DE102006010987A1

DE102006010987A1 - Variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006010987A1
Application number: DE102006010987A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Atsugi Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-09-21
Also published as: JP4347242B2; US20060201460A1; JP2006249955A; US7401581B2

Abstract

Eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern. Die variable Ventilvorrichtung umfasst: eine Steuerwelle 32 zur Drehung; einen Ventilantriebsmechanismus 4, der für jeden Zylinder des Zylindersatzes angeordnet ist und zum Verändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils 2 von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle 32 vorgesehen ist; und einen Ventilhub-Einstellmechanismus 20, der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils 2 von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß einer Standard-Ventilhubcharakteristik angeordnet ist, die gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils 2 von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes bestimmt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine variable Ventilvorrichtung oder -system für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere auf eine variable Ventilvorrichtung, die einen Ventilhub-Einstellmechanismus zum Einstellen einer Ventilbetriebscharakteristik eines Motorventilsatzes eines Verbrennungsmotors aufweist, der unabhängig von anderen Motorventilsätzen des Motors ist.

Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2001-123809 (nachstehend als „JP 2001-123809" bezeichnet) stellt diese variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor dar. Die variable Ventilvorrichtung für die JP 2001-123809 ist für eingebaute Verbrennungsmotoren mit einer Mehrzahl von Zylindern, wie z.B. eingebaute Vier-Zylinder-Verbrennungsmotoren und Sechs-Zylinder-Verbrennungsmotoren, vorgesehen. Die variable Ventilvorrichtung der JP 2001-123809 weist üblicherweise auf: eine Antriebswelle, die sich synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen Antriebsnocken, der für jeden Zylinder vorgesehen und an der Antriebswelle exzentrisch zur Achse der Antriebswelle angeordnet ist; zwei Pendelnocken, die für jeden Zylinder und zum Öffnen und Schließen der beiden Einlassventile von jedem Zylinder vorgesehen sind; und einen mehrfach angelenkten Kraftübertragungsmechanismus, der für jeden Zylinder vorgesehen und zum Umwandeln der exzentrischen Drehbewegung des Antriebsnockens in eine Schwingbewegung der Pendelnocken geeignet ist. Der Kraftübertragungsmechanismus umfasst: einen Kipphebel, der oberhalb der Pendelnocken angeordnet und für die Pendelbewegung auf einer Steuerwelle abgestützt ist; einen Verbindungsarm, der die Antriebsnocken und einen Schwenk- bzw. Schwingbereich des Kipphebels verbindet; eine Anlenkpleuelstange, die die Pendelnocken und den anderen Schwingbereich des Kipphebels verbindet. Insbesondere ist die Steuerwelle als gerades Element ausgebildet, das sich in die Längsrichtung des Motors erstreckt, und drehbar auf den Kugellagern abgestützt ist, die auf einem oberen Ende eines Zylinderkopfes des Motors angeordnet sind. Der Steuer- bzw. Antriebsnocken ist auf der äußeren Umfangsfläche der Steuerwelle für jeden Zylinder ausgebildet, und dient als Drehachse der Schwingbewegung des Kipphebels. Wenn die Drehposition von jeder Steuernocke über die Steuerwelle durch einen Aktuator gemäß der Motorbetriebszustände geändert wird, bewegt sich die Drehachse von jedem Kipphebel, um die Hubhöhe von jedem Einlassventil zu verändern. Wie oben erstellt, weist die vorhergehende variable Ventilvorrichtung mehrere Teile einschließlich mehrerer Teile des mehrfach angelenkten Kraftübertragungsmechanismus auf. Folglich neigen Fehler beim Bearbeiten und Zusammenbauen dazu, Veränderungen in der Hubhöhe unter den Einlassventilen, insbesondere Veränderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern zu verursachen. Um dieses Problem zu lösen, umfasst die variable Ventilvorrichtung der JP 2001-123809 einen Ventilhub-Einstellmechanismus zum Durchführen einer Einstellung an der Hubhöhe von jedem Einlassventil. Der Ventilhub-Einstellmechanismus ist für jeden Ventilantriebsmechanismus mit dem oben erwähnten Kraftübertragungsmechanismus, oder für jeden Zylinder vorgesehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Wie oben erwähnt, umfasst die variable Ventilvorrichtung der JP 2001-123809 einen Ventilhub-Einstellmechanismus für jeden Ventilantriebsmechanismus oder für jeden Zylinder. Dieses beeinflusst die Herstellkosten der variablen Ventilvorrichtung nachteilig.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungs motor zu schaffen, die zum genauen Einstellen einer Ventilbetriebescharakteristik von jedem Motorventil des Motors bei niedrigen Kosten vorgesehen ist.

Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor einen Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern, wobei die variable Ventilvorrichtung Folgendes aufweist: eine Steuerwelle zur Drehung; einen Ventilantriebsmechanismus, der für jeden Zylinder des Zylindersatzes und zum Verändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle vorgesehen ist; und einen Ventilhub-Einstellmechanismus, der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß einer Standard-Ventilhubcharakteristik vorgesehen ist, die gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes bestimmt ist. Der zweite Teilsatz des Zylindersatzes kann die Ergänzung des ersten Teilsatzes des Zylindersatzes sein.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung umfasst ein Verfahren für eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern, wobei die variable Ventilvorrichtung Folgendes aufweist: eine Steuerwelle zur Drehung; einen Ventilantriebsmechanismus, der für jeden Zylinder des Zylindersatzes und zum Ändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle vorgesehen ist; und einen Ventilhub-Einstellmechanismus, der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes vorgesehen ist, wobei das Verfahren Folgendes auf weist: Bestimmen einer Standard-Ventilhubcharakteristik gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes; Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß der Standard-Ventilhubcharakteristik; und Einstellen einer Standardposition der Steuerwelle in der Weise, um die Standard-Ventilhubcharakteristik gemäß einer gewünschten Ventilhubcharakteristik zu verändern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 23. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Draufsicht eines Bereichs der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform. 2B ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung eines Ventilhub-Einstellmechanismus in der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt.
3A ist eine Seitenansicht eines Bereichs eines Ventilantriebsmechanismus ohne den Ventilhub-Einstellmechanismus in der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform. 3B ist eine Seitenansicht eines Bereichs eines Ventilantriebsmechanismus mit einem Ventilhub- Einstellmechanismus in der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Ventilhub-Einstellmechanismus der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform.
5 ist eine teilweise Abschnittsseitenansicht des Ventilhub-Einstellmechanismus der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform.
6A und 6B sind Ansichten, die aus der Richtung des Pfeiles „A" von 1 aufgenommen wurden, wobei 6A einen Ventil-schließenden Betrieb für jeden Satz der Einlassventile bei einer minimalen Ventilhubeinstellung, und 6B einen Ventil-öffnenden Betrieb für jeden Satz der Einlassventile bei der minimalen Ventilhubeinstellung darstellt.
7A und 7B sind Ansichten, die aus der Richtung des Pfeiles „A" von 1 aufgenommen wurden, wobei 7A einen Ventil-schließenden Betrieb für jeden Satz der Einlassventile bei einer maximalen Ventilhubeinstellung, und 7B einen Ventil-öffnenden Betrieb für jeden Satz der Einlassventile bei der maximalen Ventilhubeinstellung darstellt.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Ventilbetriebscharakteristiken von jedem Einlassventil darstellen, die durch die variable Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform vorgesehen sind.
9A ist eine Draufsicht eines Bereichs einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9B ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung des Ventilhub-Einstellmechanismus in der variablen Ventilvorrichtung der zweiten Ausführungsform darstellt.
10 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung der Ventilhub-Einstellmechanismen in einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung der Ventilhub-Einstellmechanismen in einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine Seitenansicht eines Bereichs einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die variable Ventilvorrichtung ein Gewichts-Einstellelement umfasst.
13 ist eine Seitenansicht eines Bereichs einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die variable Ventilvorrichtung ein Durchbiegungs-Einstellelement umfasst.
