Ein Nocken 13 ist an der Nockenwelle 11 in axialer Richtung davon verschiebbar angebracht. In diesem Beispiel ist eine Rille mit Kugeln 14 vorgesehen, die zwischen der Nockenwelle 11 und dem Nocken 13 liegen, sodass eine relative Verdrehung des Nockens 13 und der Nockenwelle 11 verhindert wird, der Nocken 13 allerdings eine Linearbewegung ausführen kann. Die Nockenwelle 11 hat eine hohle Struktur und ein Schmierölpfad wird in ihrem hohlen inneren Teil ausgebildet, um es zu ermöglichen, dass Öl in den Rillenbereich und dergleichen eingeführt wird.
Hierbei ist der Nocken 13 als ein drei-dimensionaler Nocken vorgesehen und hat eine Nockenoberfläche 13a, die in einer Längsrichtung geneigt ist (axiale Richtung der Nockenwelle 11) und welche in einer Form ausgebildet ist, durch die sie die Ventilhubhöhe kontinuierlich ändern kann. In diesem Fall wird der Nockenwellen-Betätigungswinkel und das Hub-Timing synchron mit der Nockenhöhe geändert, d.h. dass der Nocken-Betätigungswinkel größer wird, wenn die Ventilhubhöhe größer wird, und ferner ist es ebenfalls möglich, dass das Hub-Timing des Ventils geändert wird.
Im Übrigen weist die Nocken/Nockenwelle-Einheit 10_EX an der Auslassseite die gleiche Basiseinrichtung wie die Nocken/Nockenwelle-Einheit 10 an der Einlassseite auf, wie in 4 oder 5 dargestellt, allerdings sind die konkreten Charakteristiken des Nockens 13_EX unterschiedlich zu denen des Nockens 13. Der konkrete Aufbau des Nockens 13_EX wird im späteren beschrieben.
Die Stößeleinheit 20 auf der Einlassseite weist eine Stößelrolle 21 auf, deren äußere Umfangsfläche als sphärische Fläche ausgebildet ist, wie in 3 dargestellt, und die äußere Umfangsfläche kommt in Kontakt mit dem Nocken 13. Ein Armelement 22 ist innerhalb der Stößelrolle 21 angeordnet. Eine innere Umfangsfläche der Stößelrolle 21 bildet eine sphärische Fläche und Kugeln 24 sind zwischen der inneren Umfangsfläche und einem größeren Durchmesserbereich in der Mitte des Armelements 22 angeordnet. Entsprechend ist die Stößelrolle 21 rotierbar über die Kugeln 24 abgestützt und das Armelement 22 ist schwenkbar. Dadurch kann die Stößelrolle 21 normal rotieren, in Folge einer Grund-Einstellfunktion, sogar wenn das Armelement 22 gegenüber der Stößelrolle 21 geneigt ist. Eine Stößelführung 23 ist angeordnet, um das Armelement 22 abzudecken. Die Stößelführung 23 hat eine umgekehrt konkave Form, wenn sie aus einer Frontrichtung aus gesehen wird (2) und beide Endbereiche des Armelements 22 erstrecken sich von beiden Endöffnungen der umgekehrt konkaven Form aus, wie in 3 dargestellt. Die Stößelführung 23 ist an dem Zylinderkopf 2 durch Montagebolzen 25 fixiert.
Eine Führungslücke 23a ist in einer oberen Fläche der Stößelführung 23 ausgebildet und die Stößelrolle 21 ist in der Führungslücke 23a angeordnet. Die Führungslücke 23a ist entlang der axialen Richtung des Ventilschaftes ausgebildet, wodurch die Stößelrolle 21 nur in die axiale Richtung des Ventilschaftes bewegbar wird. Die Stößelrolle 21 wird durch die Nockenfläche 13a des Nockens 13 gedrückt und dadurch fungiert die Stößelrolle 21 als ein Ventil-Heber zum Anheben und Absenken des Ventils. An beiden Endbereichen des Armelements 22 sind Druckbereiche 22a vorgesehen, die an den Stößelscheiben 37 der Ventileinheit 30 anliegen, welche später beschrieben wird.
Die Stößeleinheit 20_EX auf der Auslassseite hat den gleichen Basisaufbau wie die Stößeleinheit 20 auf der Einlassseite, wie in 4 gezeigt.
Die Ventileinheit 30 auf der Einlassseite, wie in den 2 und 3 dargestellt, weist zwei Einlassventile 31 auf, bei denen Ventilschäfte 31a durch Ventilführungen 32 geführt werden. Als Ergebnis des Anhebens des Einlassventils 31 wird ein Treibstoff-Luft-Gemisch aus Luft, die von dem Luftfilter 114 über einen Einlasszugang 33 eingeführt wird, und Treibstoff, der von einem Injektor 3 eingespritzt wird, der auf der stromabwärtigen Seite des Einlasszugangs 33 angeordnet ist, in die Brennkammer eingeleitet.
Ventilaufnahmen 35 sind an den Endbereichen der jeweiligen Ventilschäfte 31a über Keile 34 bereitgestellt und eine elastische Kraft von Ventilfedern 36 wirkt auf die Ventilaufnahmen 35. Ferner sind die Stößelschäfte 37 an den oberen Endöffnungen der Ventilaufnahmen 35 angebracht und die Ventilaufnahmen 35 werden durch die Druckbereiche 22a des Armelements 22 über diese Stößelschäfte 37 gedrückt.
Die Ventileinheit 30_EX an der Auslassseite hat den gleichen Basisaufbau wie die Ventileinheit 30 an der Einlassseite, wie in den 2 und 4 gezeigt.
Die Beschleuniger-Schafteinheit 40, wie in 2 oder 5 dargestellt, weist einen Beschleuniger-Schaft 41, der zwischen den Nockenwellen 11 und 11_EX parallel angeordnet ist, und Beschleuniger-Vergabelungen 42 auf, die an dem Beschleuniger-Schaft 41 fixiert sind und mit den Nocken 13 und 13_EX verbunden sind.
Der Beschleuniger-Schaft 41 ist in axialer Richtung verschiebbar abgestützt und in ein Antriebszahnrad 43 (Kegelrad) über eine Vorschubspindel 41a an dem einen Ende geschraubt. Das Antriebszahnrad 43 ist rotierbar an dem Zylinderkopf 2 abgestützt und greift in ein Antriebszahnrad 45 (Kegelrad) ein, das an der Abtriebswelle eines Stellmotors 44 fixiert ist, wie in 6 gezeigt.
Die Beschleuniger-Vergabelungen 42 erstrecken sich zu den Seiten der Nockenwellen 11 und 11_EX in einer Richtung senkrecht zu dem Beschleuniger-Schaft 41 und ihre Spitzen-Endbereiche haben jeweils eine gegabelte Form. An Endbereichen der Nocken 13 und 13_EX sind Vergabelungsführungen 47 und 47_EX vorgesehen, die über Lagerungen 46 und 46_EX rotierbar sind. Die Spitzen-Enden haben jeweils eine gegabelte Form und die Beschleuniger-Vergabelungen 42 sind mit Eingriffskerben der Vergabelungsführungen 47 und 47_EX im Eingriff und sind entlang der Eingriffskerben bewegbar. Als Ergebnis hiervon gleiten die Nocken 13 bzw. 13_EX entlang der Nockenwelle 11 bzw. 11_EX ineinander verzahnt oder synchron mit dem Beschleuniger-Schaft 41, der in seine axiale Richtung gleitet.
In dem oben beschriebenen Aufbau, wenn der Beschleunigungsgriff (oder das Gaspedal) betätigt wird, wird der Stellmotor 44 aktiviert und durch die Rotation seiner Abtriebswelle gleitet mittels des Antriebszahnrads 43 der Beschleuniger-Schaft 41. Die Nocken 13 und 13_EX gleiten entlang der Nockenwellen 11 und 11_EX , verbunden mit der Bewegung des Beschleuniger-Schafts 41 über die Beschleuniger-Vergabelungen 42. In dieser Ausführungsform wird die gleichmäßig variable Steuerung der Ventilhubhöhe und des Betätigungswinkels in gleicher Weise, entsprechend dem Gaspedalöffnungsgrad an der Auslassseite zusätzlich zu der Einlassseite ausgeführt. Die Einlass- und Auslassmenge wird somit von einem freien Rotationsbereich (Leerlauf) bis zu einem vollständig offenen Bereich (Volllast) gesteuert und der Einlass bzw. Auslass, welche am geeignetsten für den Motordrehzahlbereich (bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit) ist, kann ausgeführt werden. Z.B. liegt in einem niedrigen Motordrehzahlbereich die Stößelrolle 21 an den Nockenfläche 13a und 13a_EX der Nocken 13 bzw. 13_EX in einem Bereich mit einer vergleichsweise niedrigen Nockenhöhe. Wenn beschleunigt wird, d.h., wenn das Gaspedal offen ist, wird das Antriebszahnrad 43 durch die Betätigung des Stellmotors 44 rotiert und der Beschleuniger-Schaft 41 gleitet in die Richtung des Pfeils in 5. Ähnlich gleiten die Nocken 13 und 13_EX in die Richtung des Pfeils entlang der Nockenwellen 11 und 11_EX , verbunden mit der Bewegung des Beschleuniger-Schaftes 41 mittels der Beschleuniger-Vergabelungen 42. Als Ergebnis des Gleitens der Nocken 13 und 13_EX liegen die Stößelrollen 21 und 21_EX allmählich an den Regionen mit vergleichsweise hoher Nockenhöhe an und die Ventil-Hubhöhe ist vergrößert. Währendessen, während einer Entschleunigung, wird der Beschleuniger zurückgeführt, wodurch die Ventil-Hubhöhe durch den umgekehrten Ablauf der obigen Betätigung verkleinert wird.
Gemäß der Erfindung weist ein drei-dimensionaler Nocken, der ein Ventil treibt, Nocken-Kopfbereiche auf, die so ausgebildet sind, dass sie eine sanft geschwungene Randlinie im Wesentlichen entlang ihrer Rotationsachsen-Richtung aufweisen und ein Teil der Randlinie zumindest einen Talbereich aufweist, sodass er die Form von eine Reihe von Bergen bildet. In dieser Ausführungsform betrifft die Erfindung der Nocken 13_EX auf der Auslassseite.