14 ist eine Draufsicht eines Bereichs einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15A ist eine Seitenansicht eines Ventilantriebsmechanismus, der am nächsten zur Vorderseite des Motors (auf der linken Seite von 14) angeordnet ist, die aus der linken Pfeilrichtung von 14 übernommen wurde. 15B ist eine Seitenansicht eines Ventilantriebsmechanismus, der in der Mitte des Motors (im Mittelpunkt von 14) angeordnet ist, die aus der linken Pfeilrichtung von 14 übernommen wurde. 15C ist eine Seitenansicht eines Ventilantriebsmechanismus, der am nächsten zur Rückseite des Motors (auf der rechten Seite von 14) angeordnet ist, die aus der rechten Pfeilrichtung von 14 übernommen wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß der beigefügten Zeichnung wird eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zum einfacheren Verständnis wird die folgende Beschreibung verschiedene, eine Richtungsangabe darstellende Ausdrücke wie rechts, links, obere, untere, zur Rechten und dergleichen, verwenden. In ähnlicher Weise sind die Zylinder fortlaufend von eins von der Vorderseite zur Rückseite des Motors nummeriert, wie in 2B dargestellt. Jedoch sind diese Ausdrücke nur in Verbindung mit der jeweiligen Zeichnung oder Zeichnungen, auf denen der entsprechende Teil oder Bereich dargestellt ist, zu verstehen. Die variable Ventilvorrichtung für jede Ausführungsform ist für Einlassventile eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors vorgesehen. In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine variable Ventilvorrichtung für einen V-Typ-Sechszylinder-Verbrennungsmotor vorgesehen. Die einen Zylindersatz darstellenden Zeichnungen umfassen drei Zylinder in einer Reihe des Motors.
Wie in 1 dargestellt, wird die variable Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform für V-Typ-Sechs-Zylinder-Verbrennungsmotoren von einem Typ erstellt, der zwei Einlassventile 2 und 2 für jeden Zylinder aufweist. Das heißt, die variable Ventilvorrichtung wird erstellt, um den Betrieb von paarweisen Einlassventilen 2 und 2 (nämlich den Motorventilen) für jeden Zylinder des Motors zu steuern bzw. zu regeln. Die Einlassventile 2 und 2 werden durch entsprechende, nicht dargestellte Ventilführungen eines Zylinderkopfes 1 (siehe 6A) gleitbeweglich geführt. Jedes Einlassventil 2 weist eine Ventilfeder 3 zum Vorspannen in eine Schließrichtung (Aufwärtsrichtung in 1), und einen Ventilstößel 16, der auf einem Schaft befestigt ist, auf. Wie nachstehend im Detail beschrieben wird, umfasst die variable Ventilvorrichtung üblicherweise einen Ventilantriebsmechanismus 4, der einen geöffneten/geschlossenen Zustand der Einlassventile 2 und 2 hervorruft, einen Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus 5, der im Ventilantriebsmechanismus 4 aufgenommen ist, um eine Ventilbetriebscharakteristik oder Hubcharakteristik zu ändern, wie z.B. eine Hubhöhe und einen Arbeitswinkel oder Wirkwinkel der Einlassventile 2 und 2, und einen Aktuator oder Antriebsmechanismus 6, der den Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus 5 antreibt, und insbesondere eine Steuerwelle 32 des Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus 5 gemäß eines Betriebszustandes des Motors dreht. Es sollte beachtet werden, dass der Arbeits- bzw. Wirkwinkel des Motorventils 2 ein Umstand entsprechend einer Zeitdauer oder Zeitspanne bezüglich des Kurbelwinkels ist, die von einem Zeitpunkt aus, wenn das Ventil 2 gerade öffnet, bis zu einem Zeitpunkt läuft, wenn das Ventil 2 gerade bei jedem Betriebszyklus des Motors geschlossen wird.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Ventilantriebsmechanismus 4: eine hohle Antriebswelle 13, die drehbeweglich auf einem oberen Bereich des Zylinderkopfes 1 durch die Kugellager 14 (siehe 6A) gehalten wird; einen Antriebsnocken 15 für jeden Zylinder, der durch einen Befestigungsstift oder dergleichen an der Antriebswelle befestigt ist, um sich damit zu drehen; eine Pendelnockeneinrichtung 17 für jeden Zylinder, die einstückig auf einer zylindrischen Nockenwelle 18 befestigt ist, die auf einer Antriebswelle 13 drehbeweglich angeordnet ist und in Gleitkontakt mit den Ventilstößeln 16 und 16 der Einlassventile 2 und 2 betrieben wird, um einen Öffnen/Schließen-Betrieb der Einlassventile 2 und 2 einzulei ten; und einen Kraftübertragungsmechanismus, der zwischen dem Antriebsnocken 15 und der Pendelnockeneinrichtung 17 angeordnet ist, um ein Drehmoment des Antriebsnockens 15 zur Pendelnockeneinrichtung 17 zu übertragen. Infolge einer nachstehend erwähnten Verbindungsanordnung des Kraftübertragungsmechanismus wird die exzentrische Drehbewegung des Antriebsnockens 5 tatsächlich in eine Pendelbewegung oder Kippbewegung der Pendelnockeneinrichtung 17 umgewandelt.
Wie in 2A dargestellt, erstreckt sich die Antriebswelle 13 entlang der Längsachse des Motors. Die Antriebswelle 13 umfasst ein Ende, an dem ein Drehmoment von einer Kurbelwelle des Motors durch ein angetriebenes Kettenzahnrad 7, das am Ende der Antriebswelle 13 befestigt ist, aufgebracht wird, und eine Steuerkette, die um das angetriebene Kettenzahnrad 7 und die Kurbelwelle herum angeordnet ist. Das heißt, die Antriebswelle 13 wird durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben oder gedreht. Normalerweise ist ein nicht dargestellter Betriebsphasen-Änderungsmechanismus zwischen der Kurbelwelle und der Antriebswelle 13 zum Ändern oder Steuern/Regeln einer Betriebsphase der Antriebswelle 13 gemäß der Kurbelwelle des Motors angeordnet. Die Drehrichtung der Antriebswelle 13 wird durch den gebogenen Pfeil in 1 dargestellt. Die Antriebswelle 13 umfasst eine Ölleitung bzw. einen Ölkanal 13a, der sich entlang der Längsachse erstreckt, und eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen, die sich in der radialen Richtung vom Ölkanal 13a erstrecken. Das Schmieröl wird dem Ölkanal 13a von einer nicht dargestellten Hauptölverteilung, und durch die Verbindungsöffnungen den Kugellagern für die Nockenwelle 18 der Pendelnockeneinrichtung 17 zugeführt.
Wie in 6A dargestellt, umfasst jedes Kugellager 14 eine Haupthalterung 14a, die auf das obere Ende des Zylinderkopfes 1 befestigt ist, um die Antriebswelle 13 über die Nockenwelle 18 drehbar abzustützen, eine Subhalterung 14b, die auf dem oberen Ende der Haupthalterung 14a befestigt ist, um eine nachstehend erwähnte Steuerwelle 32 drehbar abzustützen, und ein Paar Verbindungsbolzen 14c und 14c, die sowohl durch die Subhalterung 14b als auch die Haupthalterung 14a hindurchgehen, um diese Halterungen 14b und 14a fest mit dem Zylinderkopf 1 zu verbinden.
Wie in 6A dargestellt, ist der Antriebsnocken 15 eine ringförmige Scheibe, die eine Mittelachse „Y" aufweist, die von einer Mittelachse „X" der Antriebswelle 13 versetzt oder exzentrisch ist. Insbesondere weist die ringförmige Scheibe 15 an einem exzentrischen Bereich eine ringförmige Öffnung auf, durch die die Antriebswelle 13 hindurchgeht. Für die integrale Drehung des Antriebsnockens 15 mit der Antriebswelle 13 wird die Antriebswelle 13 an der ringförmigen Öffnung des Antriebsnockens 15 durch Presspassung oder dergleichen angeordnet. Jeder Antriebsnocken 15 ist in dieser Weise angeordnet, um die Ventilstößel 16 und 16 nicht störend zu beeinflussen, wie in 1 dargestellt.