Die 7A–7D zeigen konkrete Aufbaubeispiele für einen drei-dimensionalen Nocken 200. Der drei-dimensionale Nocken 200 besteht aus unzählbar vielen Nocken-Kopfbereichen, die gleichmäßig entlang der Richtung der Rotationsachse X angeordnet sind, um die Nockenhöhe und den Nockenbetätigungswinkel kontinuierlich zu ändern, und die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche haben Nockenprofile, die unterschiedlich zueinander sind, allerdings im Allgemeinen ähnliche Gestaltungen haben. Wie für den Nocken 13 auf der Einlassseite kann eine Nockennase ein Profil aufweisen, das eine nur einseitig steigende Form hat, wie in 8 gezeigt.
In diesem Beispiel weist der drei-dimensionale Nocken 200 Nocken-Kopfbereiche (oder Nockenprofile) 201–204 entlang der Richtung der Rotationsachse X auf und die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche haben Nocken-Spitzenbereiche (oder einen Kamm von Nocken-Kopfbereichen) 201a–204a, welche die von einem Basiskreis am weitesten entfernten Bereiche sind. Die Rotationsachse X des drei-dimensionalen Nockens 200 stimmt mit der Längsachse der Nockenwelle 11_EX überein und das eine Ende in Richtung der Rotationsachse X (Nocken-Kopfbereich 201) korrespondiert zu einem niedrigen Motordrehzahlbereich und das andere Ende (Nocken-Kopfbereich 204) korrespondiert zu einem hohen Motordrehzahlbereich. Der Hub der Nocken-Spitzenbereiche 201a–204a bildet eine Randlinie 211 der Nockennase des drei-dimensionalen Nockens 200. Die Randlinie 211 ist nicht linear in Richtung der Rotationsachse X und dies bedeutet, dass der Winkel a, der durch jeden Nocken-Spitzenbereich gebildet wird (zum Beispiel von dem Nocken-Spitzenbereich 102a in 7B), mit der Rotationsachse X in einem gewissen Winkelbereich variiert.
Wie in 7C gezeigt, wird die Randlinie 211 höher, wenn sie im Allgemeinen zum Nocken-Kopfbereich 204 hin verläuft, und in diesem Beispiel hat die Randlinie 211 die Form von einer Reihe von Bergen, um einen Talbereich im Nocken-Kopfbereich 202 zu bilden. In diesem Fall ist der Nocken-Spitzenbereich 202a des Nocken-Kopfbereichs 202, welcher einen Talbereich bildet, etwas versetzt, sodass er sich in Richtung einer zeitverzögerten Seite im Bezug auf die Rotationsrichtung des drei-dimensionalen Nockens 200 von den anderen Nocken-Spitzenbereichen 201a, 203a und 204a der Randlinie 211 aus weg neigt.
Der eine Nocken-Kopfbereich 202 ist in der Zeichnung dargestellt, wobei allerdings viele Nocken-Kopfbereiche inklusive diesem Nocken-Kopfbereich 202 einen kontinuierlichen Talbereich 212 relativ zu den Nocken-Kopfbereichen 201 und 203 an beiden Seiten entlang der Richtung der Rotationsachse X bilden und sie weichen ebenfalls von dem einen Ende des drei-dimensionalen Nockens 200 ab. Der Nocken-Kopfbereich 203 an dem anderen Ende des drei-dimensionalen Nockens 200 bildet in diesem Fall einen Kammbereich.
Der Nocken-Kopfbereich 202 bildet den kontinuierlichen Talbereich 212 entlang der Rotationsrichtung zwischen den Nocken-Kopfbereichen 201 und 203 auf beiden Seiten und (die Tiefe von) der Talbereich 212 wird flacher entlang der Rotationsrichtung je weiter er von dem Nocken-Spitzenbereich entfernt ist, das heißt, seine Höhendifferenz von den Nocken-Kopfbereichen 201 und 203 wird allmählich kleiner. Und schließlich werden die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche zum Basiskreis 210 und dann verschwindet die derartige Höhendifferenz.
Wie in 9 gezeigt, hat die Randlinie 211 in der Nähe des anderen Endes des drei-dimensionalen Nockens 200 einen Nocken-Spitzenbereich 204' der ausreichend höher als der Nocken-Kopfbereich 202' ist, der einen Talbereich bildet, und kann so ausgebildet sein, dass er einen Kammbereich aufweist, der die Höhe beibehält, bis er in den Nockenbereich 205 an dem anderen Ende entlang der Richtung der Rotationsachse X des drei-dimensionalen Nockens 200 mündet.