Die Pendelnockeneinrichtung 17 ist einstückig aus Stahl gebildet und auf der Antriebswelle 13 schwenkbar abgestützt. Die Pendelnockeneinrichtung umfasst eine Nockenwelle 18, ein Paar Pendelnocken 19 und 19. Die Nockenwelle 18 ist zylindrisch geformt und auf der äußeren Umfangsfläche 13a der Antriebswelle 13 drehbar angeordnet. Die Nockenwelle 18 weist einen eine Einsetzöffnung 18a definierenden Bereich, durch den die Antriebswelle 13 hindurchgeht, und einen Wellenzapfen 18b an einer im Wesentlichen mittleren Position in der äußeren Umfangsfläche auf, der auf der Haupthalterung 14a drehbar abgestützt ist. Jeder Pendelnocken 19 weist einen üblicherweise dreieckigen Querschnitt mit einem Nockennasenbereich 19a, der sich radial erstreckt, und eine Nockenfläche 19b an seiner Unterseite auf. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, umfasst die Nockenfläche 19b von jedem Pendelnocken 19 ein Basisgelenkteil, das sich um die zylindrische Außenfläche der Nockenwelle 18 erstreckt, einen Ballenteil, der sich vom Basisgelenkteil zum Nockennasenbereich 19a erstreckt, und einen Hubteil, der sich vom Ballenteil bis zu einem maximalen Hubpunkt erstreckt, der am Vorderende des Nockennasenbereichs 19a definiert ist. Das heißt, beim Betriebsablauf sind diese Teile der Nockenfläche 19b in Gleitkontakt mit einer oberen Fläche des entsprechenden Ventilstößels 16 in Betrieb, wodurch der Öffnen/Schließen-Betrieb des entsprechenden Einlassventils 2 gemäß einer Schwingbewegung des Pendelnockens 19 hervorgerufen wird. Die Nockenfläche 19b von jedem Pendelnocken 19 wird mit einem hochfrequenten Abschreckverfahren bearbeitet. Wie in 1 dargestellt, ist der Nockennasenbereich 19a von einer der Pendelnocken 19 und 19 mit einem Endbereich einer nachstehend angeführten Anlenkpleuelstange 25 mit einem Drehstift 28 verbunden, während jeder Pendelnocken 19 an seiner Oberfläche eine sich radial erstreckende schmale Lamelle bzw. Rippe 31 aufweist, die die Steifigkeit des Pendelnockens 19 gegen eine durch die Schwingbewegung der Anlenkpleuelstange 25 und die Vorspannkraft der Ventilfeder 3 hervorgerufene große Last sicherstellt.
Wie in den 1, 2, 3, 6A und 6B dargestellt, umfasst der Kraftübertragungsmechanismus einen Kipphebel 23, der um die Steuerwelle 32, die oberhalb der Antriebswelle 13 positioniert ist, schwenkbar angeordnet ist, einen Verbindungsarm 24, der einen ersten Schwing- bzw. Schwenkbereich 23a des Kipphebels 23 mit dem Antriebsnocken 15 schwenkbar verbindet, und eine Anlenkpleuelstange 25, die einen zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 mit dem Pendelnocken 19 schwenkbar verbindet. Wie in 4 dargestellt, weist der Kipphebel 23 an seinem Mittelbereich eine zylindrische Bohrung 23c auf, in der ein nachstehend angeführter Steuer- bzw. Antriebsnocken 33 drehbar angeordnet ist. Der erste Schwenkbereich 23a des Kipp hebels 23 weist einen Drehstift 26 auf, durch den der Kipphebel 23 mit einem radial hervorspringenden Armbereich 24b des Verbindungsarms 24 schwenkbar verbunden ist. Der zweite Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 weist einen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 auf, der mit einem Ende der Anlenkpleuelstange 25 schwenkbar verbunden ist, wobei der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 zum Einstellen der Hubhöhe von jedem Einlassventil 2 dient. Die ersten und zweiten Schwenkbereiche 23a und 23b des Kipphebels 23 erstrecken sich von den entgegengesetzten Endbereichen des gebohrten Mittelbereichs des Kipphebels 23 radial nach außen. Wie in 6A dargestellt, umfasst der Verbindungsarm 24 einen ringförmigen Basisbereich 24a, der darin den Antriebsnocken 15 drehbar aufnimmt, und den radial hervorspringenden Armbereich 24b, der mit dem ersten Schwenkbereich 23a des Kipphebels 23 durch den Drehstift 26 schwenkbar verbunden ist. Wie am besten in 6A dargestellt, ist die Antriebspleuelstange 25 ein gebogenes Verbindungselement, das ein oberes Ende 25a, das mit dem zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 durch den Drehstift 27 schwenkbar verbunden ist, und ein unteres Ende 25b aufweist, das mit dem Nockennasenbereich 19a des Pendelnockens 19 durch einen Drehstift 28 schwenkbar verbunden ist. Insbesondere ist die Anlenkpleuelstange 25 mit dem zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 durch den Drehstift 27 und den Ventilhub-Einstellmechanismus 20 verbunden.
Wie in den 1, 4 und 5 dargestellt, umfasst der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 einen Verbindungsbereich 21 des Kipphebels 23, ein Einstell-Distanzstück 30, einen Drehstift 27, und eine Befestigungsschraube 22. Der Verbindungsbereich 21 weist eine üblicherweise rechtwinklige Parallelepipedform auf, die einstückig im zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 ausgebildet ist. Der Verbindungsbereich 21 des Kipphebels 23 umfasst ein Schraubenloch 21a, eine Stifteinsetzöffnung 21b, und eine Distanzstück-Einsetzöffnung 21c.
Das Schraubenloch 21a erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Schwerkraftrichtung, und weist eine Öffnung in der Oberfläche des Verbindungsbereichs 21 auf, um die Befestigungsschraube 22 von oben aufzunehmen. Die Stifteinsetzöffnung 21b erstreckt sich parallel mit der Achse der Abstützbohrung 23c, nämlich entlang der normalen Richtung zur Längsrichtung des Schraubenloches 21a, und weist eine Öffnung in jeder Seitenfläche des Verbindungsbereichs 21 des Kipphebels 23 auf, um den Drehstift 27 aufzunehmen. Die Distanzstück-Einsetzöffnung 21c weist eine Öffnung in der Außenfläche des Verbindungsbereichs 21 des Kipphebels 23 auf, die sich zur Achse der Abstützöffnung 23c in der Richtung erstreckt, die normal zur Längsachse des Schraubenloches 21a und zur Längsachse der Stifteinsetzöffnung 21b ist. Die Befestigungsschraube 22 weist einen hexagonalen Kopf 22a, und einen gewindeten Schaft 22b auf. Die Spitze des Schafts 22b ist in der Form einer flachen Oberfläche ausgebildet. Der Drehstift 27 weist einen flanschähnlichen Kopf 27a und einen Schaft 27b auf. Der Schaft 27b des Drehstiftes 27 weist einen flachen Bereich 27c auf, der zum Kontakt mit der Spitze der Befestigungsschraube 22 vorgesehen ist. Der Kopf 27a des Drehstiftes 27 weist einen abgeflachten Bereich 27d auf, der in der gleichen ringförmigen Position wie der flache Bereich 27c über der Längsachse des Schaftes 27b ist. Der abgeflachte Bereich 27d des Drehstiftes 27 dient zum genauen Positionieren des Drehstiftes 27 in der Weise, dass der flache Bereich 27c der Öffnung des Schraubenloches 21a gegenüberliegt. Die Stifteinsetzöffnung 21b weist einen ellipsenähnlich geformten Bereich auf, der sich entlang der Längsachse des Schraubenloches 21a erstreckt, so dass der Drehstift 27 entlang der Längsachse des Schraubenloches 21a in der Stifteinsetzöffnung 21b in der Ventilhubeinstellung beweglich ist. Die Distanzstück-Einsetzöffnung 21c ist in der Form eines Zylinders mit einem flachen Boden ausgebildet. Das unterste Ende der Öffnung der Distanzstück-Einsetzöffnung 21c ist tiefer als das der Stifteinsetzöffnung 21b angeordnet. Das Einstell-Distanzstück 30 ist ein Stift mit einem halbrunden Querschnitt, nämlich mit einer flachen Oberfläche 30a und einer unteren zylindrischen Fläche, die zum Kontakt mit der unteren Fläche der Distanzstück-Einsetzöffnung 21c geeignet ist. In einem eingesetzten Endbereich des Einstell-Distanzstückes 30 ist eine konkave Fläche 30b in der Oberfläche 30a ausgebildet, die zum Boden-Boden-Kontakt mit der zylindrischen unteren Fläche des Schaftes 27b des Drehstiftes 27 vorgesehen ist. Die längslaufende Länge des Einstell-Distanzstücks 30 ist größer als die Tiefe der Distanzstück-Einsetzöffnung 21c, wobei ein nicht eingesetzter Bereich des Einstell-Distanzstücks 30 vorgesehen ist, um das Ersetzen derselben mit einem anderen Einstell-Distanzstück zu ermöglichen. Verschiedene Arten von Einstell-Distanzstücken 30 werden im Voraus erstellt, die sich in der Tiefe der konkaven Fläche 30b unterscheiden.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus 5 die Steuerwelle 32, die sich parallel mit der Antriebswelle 13 erstreckt und durch die Kugellager 14 (siehe 6A) drehbar gehalten wird, und einen Steuernocken 33 für jeden Zylinder, der an der Steuerwelle 32 befestigt ist, um sich damit zu drehen. Wie oben angeführt, ist die Steuerwelle 33 drehbar in der Abstützbohrung 23c angeordnet, die im Mittelbereich des Kipphebels 23 vorgesehen ist. Das heißt, der Steuernocken 33 dient als Drehachse des Kipphebels 23. Wie oben angeführt und in den 1, 2A und 6A dargestellt, wird die Steuerwelle 32 drehbar zwischen der Haupthalterung 14a und der Subhalterung 14b von jedem Kugellager 14, das fest auf dem Zylinderkopf 1 befestigt ist, gehalten. Wie in 6A dargestellt, ist der Steuernocken 33 eine ringförmige Scheibe, die eine Mittelachse „P2" aufweist, die von einer Mittelachse „P1" der Steuerwelle 32 versetzt oder exzentrisch ist. Insbesondere weist die ringförmige Scheibe 33 an ihrem exzentrischen Bereich eine ringförmige Öffnung auf, durch die die Steuerwelle 32 hindurchgeht. Für die integrierte Drehung des Steuernockens 33 mit der Steuerwelle 32 wird die Steuerwelle 32 an der ringförmigen Öffnung des Steuernockens 33 durch Presspassung oder dergleichen angeordnet.