Wie oben beschrieben, kann die Ventil-Hubhöhe und der verwendete Winkel auf der Einlassseite und der Auslassseite kontinuierlich variabel mittels Verschieben der Nocken 13 und 13_EX entlang der Nockenwellen 11 und 11_EX über die Beschleunigergabel 42 und durch gleitendes Antreiben der jeweiligen Nocken 13 und 13_EX relativ zu den Stößelrollen 21 und 21_EX gesteuert werden. In diesem Fall ist der drei-dimensionale Nocken 200, der insbesondere den Nocken 13_EX auf der Ausgangsseite bildet, keine Nockennase mit einem nur einseitig steigenden Nockenprofil, das heißt, die Randlinie 211 bildet die Form von einer Reihe von Bergen mit einem Teilbereich an dem Nocken-Kopfbereich 202. Damit kommt, wenn der Nocken 13_EX und die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung ausführen, d.h., wie in 7C gezeigt, wenn zum Beispiel die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung in Richtung der Rotationsachse X von einem niedrigen Motordrehzahlbereich zu einem hohen Motordrehzahlbereich macht, die Stößelrolle 21_EX zunächst in Kontakt mit dem Nocken 13_EX im linksseitigen Bereich der Zeichnung und kommt dann nach dem Passieren durch den Nocken-Kopfbereich 202 in Kontakt mit dem Nocken 13_EX in einem rechtsseitigen Bereich. Im Gegensatz dazu ändert sich, wenn die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung von dem hohen Motordrehzahlbereich zu dem niedrigen Motordrehzahlbereich macht, der Kontaktbereich der Stößelrolle 21 von der rechten Seite zur linken Seite. Wie oben beschrieben, wenn der Nocken 13_EX und die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung machen, wird in diesem Beispiel die Belastungsrichtung für die Stößelrolle 21_EX in der Nähe des Nocken-Kopfbereiches 202 geändert, d.h., die Belastung, die in einer Bewegungsrichtung auftritt, und die Belastung, die in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung auftritt, variiert in gewissem Maße. Dadurch kann eine Abnutzung der Gleitoberfläche der Beschleuniger-Schafteinheit 40 und insbesondere der Beschleuniger-Vergabelungen 42 oder der Gabelführung 47_EX , welche ein Antriebssystem zum Antreiben einer Relativbewegung der Stößelrolle 21_EX ist, reduziert werden und die Haltbarkeit davon kann verbessert werden. Außerdem kann der Kontaktpunkt der Stößelrolle 21_EX (der sphärische Endpunkt) auf einen breiten Bereich einer Sphäre ausgedehnt werden, wodurch die Haltbarkeit des Stößels verbessert werden kann.
Außerdem ist der Nocken-Spitzenbereich 202a des Nocken-Kopfbereiches 202, der einen Talbereich bildet, angemessen versetzt, sodass er in Richtung einer zeitverzögerten Seite in Bezug auf die Rotationsrichtung des drei-dimensionalen Nockens 200 von den anderen Nocken-Spitzenbereichen 201a, 203a und 204a abweicht. Auf diese Weise weicht die Position des Nocken-Spitzenbereiches 202a des Nocken-Kopfbereiches 202, der einen Talbereich bildet, in Richtung der zeitverzögerten Seite in Bezug auf die Rotationsrichtung der Positionen der Nocken-Spitzenbereiche 201a des Nocken-Kopfbereiches 201 an der Endfläche des einen Endes entlang der Richtung der Rotationsachse X und von dem Nocken-Spitzenbereich 204a des Nocken-Kopfbereiches 204 an der Endfläche des anderen Endes ab, wodurch die Nockenprofile als Ganzes, wenn der drei-dimensionale Nocken 200 als der Nocken 13_EX auf der Auslassseite verwendet wird, sich zu einer zeitverzögerten Winkelseite hin bewegen, während die Motordrehzahl in dem niedrigen Drehzahlbereich, in dem Übergangsbereich von dem niedrigen zu dem mittleren Drehzahlbereich, bzw. in dem mittleren Drehzahlbereich ist. Auf diese Weise ist das Auslassventil zeitverzögert in seinem geschlossenen Zeitpunkt, sodass das Überlappungssegment mit dem Einlassnocken in dem Einlassprozess, welcher ein nachgeschalteter Prozess des Auslassprozesses ist, groß wird und die Einlass und Auslasseffizienz optimiert wird, wodurch eine passende und günstige Motorcharakteristik erzielt werden kann. In dem sehr niedrigen Motordrehzahlbereich wie etwa im Leerlaufmodus oder in dem hohen Motordrehzahlbereich sollte die Größe der Überlappung eher klein vom Standpunkt der Stabilität der Motordrehzahl, der Motorleistung und dergleichen sein.
Der Nocken-Kopfbereich 202, der einen Talbereich bildet, ist an dem einen Ende des drei-dimensionalen Nockens 200 als ein kontinuierlicher Talbereich 212 versetzt. Insbesondere, wenn dieser Aufbau mit dem oben beschriebenen Aufbau kombiniert wird, in dem der Nocken-Spitzenbereich 202a von dem Nocken-Kopfbereich 202 versetzt ist, sodass er in Richtung einer zeitverzögerten Seite im Bezug auf die Rotationsrichtung des drei-dimensionalen Nockens 200 ausgelenkt ist, wird die Einlass- und Auslasseffizienz am Besten in allen Motor-Drehzahlbereichen. Außerdem wird der Hochleistungszustand im hohen Drehzahlbereich erzielt.
Ferner weist der drei-dimensionale Nocken 200 in der Nähe des anderen Endes den Nocken-Spitzenbereiches 204' auf, der ausreichend höher als der Nocken-Kopfbereich 202' ist, sodass dieser einen Talbereich bildet, und die Höhe wird beibehalten bis er in den Nocken-Kopfbereich 205 an dem anderen Ende entlang der Richtung der Rotationsachse X des drei-dimensionalen Nockens 200 übergeht. Insbesondere, wenn dieser Aufbau mit dem oben beschriebenen Aufbau kombiniert wird, in dem der Nocken-Kopfbereich 202 an dem einen Ende des drei-dimensionalen Nockens 200 ausgelenkt ist, kann sowohl eine Optimierung der Fülleffizienz von dem Treibstoffluftgemisch-Einlass in dem hohen Drehzahlbereich eines Motors als auch eine Steigerung der Motorleistung erzielt werden.