Wie in den 1 bis 3B dargestellt, ist der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für jeden Kipphebel 23 der beiden Ventilantriebsmechanismen 4 vorgesehen, die am nächsten zu den Enden der Steuerwelle 32 angeordnet sind. Andererseits ist der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für den Ventilantriebsmechanismus 4 vorgesehen, der in der Mitte der Steuerwelle 32 angeordnet ist. Es sollte beachtet werden, dass der Vollkreis einen Zylinder mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 anzeigt, während der unausgefüllte Kreis einen Zylinder ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20 in 2B bezeichnet.
Das Folgende beschreibt detailliert den Antriebsmechanismus 6 gemäss 1. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Antriebsmechanismus 6 üblicherweise ein nicht dargestelltes Gehäuse, einen Elektromotor 35, der mit einem axialen Ende des Gehäuses verbunden ist, und einen Übertragungsmechanismus 36 vom Kugelumlaufspindel-Typ, der im Gehäuse zum Übertragen eines Drehmoments des Elektromotors 35 zur Steuerwelle 32 angeordnet ist, während die Drehzahl reduziert wird. Der Elektromotor 35 ist ein proportionaler Gleichstrommotortyp, der ein zylindrisches Gehäuse 37 umfasst, das einen rechtwinkligen Endbereich aufweist, der mit dem offenen Ende des Gehäuses fest verbunden ist, um dieses abzudecken. Der Elektromotor 35 wird durch eine Steuer/Regeleinheit 38 gesteuert bzw. geregelt. Das heißt, die Steuer/Regeleinheit 38 verarbeitet die ihr zugesandten verschiedenen Informationssignale, und sendet ein Befehlssignal zum Elektromotor 35. Diese Informationssignale sind z.B. Signale von einem Kurbelwinkelsensor 39, einem Luftmengenmesser 40, einem Motor-Kühlmitteltemperatursensor 41, und einem Potentiometer 42 zum Erfassen einer Drehposition der Steuerwelle 32. Durch Verarbeiten dieser Informationssig nale erhält die Steuer/Regeleinheit 38 einen aktuellen Betriebszustand des Motors, und sendet ein Befehlssignal an den Elektromotor 35 gemäß des erhaltenen Betriebszustandes des Motors. Der Übertragungsmechanismus 36 vom Kugelumlaufspindel-Typ umfasst üblicherweise eine Kugelumlaufspindelwelle 43, die sich axial im Gehäuse erstreckt, um mit der Ausgangswelle des Elektromotors 35 koaxial verbunden zu werden, eine Spindelmutter 44, die über der Kugelumlaufspindelwelle 43 angeordnet ist, um mit dieser betriebsfähig in Eingriff zu sein, ein Hebelarmelement 45, das an einem Ende der Steuerwelle 32 befestigt ist, um sich radial zu erstrecken, und ein durchgangsförmiges Verbindungselement 46, das schwenkbar das Hebelarmelement 45 und die Spindelmutter 44 verbindet. Das Hebelarmelement 45 und das Verbindungselement 46 bilden so einen Übertragungsmechanismus. Die Spindelmutter 44 steht mit der Kugelumlaufspindelwelle 43 in Eingriff, so dass die Drehung der Kugelumlaufspindelwelle 43 um ihre Achse eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Spindelmutter 44 entlang der Kugelumlaufspindelwelle 43 hervorruft.
Das Folgende beschreibt den Betrieb von jedem Antriebsmechanismus 4 zum Steuern/Regeln der Hubhöhe von jedem Einlassventil 2 gemäß der 6A bis 8. Als erstes wird ein Fall erörtert, bei dem der zugeordnete Motor bei niedrigen Drehzahlen betrieben wird, wie z.B. im Leerlauf. In diesem Fall wird der Elektromotor 35 gemäß eines Befehlssignals, das von der Steuer/Regeleinheit 38 ausgesandt wird, betrieben. Anschließend wird ein durch den Elektromotor 35 erzeugtes Drehmoment zur Kugelumlaufspindelwelle 43 übertragen, um diese zu drehen. Damit wird die Spindelmutter 44 axial zum Elektromotor 35 entlang der Kugelumlaufspindelwelle 43 bewegt, um den umlaufenden Kugeln zu ermöglichen, innerhalb und entlang eines Durchgangs zu laufen, der durch und zwischen einem spiralförmigen Gewinde der Spindelmutter und einem spiralförmigen Gewinde der Kugelumlaufspindelwelle definiert ist. Während der Bewegung der Spindelmutter 44 auf der Kugelumlaufspindelwelle 43, werden das Hebelarmelement 45 und somit die Steuerwelle 32 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wobei sich der in den 7A und 7B dargestellte Zustand in den in den 6A und 6B dargestellten Zustand verändert. Danach wird der Steuernocken 33, der an der Steuerwelle 32 befestigt ist, gegen den Uhrzeigersinn um die Achse „P1" der Steuerwelle 32 gedreht, wobei der dickste Nockenteil aufwärts weg von der Antriebswelle 13 bewegt wird, und schließlich nimmt der Steuernocken 33 die winkelförmige Position ein, wie in diesen Zeichnungen dargestellt. Mit anderen Worten nimmt die gesamte Anordnung des Kipphebels 23 in diesem Fall eine relativ hohe Position ein. Wie in 6A dargestellt, ist somit unter dieser Bedingung die höchste Position, die durch den Drehstift 27, der zwischen dem zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 und dem oberen Ende 25a der Anlenkpleuelstange 25 angeordnet ist, eingenommen werden kann, eine erste Position, die fern von der Antriebswelle 13 liegt. Das heißt, wie in den 6A und 6B dargestellt, dass die Anlenkpleuelstange 25 und somit der Pendelnocken 19 gezwungen werden, an einer Position, die vom Ventilstößel 16 entfernt liegt, in Betrieb zu sein. Wenn aufgrund der Drehung der Antriebswelle 13 folglich der Antriebsnocken 15 im ringförmigen Basisbereich 24a des Verbindungsarms 24 gedreht wird, wird der Kipphebel 23 gezwungen, die Anlenkpleuelstange 25 und den Pendelnocken 19 an dieser Position, die vom Ventilstößel 16 entfernt liegt, hin- und hergehend zu schwenken. Das heißt, wie in 6B und dem Diagramm von 8 dargestellt, der Ventilhub stellt unter dieser Bedingung die minimale Ventilhubhöhe „L1" dar, der eine verzögerte Öffnungs-Zeitvorgabe bzw. -Timing der Einlassventile 2 und 2 hervorruft, wodurch die Überlappungsperiode mit den zugeordneten Auslassventilen minimiert wird. Wie oben erwähnt, ändert sich der Umwandlungszustand des Kraftübertragungsmechanismus gemäß der Drehposition der Steuerwelle 32. Somit werden ein verbesserter Kraftstoffverbrauch und ein stabiles Laufen des Motors unter dieser niedrigen Drehzahlbedingung des Motors erhalten. In 8 bezeichnet der Bezug „BDC" einen unteren Totpunkt und der Bezug „TDC" einen oberen Totpunkt.