Üblicherweise, sogar wenn die Höhe von einem Nocken-Kopfbereich während des Übergangssegments von einem mittleren Drehzahlbereich zu einem hohen Drehzahlbereich geändert wird und ferner in einem hohen Drehzahlbereich der Motor-Drehgeschwindigkeit, kann keine adäquate Leistungsänderung erzielt werden. Wenn die Höhe von einem Nocken-Kopfbereich, mit anderen Worten die Hubhöhe die gleiche ist, und der Betätigungswinkel wird geändert, ändert sich der Winkel der Neigung in Umfangsrichtung im Nockenprofil, wodurch leicht das nachteilige Ergebnis auftreten kann, dass die Anpassung mit der Federkonstante einer Ventilfeder schwieriger wird. Deshalb wird die Höhe des Nocken-Kopfbereiches 205 an dem anderen Ende des drei-dimensionalen Nockens 200 hochgehalten, mit anderen Worten wird sie im Wesentlichen konstant gehalten. Außerdem wird die Form des drei-dimensionalen Nockens 200 wie beschrieben vereinfacht, wodurch die Produktivität verbessert ist.
In dieser Ausführungsform wurde zum Beispiel erläutert, dass der drei-dimensionale Nocken 200 (Nocken 13_EX ), mit anderen Worten, die Nockennase bewegt wurde, allerdings kann auch die Stößelseite (Stößel und Stößelführung (inklusive des Kipphebels)) bewegt werden und ein ähnlicher Effekt wie oben beschrieben kann erzielt werden.
Außerdem ist das Beispiel beschrieben, das die Beschleuniger-Vergabelungen 42 durch den Beschleuniger-Schaft 41 als ein Antriebsmittel einer Nockennase angetrieben werden, allerdings kann zum Beispiel auch ein Aktuator mit einer Flügelpumpe und einer spiralförmigen Rille koaxial mit einer Nockenwelle kombiniert werden und dadurch ein ähnlicher Effekt wie oben beschrieben erzielt werden.
Außerdem kann ein Nocken-Heber für einen Dekompressor an der Nockenposition für den Leerlauf angebracht werden, die mit der Seite des niedrigen Motordrehzahlbereichs korrespondiert.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform einer Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung erläutert.
In der zweiten Ausführungsform hat ein drei-dimensionaler Nocken Kopfbereiche, die ausgebildet sind, um eine sanft geschwungene Kammlinie im wesentlichen entlang ihrer Rotationsachsenrichtung aufzuweisen, und ein Teil der Kampenlinie weist zumindest einen Kammbereich auf, der relativ zu den Nocken-Kopfbereichen an beiden Seiten entlang der Richtung der Rotationsachse hoch ist, sodass er die Form von einer Reihe von Bergen bildet.
Die 10A bis 10D zeigen konkrete Aufbaubeispiele für einen drei-dimensionalen Nocken 200, der einen Nocken 13_EX der zweiten Ausführungsform darstellt. Der drei-dimensionale Nocken 200 besteht aus unzähligen Nocken-Kopfbereichen, die kontinuierlich entlang der Richtung der Rotationsachse X angeordnet sind, um die Nockenhöhe und den Nockenbetätigungswinkel kontinuierlich zu ändern, und die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche weisen Nockenprofile auf, die unterschiedlich zueinander sind, allerdings im allgemeinen ähnliche Gestaltungen haben.
In diesem Beispiel weist der drei-dimensionale Nocken 200 Nocken-Kopfbereiche 201 bis 204 entlang der Richtung der Rotationsachse X auf und die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche haben Nocken-Spitzenbereiche 201a bis 204a, welche die am weitesten herausragenden Bereiche von einem Basiskreis 210 aus sind. Die Rotationsachse X des drei-dimensionalen Nockens 200 stimmt mit der Längsachse der Nockenwelle 11_EX überein und das eine Ende entlang der Richtung der Rotationsachse X (Nocken-Kopfbereich 201) korrespondiert mit dem niedrigen Motordrehzahlbereich und das andere Ende (Nocken-Kopfbereich 204) korrespondiert mit dem hohen Motordrehzahlbereich. Eine Reihe von Nocken-Spitzenbereichen 201a bis 204a bildet eine Randlinie 211 aus Nockennasen des drei-dimensionalen Nockens. Die Randlinie 211 ist nicht linear in Richtung der Rotationsachse X und das bedeutet, dass die Winkel α, die durch die jeweiligen Nocken-Spitzenbereiche erzeugt werden (zum Beispiel von dem Nocken-Spitzenbereich 202a in 10B), mit der Rotationsachse X in einem gewissen Winkelbereich variieren.
In diesem Beispiel ist der Nocken-Kopfbereich 202, der in Richtung des einen Endes des drei-dimensionalen Nockens 200 geneigt ist, so ausgebildet, dass er einen Kammbereich bildet, der relativ zu den Nocken-Kopfbereichen 201 und 203 auf beiden Seiten entlang der Richtung der Rotationsachse X hoch ist. Dieser Kammbereich hat die Form von einer Reihe von Bergen und bildet damit einen kontinuierlichen Kammbereich 213 in Rotationsrichtung.
Außerdem ist der Nocken-Kopfbereich 203 in der Richtung des anderen Endes des drei-dimensionalen Nockens 200 so ausgebildet, dass er einen Talbereich bildet, der relativ zu den Nocken-Kopfbereichen 202 und 204 an beiden Seiten entlang der Richtung der Rotationsachse X niedrig ist, d.h., er formt einen kontinuierlichen Talbereich 214 entlang der Rotationsrichtung zwischen den Nocken-Kopfbereichen 202 und 204 auf beiden Seiten. Damit bilden dieser Kammbereich 213 und der Talbereich 214 eine Berg-Einknick-Form.
Wenn der Nocken 13_EX und die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung ausführen, wie zum Beispiel in 10C dargestellt, macht die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung von einem niedrigen Motordrehzahlbereich zu einem hohen Motordrehzahlbereich in der Richtung der Rotationsachse X, wobei die Stößelrolle 21_EX zunächst mit dem Nocken 13_EX auf der rechten Seite der Zeichnung in Kontakt kommt, nach dem Passieren durch den Nocken-Kopfbereich 202 mit dem Nocken 13_EX auf der linken Seite in Kontakt kommt und anschließend nach dem Passieren durch den Nocken-Kopfbereich 203 mit dem Nocken 13_EX auf der rechten Seite in Kontakt kommt. Im Gegensatz dazu, wenn die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung von einem hohen Motordrehzahlbereich zu einem niedrigen Motordrehzahlbereich ausführt, ändert sich der Kontaktbereich der Stößelrolle 21_EX in einer zur obigen Beschreibung entgegengesetzten Art und Weise.
Ebenfalls in der zweiten Ausführungsform, wenn der Nocken 13_EX und die Stößelrolle 21_EX eine relative Bewegung ausführen, ändert sich die Belastungsrichtung für die Stößelrolle 21_EX in der Nähe des Nocken-Kopfbereichs 202 und in der Nähe des Nocken-Kopfbereichs 203 in diesem Beispiel, d.h., die Belastung, die in Bewegungsrichtung auftritt, und die Belastung, die in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung auftritt, variiert in gewissem Maße. Dadurch kann eine Abnutzung auf der Gleitfläche der Beschleuniger-Schafteinheit 40, insbesondere der Beschleuniger-Vergabelungen 42 oder der Vergabelungsführung 47_EX , welche das Antriebssystem sind, um eine relative Bewegung der Stößelrolle 21_EX anzutreiben, herabgesetzt werden und die Haltbarkeit davon kann verbessert werden. Außerdem kann der Kontaktpunkt der Stößelrolle 21_EX (der sphärischen Endstelle) in einen breiten Bereich einer Sphäre ausgedehnt werden, wodurch die Haltbarkeit von einem Stößel verbessert werden kann.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform einer Ventiltrieb-Vorrichtung der Erfindung erläutert.
In der dritten Ausführungsform ist die Erfindung auf den Nocken 13 auf der Einlassseite bezogen. Die 11A bis 11C zeigen Aufbaubeispiele eines drei-dimensionalen Nocken 200, der einen Nocken 13 der dritten Ausführungsform darstellt. Der drei-dimensionale Nocken 200 hat Nocken-Kopfbereiche 201 bis 204 entlang der Richtung der Rotationsachse X und die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche haben Nocken-Spitzenbereiche 201a bis 204a, die die am weitesten herausragenden Bereiche von einem Basiskreis 210 aus sind. Die Rotationsachse X des drei-dimensionalen Nockens 200 stimmt mit der Längsachse der Nockenwelle 11 überein und das eine Ende in Richtung der Rotationsachse X (Nocken-Kopfbereich 210) korrespondiert zu einem niedrigen Motordrehzahlbereich und das andere Ende (Nocken-Kopfbereich 204) korrespondiert zu einem hohen Motordrehzahlbereich. Eine Reihe von Nocken-Spitzenbereichen 201a bis 204a bildet eine Randlinie 211 aus Nockennasen des drei-dimensionalen Nockens 200.
In diesem Beispiel weist der drei-dimensionale Nocken 200 einen Nocken-Kopfbereich 206 für den Leerlauf (Niedrig- Drehzahl-Bereich) insbesondere bei hoher Temperatur oder im Bereich der Raumtemperatur auf, und ferner weist sie Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 zum Starten auf, welche so ausgebildet sind, dass sie das Einlassventil 31 etwas höher zu einem späteren Zeitpunkt im Einlassprozess im sehr niedrigen Motordrehzahlbereich anhebt. Die Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 zum Starten haben im wesentlichen die gleiche oder eine höhere Nockenhöhe als die niedrigste Nockenhöhe einer Nockennase des drei-dimensionalen Nockens 200. Die Nocken-Kopfbereiche 201 bis 204, der Nocken-Kopfbereich 206 für den Leerlauf und die Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 zum Starten sind mit einer kontinuierlichen Kurve verbunden, um eine weiche Hubkurve auszubilden.
In diesem Fall haben zum Beispiel, wie in einer Ventil-Hubkurve in 12A dargestellt, die Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 zum Starten im wesentlichen die gleiche Nockenhöhe und die Betätigungswinkel der jeweiligen Nocken-Kopfbereiche werden allmählich größer. Die Öffnungszeitpunkte des Einlassventils 31 durch die jeweiligen Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 sind gleich. Außerdem werden, wie in einer Ventil-Hubkurve in 12B dargestellt, die Nockenhöhe und der Betätigungswinkel der Nocken-Kopfbereiche 207 bis 209 zum Starten allmählich größer.