Wenn andererseits der Motor einem hohen Drehzahlbetrieb unterzogen wird, steuert die Steuer/Regeleinheit 38 den Elektromotor 35, um in umgekehrter Richtung zu laufen. Daraufhin wird die Spindelmutter 44 auf und entlang der Kugelumlaufspindelwelle 43 bewegt. Das heißt, die Spindelmutter 44 wird vom Elektromotor 35 wegbewegt, um den umlaufenden Kugeln zu ermöglichen, innerhalb und entlang des Durchgangs zu laufen, der durch und zwischen dem spiralförmigen Gewinde der Spindelmutter 44 und dem spiralförmigen Gewinde der Kugelumlaufspindelwelle 42 definiert ist. Folglich werden das Hebelarmelement 45 und somit die Steuerwelle 32 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei sich der in den 6A und 6B dargestellte Zustand in den in den 7A und 7B dargestellten Zustand ändert. Daraufhin wird der Steuernocken 33 im Uhrzeigersinn um die Achse „P1" der Steuerwelle 32 gedreht, wobei der dickste Nockenteil abwärts zur Antriebswelle 13 bewegt wird, und schließlich nimmt der Steuernocken 33 die winkelförmige Position ein, wie in den 7A und 7B dargestellt. Mit anderen Worten nimmt die gesamte Anordnung des Kipphebels 23 in diesem Fall eine relativ niedrige Position ein. Wie in 7A dargestellt, ist unter dieser Bedingung somit die höchste Position, die durch den Drehstift 27 eingenommen werden kann, eine zweite Position, die nahe der Antriebswelle 13 ist, im Vergleich zur oben erwähnten ersten Position. Das heißt, wie in den 7A und 7B dargestellt, dass die Anlenkpleuelstange 25 und somit der Pendelnocken 19 gezwungen werden, an einer Position nahe des Ventilstößels 16 in Betrieb zu sein. Wenn aufgrund der Drehung der Antriebswelle 13 folglich der Antriebsnocken 15 im ringförmigen Basisbereich 24a des Verbindungsarms 24 gedreht wird, wird der Kipphebel 23 gezwungen, die Anlenkpleuelstange 25 und den Pendelnocken 19 an dieser Position nahe des Ventilstößels 16 hin- und hergehend zu schwenken. Das heißt, wie in den 7B und dem Diagramm von 8 dargestellt, der Ventilhub stellt unter dieser Bedingung die maximale Ventilhubhöhe „L2" dar. Wie im Diagramm von 8 dargestellt, wird das Schliess-Timing von jedem Einlassventil 2 gemäß eines Vorrückens des Öffnen-Timings verzögert. Das heißt, der Arbeitswinkel wird vergrößert. Somit wird die Ansaugluft-Zufuhreffizienz erhöht und somit wird eine ausreichende Motorleistung bei diesem hohen Drehzahlzustand erreicht.
Das Folgende beschreibt ein Verfahren zum Einstellen der Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 der ersten und dritten Zylinder mittels jeden Ventilhub-Einstellmechanismus' 20 durch Montage der Teile der variablen Ventilvorrichtung. Zuerst wird die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 von jedem Zylinder in einer minimalen Ventilhubeinstellung überprüft oder gemessen, nachdem die Komponenten, wie z.B. die Antriebswelle 13, der Ventilantriebsmechanismus 4, und der Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus 5, über die Kugellager 14 bis zum Zylinderkopf 1, montiert wurden. Eine Standard-Ventilhubhöhe wird auf die minimale Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4 eingestellt, der am nächsten zu einem Mittelbereich der Steuerwelle 32 angeordnet ist. Gemäß dieser Standard-Ventilhubhöhe werden die Ventilhub-Einstellmechanismen 20 und 20 für den ersten und dritten Zylinder # 1 und # 3 eingestellt. Zuerst wird die Anlenkpleuelstange 25 in der Weise angehoben, dass der obere Endbereich 25a der Anlenkpleuelstange 25 nahe dem Verbindungsbereich 21 des zweiten Schwenkbereichs 23b des Kipphebels 23 angeordnet wird. Wie in den 4 und 5 dargestellt, wird danach das Einstell-Distanzstück 30 in die Distanzstück-Einsetzöffnung 21c, und der Schaft 27b des Drehstiftes 27 sowohl in die Stifteinsetzöffnung der Anlenkpleuelstange 25 als auch in die Stifteinsetzöffnung 21b des Verbindungsbereichs 21 des Kipphebels 23 eingesetzt, wobei die zylindrische untere Fläche des Drehstiftes 27 die konkave Fläche 30b des Einstell-Distanzsstückes 30 einpasst. Danach wird die Befestigungsschraube 22 in das Schraubenloch 21a geschraubt, um mit dem flachen Bereich 27c des Drehstiftes 27 in Kontakt zu sein, und der Kopf 22a der Befestigungsschraube 22 wird mittels eines Werkzeugs, wie z.B. einem Schraubenschlüssel, befestigt. Folglich wird der Drehstift 27 zum Einstell-Distanzstück 30 gedrückt, um das Einstell-Distanzstück 30 zwischen Drehstift 27 und der inneren Fläche der Distanzstück-Einsetzöffnung 21c zu halten. In dieser Anordnung wird die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 gemessen. Wenn die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, wird der obige Montagevorgang nochmals durchgeführt, wobei das Einstell-Distanzstück 30 durch ein weiteres mit einer geeigneten Dicke ersetzt wird. Insbesondere wird die Befestigungsschraube 22 gelöst, um sich nach oben zu bewegen, der Drehstift 27 aufwärts in die Stifteinsetzöffnung 21b angehoben, und das Einstell-Distanzstück 30 mit dem ergriffenen, nicht eingesetzten Bereich zurückgezogen. In diesem Zustand wird ein weiteres Einstell-Distanzstück 30 in die Distanzstück-Einsetzöffnung 21c eingeführt und mittels der Befestigungsschraube 22 befestigt. In dieser zweiten Anordnung wird der Drehstift 27 in einer Aufwärts- oder Abwärtsposition in der Befestigungsschraube 22 bezüglich der Position in der ersten Anordnung gemäß der Differenz in der Dicke zwischen dem ersten Einstell-Distanzstück 30 und dem zweiten Einstell-Distanzstück 30 angeordnet. Die Positionsänderung des Drehstiftes 27 in der Stifteinsetzöffnung 21b ruft eine äquivalente Änderung in der Länge der Anlenkpleuelstange 25 hervor, um die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 von jedem Zylinder in einem einheitlichen und optimalen Bereich einzustellen.
Wenn die minimale Ventilhubhöhe des zentralen Ventilantriebsmechanismus' oder des nicht einstellbaren Ventilantriebsmechanismus' 4 als Standard-Ventilhubhöhe von einem ge wünschten Ventilhub abweicht, wird eine Anfangsposition oder Referenzposition der Steuerwelle 32 eingestellt, um die Standard-Ventilhubhöhe zu korrigieren.
Das Folgende beschreibt Vorteile und Wirkungen, die durch die oben beschriebene variable Ventilvorrichtung hervorgerufen werden. Weil der oben erwähnte Ventilhub-Einstellvorgang mit dem Festhalten des Drehstiftes 27 in der Stifteinsetzöffnung 21b ausgeführt wurde, wird zuerst der Ventilhub-Einstellvorgang durch Einführen und Entfernen des Einstell-Distanzstückes 30 durch die Distanzstück-Einsetzöffnung 21c entlang der lateralen Richtung des Motors und durch Befestigen und Lösen der Befestigungsschraube 22 durch das Schraubenloch 21a von oben in Richtung der Schwerkraft leicht ausgeführt. Das heißt, der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 wird angeordnet, um von einer oberen Öffnung des Zylinderkopfes 1 zugänglich zu sein. Die Änderung in der Dicke des Einstell-Distanzstückes 30 ruft eine äquivalente Änderung in der Länge der Anlenkpleuelstange 25 hervor, um die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 von jedem Zylinder mit einem gewünschten optimalen Wert einzustellen. Weil die konkave Fläche 30b des Einstell-Distanzstückes 30 in Boden-Boden-Kontakt mit dem Drehstift 27 ist, bleibt zweitens der Kontaktdruck zwischen dem Einstell-Distanzstück 30 und dem Drehstift 27 klein, auch wenn eine Last vom Drehstift 27 auf das Einstell-Distanzstück 30 aufgebracht wird. Dieses verhindert, dass die Kontaktflächen des Drehstiftes 27 und des Einstell-Distanzstückes 30 infolge einer großen, vom Drehstift 27 aufgebrachten Last verformt werden, was zu einer Loslösung zwischen dem Drehstift 27 und dem Einstell-Distanzstück 30 führt. Weil das Einstell-Distanzstück 30 eine konkave Fläche 30b umfasst, um den Drehstift 27 anzupassen, ist es drittens für den Drehstift 27 nicht notwendig, eine konkave Fläche in seiner äußeren Umfangsfläche aufzuweisen. Dieses stellt sicher, dass die Steifigkeit des Drehstiftes 27 groß genug ist.