In der dritten Ausführungsform wird zum Startzeitpunkt bei niedriger Temperatur oder während des Leerlaufs danach eine Stößelrolle 21 vorzugsweise mit den Nocken-Kopfbereichen 207 bis 209 zum Starten und mit dem Nocken-Kopfbereich 206 des Nockens 13 für den Leerlauf in Kontakt gebracht. Die Stößelrolle 21 liegt an diesen Nocken-Kopfbereichen an, wodurch das Einlassventil 31 entlang dieser Hubkurven geöffnet wird. Mit anderen Worten wird zu einem späteren Zeitpunkt im Einlassprozess das Einlassventil 31 etwas angehoben und nach dem Passieren durch einen unteren Totpunkt des Einlassprozesses wird das Einlassventil 31 geschlossen, d.h., das Einlassventil 31 ist beim Start bei niedriger Temperatur in seinem Ventil-Schließzeitpunkt zeitverzögert. Damit ist das Einlassventil 31 in seinem Ventil-Schließzeitpunkt zeitverzögert, wodurch ein Niedrig-Temperaturzustand verhindert wird, der durch eine adiabatische Ausdehnung verursacht wird, wobei die Temperatur des Treibstoff-Luftgemischs während des Kompressionsprozesses an dem oberen Totpunkt ansteigt und insbesondere die Zündqualität zum Starzeitpunkt bei niedriger Temperatur verbessert ist und ebenfalls die Dauerstabilität im Leerlaufmodus danach sichergestellt werden kann.
In der dritten Ausführungsform wird nach dem Starten des Motors oder nach dem Leerlaufstatus danach, wenn die Stößelrolle 21 eine relative Bewegung in Richtung der Rotationsachse X von einem niedrigen Motordrehzahlbereich zu einem hohen Motordrehzahlbereich hin macht, der Kontaktbereich der Stößelrolle 21 relativ zu dem Nocken 13 verändert. Demnach wird auch in diesem Fall die Belastungsrichtung der Stößelrolle 21 geändert, d.h., die Belastung, die in Bewegungsrichtung auftritt, und die Belastung, die in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung auftritt, variiert in gewissem Maße. Dadurch kann eine Abnutzung der Gleitfläche von Beschleuniger-Vergabelungen 42 oder der Vergabelungsführung 47 herabgesetzt werden und die Haltbarkeit davon kann verbessert werden. Außerdem kann der Kontaktpunkt der Stößelrolle 21 in einen breiteren Bereich einer Sphäre ausgedehnt werden, wodurch die Haltbarkeit von einem Stößel verbessert werden kann.
Bei einem Aufbau des drei-dimensionalen Nockens 200 wird zum Beispiel ein Zwischenbereich in Rotationsachsenrichtung der Nocken-Kopfbereiche so gestaltet, dass er die niedrigste Anhebung aufweist, um mit einem niedrigen Motordrehzahlbereich zu korrespondieren, und beide Endbereiche korrespondieren mit einem mittleren oder einem hohen Motordrehzahlbereich. Und die eine Seite in Rotationsachsenrichtung wird zum Starten bei niedriger Temperatur verwendet, und die andere Seite wird zum Aufwärmen (bei Vollendung) verwendet, womit ein symmetrischer Aufbau in Rotationsachsenrichtung möglich ist.
Die Erfindung wurde soweit durch verschiedene Ausführungsformen erläutert, allerdings ist die Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt und Modifikationen und dergleichen können innerhalb des Umfangs der Erfindung gemacht werden.
Zum Beispiel sind das konkrete Zahlenbeispiel und dergleichen, das in den oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert wurde, nicht notwendiger Weise auf dieses beschränkt und Modifikationen können gemacht werden, wenn nötig. Ferner wurde in jedem der Ausführungsformen das Beispiel für den Fall eines Ein-Zylinder-Motor beschrieben, allerdings ist die Erfindung ebenfalls effektiv anwendbar auf Motoren mit zwei oder mehr Zylindern.
Gemäß der Erfindung wird eine kontinuierliche variable Steuerung der Ventilhubhöhe, des Betätigungswinkels und des Hub-Timings im Bezug auf einen Gaspedal-Öffnungsgrad in dieser Art der Ventiltrieb-Vorrichtung ausgeführt. In diesem Fall hat der drei-dimensionale Nocken keine Nockennase mir einem Nockenprofil mit nur einseitig steigender Form und weist zum Beispiel die Form von einer Reihe von Bergen mit einem Talbereich dazwischen auf. Wenn der Nocken und die Stößelrolle relative Bewegungen ausführen, ändert sich der Kontaktbereich der Stößelrolle. Damit ändert sich die Belastungsrichtung für die Stößelrolle, d.h., die Belastung, die in Bewegungsrichtung auftritt, und die Belastung, die Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung auftritt, variiert in gewissem Maße. Dadurch kann eine Abnutzung der Gleitfläche des Antriebssystems oder dergleichen zum Antreiben einer relativen Bewegung der Stößelrolle reduziert werden und die Haltbarkeit kann verbessert werden. Außerdem kann der Kontaktpunkt der Stößelrolle (des sphärischen Endstücks) auf einen breiteren Bereich einer Sphäre ausgedehnt werden, wodurch eine Haltbarkeit von einem Stößel verbessert werden kann. Wie oben beschreiben, wird durch Verbessern der Haltbarkeit, eine einwandfreie und weiche Betätigung für einen langen Zeitraum gewährleistet, was als Ergebnis zu einer Gewährleistung der Sicherheit beiträgt.
Die Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht beschränkend beabsichtigt und alle Änderungen, welche in die Bedeutung und den Umfang der Ähnlichkeit der Ansprüche fallen, sind somit hierin mit aufgenommen. Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne sich von dem Sinn ihrer essentiellen Charakteristiken zu entfernen.

Claims

Ventiltrieb-Vorrichtung aufweisend: einen drei-dimensionalen Nocken (13), der unzählbar viele Nockenprofile aufweist, welche kontinuierlich entlang einer Rotations-Achsenrichtung angeordnet sind, und einen Stößel (20), der einer Nockenfläche des drei-dimensionalen Nockens (13) folgt, wobei die Hub-Charakteristik von einem Ventil (30) durch relative Bewegungen des drei-dimensionalen Nockens (13) und des Stößels (20) kontinuierlich gesteuert wird, und wobei der drei-dimensionale Nocken (13) Nocken-Kopfbereiche aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie eine sanft geschwungene Randlinie im Wesendlichen entlang der Rotations-Achsenrichtung davon aufweist, und ein Teil der Randlinie zumindest einen Talbereich aufweist, sodass diese die Form von einer Reihe von Bergen annimmt.
Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Nocken-Spitzenbereich des Nocken-Kopfbereichs, der den Talbereich bildet, so versetzt ist, dass er in Richtung einer zeitverzögerten Seite im Bezug auf die Rotationsrichtung des drei-dimensionalen Nockens (13) von den anderen Nocken-Spitzenbereichen der Randlinie aus geneigt ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das eine Ende des drei-dimensionalen Nockens (13) zu einem niedrigen Motor-Drehzahlbereich korrespondiert und das andere Ende zu einem hohen Motor-Drehzahlbereich korrespondiert, und der Nocken-Kopfbereich, der den Talbereich der Randlinie bildet, einen kontinuierlichen Talbereich relativ zu den Nocken-Kopfbereichen auf beiden Seiten davon in Richtung der Rotationsachse bildet und er zu dem einen Ende des drei-dimensionalen Nockens (13) hin verlagert ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Randlinie in der Nähe des anderen Endes des drei-dimensionalen Nockens (13) einen Nocken-Spitzenbereich aufweist, der genügend höher als der Nocken-Kopfbereich ist, der den Talbereich bildet, und der so ausgebildet ist, dass er einen Kamm-Bereich aufweist, der die Höhe entlang der Rotations-Achsenrichtung beibehält.
Ventiltrieb-Vorrichtung aufweisend: einen drei-dimensionalen Nocken (13), der unzählbar viele Nockenprofile aufweist, die kontinuierlich entlang einer Rotations-Achsenrichtung angeordnet sind, und einen Stößel (20), der einer Nockenfläche des drei-dimensionalen Nockens (13) folgt, wobei die Hub-Charakteristik eines Ventils (30) durch relative Bewegungen des drei-dimensionalen Nockens (13) und des Stößels (20) kontinuierlich gesteuert wird, und wobei der drei-dimensionale Nocken (13) Nocken-Kopfbereiche aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie eine sanft geschwungene Randlinie im Wesendlichen entlang der Rotations-Achsenrichtung davon aufweist, und ein Teil der Randlinie zumindest einen Kammbereich aufweist, der relativ zu den Nocken-Kopfbereichen auf beiden Seiten entlang der Richtung der Rotationsachse hoch ist, sodass er die Form von einer Reihe von Bergen annimmt.
Ventiltrieb-Vorrichtung aufweisend: einen drei-dimensionalen Nocken (13), der unzählbar viele Nockenprofile aufweist, die kontinuierlich entlang einer Rotations-Achsenrichtung angeordnet sind, und einen Stößel (20), der einer Nockenfläche des drei-dimensionalen Nockens (13) folgt, wobei die Hub-Charakteristik eines Ventils (30) durch relative Bewegungen des drei-dimensionalen Nockens (13) und des Stößels (20) kontinuierlich gesteuert wird, und wobei der drei-dimensionale Nocken (13) Nocken-Kopfbereiche aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie eine sanft geschwungene Randlinie im Wesendlichen entlang der Rotations-Achsenrichtung davon aufweisen, und ein Teil der Randlinie zumindest einen Talbereich und zumindest einen Kammbereich aufweist, der relativ zu den Nocken-Kopfbereichen auf beiden Seiten davon entlang der Richtung der Rotationsachse hoch ist, sodass er die Form von einer Reihe von Bergen annimmt, womit der Talbereich und der Kammbereich einen kontinuierlichen Talbereich und einen Kammbereich entlang der Rotationsrichtung des drei-dimensionalen Nockens (13) bilden, sodass sie die Form eines eingeknickten Berges annehmen.
Verbrennungsmotor, der den Einlass und den Auslass mittels Einlassventilen bzw. Auslassventilen steuert, aufweisend: die Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 auf einer Einlassseite oder einer Auslassseite.