Weil die Befestigungsschraube 22 zum Befestigen sowohl des Drehstiftes 27 als auch des Einstell-Distanzstückes 30 dient, wird viertens die Montage und Demontage des Ventilhub-Einstellmechanismus' 20 erleichtert. Weil die flache Spitze des Befestigungsschraube 22 zum Boden-Boden-Kontakt mit dem flachen Bereich 27c des Drehstiftes 27 geeignet ist, bleibt fünftens der Kontaktdruck zwischen der Befestigungsschraube 22 und dem Drehstift 27 klein, auch wenn eine Last vom Drehstift 27 auf die Befestigungsschraube 22 aufgebracht wird. Dieses verhindert, dass die Kontaktflächen des Drehstiftes 27 und der Befestigungsschraube 22 infolge einer großen, vom Drehstift 27 aufgebrachten Last verformt werden, was zum Löslösen zwischen dem Drehstift 27 und der Befestigungsschraube 22 führt. An welcher Drehposition auch immer die Befestigungsschraube 22 in den Pendelnocken 19 eingeführt wird, kann sechstens die Spitze der Befestigungsschraube 22 in Boden-Boden-Kontakt mit dem flachen Bereich 27c des Drehstiftes 2.7 sein. Weil der Drehstift 27 den abgeflachten Bereich 27d im Kopf 27a umfasst, kann siebtens der flache Bereich 27c des Drehstiftes 27 in einer normalen Position zur Längsachse des Schraubenloches 21a bezüglich des abgeflachten Bereichs 27d des Drehstiftes 27 sein. Somit kann die flache Spitze der Befestigungsschraube 22 immer genau in Boden-Boden-Kontakt mit dem flachen Bereich 27c des Drehstiftes 27 angeordnet werden. Weil der Ventilhub-Einstellmechanismus nicht für den zentralen Ventilantriebsmechanismus 4, wie oben erwähnt, vorgesehen ist, werden achtens die Herstellkosten der variablen Ventilvorrichtung reduziert oder minimiert im Vergleich zu einem Fall, bei dem jeder Ventilantriebsmechanismus 4 einen Ventilhub-Einstellmechanismus aufweist. Wie in 2B dargestellt, beeinflusst die Neigung der Steuerwelle 32 die Hubhöhe von jedem Einlassventil 2, um Änderungen in der Hubhöhe unter den Einlassventilen 2 erzeugen. Folglich neigt die Ventilhubhöhe der Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 für den ersten und dritten Zylinder # 1 und # 3 dazu, vom Durchschnittswert entfernt zu sein, während die Ven tilhubhöhe des zentralen Ventilantriebsmechanismus 4 dazu neigt, nahe dem Durchschnittswert zu sein. Weil der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nur für die Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 für den ersten und dritten Zylinder # 1 und # 3 vorgesehen ist, werden die Herstellkosten reduziert. Weil die minimale Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 von jedem der Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 für den ersten und dritten Zylinder # 1 und # 3 gemäß der Standard-Ventilhubhöhe, die die Ventilhubhöhe des zentralen Ventilantriebsmechanismus 4 ist, mittels des Ventilhub-Einstellmechanismus 20 eingestellt wird, werden neuntens die Änderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern reduziert oder minimiert. Obwohl die Antriebswelle 13 großen, durch die Ventilfedern 3 und 3 durch die Pendelnockeneinrichtung 17 aufgebrachten Kräften unterliegt, so dass es möglich ist, dass die Antriebswelle 13 gebogen- wird, kann zehntens die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 genau eingestellt werden, weil die Antriebswelle 13 als gemeinsame Welle zum Abstützen der Pendelnockeneinrichtungen 17 für die Schwingbewegung dient und die Ventilhub-Einstellmechanismen 20 auf beiden Seiten der Antriebswelle 13 befestigt sind.
Die 9A bis 11 stellen eine zweite, dritte und vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Anordnung der Ventilhub-Einstellmechanismen 20 auf der Basis der variablen Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform verändert ist.
Die 9A und 9B stellen eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die variable Ventilvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist für einen V-Typ-8 Zylinder-Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Zeichnungen stellen einen Zylindersatz mit vier Zylindern in einer Reihe des Motors dar. Wie in 9A dargestellt, ist der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für jeden der beiden Ventilan triebsmechanismen 4 und 4 des ersten und vierten Zylinders # 1 und # 4 vorgesehen, die am nächsten zum vorderen und hinteren Ende der Steuerwelle 32 sind, während der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für die beiden Ventilantriebsmechanismen 4 des zweiten und dritten Zylinders # 2 und # 3, die am nächsten zu einem Mittelbereich der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen ist. Wie in 9B dargestellt, beeinflusst die Durchbiegung der Steuerwelle 32 die Hubhöhe von jedem Einlassventil 2, um Änderungen in der Hubhöhe unter den Einlassventilen 2 zu erzeugen. Folglich neigt die Ventilhubhöhe der Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 für den ersten und vierten Zylinder # 1 und # 4 dazu, vom Durchschnittswert entfernt zu sein, während die Ventilhubhöhen der zentralen Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 dazu neigen, nahe dem Durchschnittswert zu sein. Weil der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nur für die Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 für den ersten und vierten Zylinder # 1 und # 4 vorgesehen sind, werden die Herstellkosten in der zweiten Ausführungsform reduziert; während die Änderungen bei der Ventilhubhöhe unter den Zylindern verringert wird. In der zweiten Ausführungsform wird die Ventilhubhöhe von jedem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 des ersten und vierten Zylinders # 1 und # 4 gemäß einer Standard-Ventilhubhöhe, d.h. der Durchschnittswert (oder ein Zwischenwert) der Ventilhubhöhen der beiden Ventilantriebsmechanismen 4 des zweiten und dritten Zylinders # 2 und # 3, eingestellt. Dieses gleicht die Änderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern aus.
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung der Ventilhub-Einstellmechanismen in einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die variable Ventilvorrichtung der dritten Ausführungsform ist für einen V-Typ-10-Zylinder-Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Zeichnungen stellen einen Zylindersatz mit 5 Zylindern in ei ner Reihe des Motors dar. Wie in 10 dargestellt, ist der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für jeden der vier Ventilantriebsmechanismen 4 des ersten, zweiten, vierten und fünften Zylinder # 1, # 2, # 4 und # 5, die näher an dem vorderen und hinteren Ende der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen, während der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für den Ventilantriebsmechanismus 4 des dritten Zylinders # 3, der in der Mitte der Steuerwelle 32 angeordnet ist, vorgesehen ist. Wie in 10 dargestellt, beeinflusst die Biegung der Steuerwelle 32 die Hubhöhe von jedem Einlassventil 2, um Veränderungen in der Hubhöhe unter den Einlassventilen 2 zu erzeugen. Folglich neigt die Ventilhubhöhe der Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 der ersten und fünften Zylinder # 1 und # 5 dazu, vom Durchschnittswert entfernt zu sein, während die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus' 4 des dritten Zylinders # 3 dazu neigt, nahe dem Durchschnittswert zu sein. Weil der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nur für die Ventilantriebsmechanismen 4 der Zylinder # 1, # 2, # 4, und # 5 vorgesehen ist, werden die Herstellkosten in der dritten Ausführungsform reduziert, während die Änderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern verringert wird.
Die variable Ventilvorrichtung der dritten Ausführungsform kann verändert werden, da der Ventilhub-Einstellmechanismus für jeden der beiden Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 des ersten und fünften Zylinders # 1 und # 5, die am nächsten zum vorderen und hinteren Ende der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen ist, während der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für die Ventilantriebsmechanismen 4 des zweiten bis vierten Zylinders # 2 bis # 4, die im Mittelpunkt der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen ist. In dieser Veränderung werden die Herstellkosten weiter reduziert. Im Vergleich mit der dritten Ausführungsform wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Komponenten erhöht, um die Genauigkeit der Ventilhubhöhen der Ventilantriebsmechanismen 4, die keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweisen, zu verbessern.
11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung der Ventilhub-Einstellmechanismen in einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die variable Ventilvorrichtung der vierten Ausführungsform ist für einen V-Typ-12-Zylinder-Verbrennungsmotor geeignet. Die Zeichnungen stellen einen Zylindersatz mit 6 Zylindern in einer Reihe des Motors dar. Wie in 11 dargestellt, ist der Ventilhub-Einstellmechanismus für jeden der vier Ventilantriebsmechanismen 4 des ersten, zweiten, fünften, und sechsten Zylinders # 1, # 2, # 5, und # 6, die näher zum vorderen und hinteren Ende der Steuerwelle 32 liegen, vorgesehen, während der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für die beiden Ventilantriebsmechanismen 4 des dritten und vierten Zylinders # 3 und # 4, die am nächsten zu einem Mittelbereich der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen ist. Wie in 11 dargestellt, beeinflusst die Biegung der Steuerwelle 32 die Hubhöhe von jedem Einlassventil 2, um Änderungen in der Hubhöhe unter den Einlassventilen 2 zu erzeugen. Folglich neigt die Ventilhubhöhe der Ventilantriebsmechanismen 4 des ersten, zweiten, fünften, und sechsten Zylinders # 1, # 2, # 5, und # 6 dazu, vom Durchschnittswert entfernt zu sein, während die Ventilhubhöhe der Ventilantriebsmechanismen 4 des dritten und vierten Zylinders # 3 und # 4 dazu neigen, nahe dem Durchschnittswert zu sein. Weil der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nur für die Ventilantriebsmechanismen 4 der Zylinder # 1, # 2, # 5, und # 6 vorgesehen ist, werden die Herstellkosten reduziert, während die Änderungen in den Ventilhubhöhen unter den Zylindern verringert werden. Die Ventilhubhöhe von jedem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 der Zylinder # 1, # 2, # 5, und # 6 wird gemäß einer Standard-Ventilhubhöhe, das ist der Durchschnittswert (oder ein Zwischenwert) der Ventilhubhöhen der beiden Ventilantriebsmechanismen 4 des zweiten und dritten Zylinders # 3 und # 4, eingestellt. Dieses gleicht die Änderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern aus.
Die variable Ventilvorrichtung der vierten Ausführungsform kann verändert werden, da der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für jeden der beiden Ventilantriebsmechanismen 4 und 4 des ersten und sechsten Zylinders # 1 und # 6, die am nächsten zum vorderen und hinteren Ende der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen, während der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 nicht für die Ventilantriebsmechanismen 4 des zweiten bis fünften Zylinders # 2 bis # 5, die im Mittelpunkt der Steuerwelle 32 angeordnet sind, vorgesehen ist. In dieser Veränderung werden die Herstellkosten weiter reduziert. Im Vergleich mit der vierten Ausführungsform wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Komponenten verbessert, um die Genauigkeit der Ventilhubhöhen der Ventilantriebsmechanismen 4, die keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweisen, zu verbessern.
12 ist eine Seitenansicht der variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf der Basis der ersten Ausführungsform erstellt wurde, wobei der Ventilantriebsmechanismus 4, der keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweist, ein Gewichts-Einstellelement 50 zum Einstellen einer Differenz bei der Ventilhubhöhe umfasst, die infolge eines Unterschieds im Gewicht unter den Ventilantriebsmechanismen 4 bei hohen Drehzahlbedingungen des Motors hervorgerufen wird. Das Gewichts-Einstellelement 50 ist gewichtsmäßig im Wesentlichen identisch zum Ventilhub-Einstellmechanismus 20. Das Gewichts-Einstellelement 50 dient zum Erhöhen des Gewichts des Verbindungsbereichs 21 des zweiten Schwenkbereichs 23b des Kipphebels 23. Die gesamte Anordnung des Kipphebels 23 wird aus Metall, wie z.B. Eisen, gebildet. Das Gewichts- Einstellelement 50 wird durch Erweitern des rechtwinkligen Querschnitts des Verbindungsbereichs 21 des Kipphebels 33 im Vergleich mit dem in der ersten Ausführungsform eingesetzt, um das Gesamtgewicht der Komponenten des Kipphebels 23 einzustellen, um identisch mit dem Gesamtgewicht des Kipphebels 23 mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 zu sein. Dieses stellt die im Wesentlichen gleiche Trägheitsmasse von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 ein, und insbesondere die Trägheitskraft des Ventilantriebsmechanismus 4 ein, um im Wesentlichen bei hohen Drehzahlbedingungen des Motors gleich zu sein. Während der Motor mit hohen Drehzahlen läuft, neigt die Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2 ohne Gewichtseinstellung zur Erhöhung infolge einer Zunahme bei der Trägheitsmasse des Ventilantriebsmechanismus 4, die durch Vorsehen des Ventilhub-Einstellmechanismus 20 bewirkt wird. Infolge des Gewichtseinstellelements 50, das für den zentralen Ventilantriebsmechanismus 4, das keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweist, vorgesehen ist, ist die Trägheitskraft in der fünften Ausführungsform vergleichbar mit dem Ventilantriebsmechanismus 4 mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20, während der Motor bei hohen Drehzahlen läuft. Dieses reduziert oder minimiert die Änderungen in der Ventilhubhöhe unter den Zylindern, während der Motor bei hohen Drehzahlen läuft.
13 ist eine Seitenansicht einer variablen Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf der Basis der ersten Ausführungsform erstellt wurde, wobei der Ventilantriebsmechanismus 4, der keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweist, ein Durchbiegungs-Einstellelement zum Einstellen einer Differenz bei der Ventilhubhöhe umfasst, die infolge eines Unterschieds beim Gewicht unter den Ventilantriebsmechanismen 4 bei hohen Drehzahlbedingungen des Motors hervorgerufen wird. Das Durchbiegungs-Einstellelement dient zum Erhöhen der Auf- und Abbewegung des zweiten Schwenkbereichs 23b des Kipphebels 23. Insbesondere wird der Kipphebel 23 aus Metall, wie z.B. Eisen, in der Weise gebildet, dass der zweite Schwenkbereich 23b am Ende des Verbindungsbereichs 21 im Vergleich mit dem Kipphebel 23 mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 21 im Vergleich mit dem Kipphebel mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 verengt ist. Diese Einschnürung bzw. Verengung 51 dient als Drehachse der Auf- und Abbewegung der Spitze des zweiten Schwenkbereichs 23b, während der Motor bei hohen Drehzahlen läuft. Während der Motor bei hohen Drehzahlen läuft, unterzieht sich in der sechsten Ausführungsform der Ventilantriebsmechanismus 4 des zweiten Zylinders # 2 einer Trägheitskraft, die beim zweiten Schwenkbereich 23b ein leichtes Biegen bewirkt, um die Hubhöhe der zugeordneten Einlassventile 2 und 2 zu erweitern oder zu erhöhen. Somit wird der Ventilhub, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen läuft, ohne Zunahme beim Gewicht des Ventilantriebsmechanismus 4, der keinen Ventilhub-Einstellmechanismus 20 aufweist, eingestellt.
In einer Änderung der ersten Ausführungsform wird der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für die Ventilantriebsmechanismen 4, mit Ausnahme des Ventilantriebselementes 4, das am nächsten zum Antriebsmechanismus 6 angeordnet ist, vorgesehen. Die Ventilhubhöhe von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 wird gemäß einer Standard-Ventilhubhöhe, d.h. die Ventilhubhöhe des Ventilantriebselements 4 ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20, eingestellt. Wenn die Drehung der Steuerwelle 32 durch den Antriebsmechanismus 6 gesteuert wird, wird die Steuerwelle 32 in der Weise verdreht, dass das Ausmaß der Verschiebung des Bereichs, das näher zum Antriebsmechanismus 6 ist, kleiner ist, während das Ausmaß der Verschiebung des Bereichs, der vom Antriebsmechanismus 6 weiter weg ist, größer wird. Dieses bewirkt Änderungen in der Hubhöhe der Einlassventile 2 und 2. Wenn die Standard-Ventilhubhöhe auf die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4, der weit vom Antriebsmechanismus 6 weg ist, ein gestellt wird, ist es möglich, dass die Ventilhubhöhe von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 als Ganzes von einer gewünschten Ventilhubhöhe in einer Richtung abweicht. Weil die Standard-Ventilhubhöhe, die auf die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zum Antriebsmechanismus 6 ist, eingestellt wird, wird in dieser Änderung der ersten Ausführungsform die Abweichung der Ventilhubhöhe reduziert oder minimiert.
In einer weiteren Änderung der ersten Ausführungsform wird der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 für die Ventilantriebsmechanismen 4 vorgesehen, außer dem Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zum angetriebenen Kettenzahnrad 7 ist. Die Ventilhubhöhe von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus 20 wird gemäß einer Standard-Ventilhubhöhe, das ist die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus' 4 ohne Ventilhub-Einstellelement 20, eingestellt. Wenn der Ventilantriebsmechanismus 4, der vom angetriebenen Kettenzahnrad 7 entfernt auf dem Ende der Antriebswelle 13 befestigt ist, mit einer Kraft durch die Ventilfedern 3 und 3 beaufschlagt wird, die die Einlassventile 2 und 2 in die Schließrichtung vorspannen, ändert sich die Basisposition des Ventilantriebsmechanismus 4, um die Ventilhubhöhe zu verändern. Wenn die Standard-Ventilhubhöhe auf die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus' 4, der vom angetriebenen Kettenzahnrad 7 entfernt ist, eingestellt wird, ist es möglich, dass die Ventilhubhöhe von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 als Ganzes von einem gewünschten angehobenen Ventilhub in einer Richtung abweicht. Weil die Standard-Ventilhubhöhe, die auf die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zum angetriebenen Kettenzahnrad 7 ist, eingestellt wird, wird die Abweichung der Ventilhubhöhe in dieser Änderung der ersten Ausführungsform reduziert oder minimiert.
Die 14 bis 15C stellen eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die auf der Basis der ersten Ausführungsform erstellt wurde. In dieser Ausführungsform werden der Kipphebel 23 und der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 in der Weise verändert, dass der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 zugänglich angeordnet und von der Vorderseite und Rückseite des Motors eingestellt wird. Insbesondere wird der zentrale Ventilantriebsmechanismus 4 ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20 als Standard eingestellt, während jeder Kipphebel 23 der Ventilantriebsmechanismen 4, die nahe der Längsenden des Motors angeordnet sind, einen vorderen und hinteren Spaltteil 23d und 23e aufweisen, die auf dem Steuernocken 33 der Steuerwelle 32 drehbar abgestützt sind. Die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e des Kipphebels 23 sind für die relative Drehung vorgesehen. Die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e des Kipphebels 23 weisen jeweils Bolzenöffnungen 23f und 23g auf, die sich entlang der Steuerwelle 32 erstrecken. Der Querschnitt der Bolzenöffnung 23f, die im zweiten Schwenkbereich 23b des Kipphebels 23 ausgebildet ist, ist in der Form eines Schlitzes ausgebildet, der entlang der Schwingbewegung des Kipphebels 23 eingekerbt bzw. eingeschnitten ist. Die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e des Kipphebels 23 des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zum Vorderende des Motors angeordnet ist, sind mittels Bolzen 52a und 52b verbunden, die in die Bolzenöffnungen 23f und 23g von der Vorderseite des Motors (in rechter Richtung von 14) eingeschraubt sind. Die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e des Kipphebels 23 des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zum hinteren Ende des Motors angeordnet ist, sind mittels Bolzen 53a und 53b verbunden, die in die Bolzenöffnung 23f und 23g von der hinteren Seite des Motors (in linker Richtung in 14) eingeschraubt sind. Wenn die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e des Kipphebels 23 mit den Bolzen 52a bis 53b ver bunden sind, werden die Drehpositionen der vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e voneinander an den Bolzenöffnungen 23f und 23f versetzt, um die Ventilhubhöhe einzustellen. Somit weist der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 dieser Ausführungsform die vorderen und hinteren Spaltteile 23d und 23e, und die Bolzenöffnungen 23f und 23f auf. Wie oben erwähnt, kann der Einstellvorgang leicht von der Vorderseite und Rückseite des Motors ausgeführt werden, nachdem die Komponenten der variablen Ventilvorrichtung montiert sind.
Von einem Gesichtspunkt aus kann die Standard-Ventilhubhöhe auf die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4 eingestellt werden, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle 32 angeordnet ist. Wenn eine Mehrzahl von Steuernocken 33 in der Steuerwelle 32 ausgebildet sind, wird der Bearbeitungsvorgang von einem Ende der Steuerwelle 32 zum anderen Ende der Steuerwelle 32 ausgeführt. Folglich ist es möglich, dass die Drehposition des Steuernockens 33 bezüglich der Steuerwelle 32 zunehmend vom Standard abweicht. Die Abweichung der Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle 32 angeordnet ist, von einer gewünschten Ventilhubhöhe ist klein. Wenn folglich die Ventilhubhöhen der Motorventile mittels der Ventilhub-Einstellmechanismen 20 gemäß einer Standard-Ventilhubhöhe, das ist die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus 4, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle 32 angeordnet ist, eingestellt wird, verschiebt sich die Referenzposition des Steuernockens 33 nicht erheblich. Das heißt, die Basisposition von jedem Ventileinstellmechanismus 4 verschiebt sich nicht erheblich. Folglich wird der Einfluss auf die Ventilbetriebscharakteristiken von jedem Motorventil reduziert oder minimiert.
Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen die Drehung der Steuerwelle 32 durch den Antriebsmechanismus 6 mit dem Elektromotor 35 und dem Kugelspindelmechanismus 36 gesteuert wird, kann der Antriebsmechanismus 6 auch ein hydraulischer Drehaktuator sein.
Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen die Ventilhubhöhe durch Steuern der Drehung des Steuernockens 33 kontinuierlich verändert wird, d.h. durch Steuern der Drehung der Steuerwelle 32, kann der Ventilhub stufenweise verändert werden.
Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen die Pendelnockeneinrichtung 17 auf der Antriebswelle 13 abgestützt wird, kann die Pendelnockeneinrichtung 17 auf einer anderen Welle abgestützt werden. Ferner kann der Ventilantriebsmechanismus 4 in der Weise erstellt werden, dass die Drehachse eines Pendelnockens anstatt der Bewegung der Drehachse eines Kipphebels bewegt wird.
Der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt, und kann in der Weise erstellt werden, dass eine Einstellschraube verwendet wird, um die Länge der Anlenkpleuelstange 25 einzustellen. Ferner kann der Ventilhub durch einen Vorgang eingestellt werden, bei dem die Komponenten demontiert werden, der Ventilhub-Einstellmechanismus 20 eingestellt wird, und die Komponenten wieder zusammenmontiert werden.
Der Einstellvorgang der Ventilhubhöhe von jedem Ventilantriebsmechanismus 4 auf die Standard-Ventilhubhöhe, und der Einstellvorgang der Standard-Ventilhubhöhe auf die gewünschte Ventilhubhöhe kann in beliebiger Folge ausgeführt werden. Wenn die Abweichung der Standard-Ventilhubhöhe von der gewünschten Ventilhubhöhe als klein betrachtet wird, z.B. wenn die Ventilhubhöhe des Ventilantriebsmechanismus, der am Mittelpunkt des Motors angeordnet ist, als Standard-Ventilhubhöhe verwendet wird, kann der Einstellvorgang der Standard-Ventilhubhöhe auf die gewünschte Ventilhubhöhe übergangen werden.
Die variable Ventilvorrichtung der vorhergehenden Ausführungsformen ist nicht auf die V-Typ-Motoren beschränkt, sondern auf Reihenmotoren anwendbar, wie z.B. Reihen-4 Zylinder- oder 6 Zylinder-Motoren, oder Boxermotoren.
Wenn in den vorhergehenden Ausführungsformen die variable Ventilvorrichtung eine Mehrzahl von Ventilantriebsmechanismen 4 ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20 umfasst, ist die Standard-Ventilhubhöhe ein Zwischenwert unter den Ventilhubhöhen der Ventilantriebsmechanismen 4 ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20, und insbesondere sind sie im Wesentlichen ein Durchschnittswert von ihnen. Wenn z.B. die variable Ventilvorrichtung drei oder mehr Ventilantriebsmechanismen 4 ohne Ventilhub-Einstellmechanismus 20 umfasst, kann die Standard-Ventilhubhöhe irgendein anderer Wert zwischen dem Maximum und dem Minimum sein.
Die Einrichtung zum Einstellen des Ventilhubs, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen läuft, oder ein Hochgeschwindigkeits-Ventilhub-Einstellelement, wie z.B. das Gewichts-Einstellelement und das Durchbiegungs-Einstellelement in den vorhergehenden Ausführungsformen, können ein anderes Element sein, das im Ventilantriebsmechanismus 4 zum Erhöhen der Ventilhubhöhe infolge der Trägheitskraft im Betrieb angeordnet ist.
Die variable Ventilvorrichtung der vorhergehenden Ausführungsformen kann auf Ausstoßventile und sowohl auf Einlassventile als auch Auslassventile angewendet werden.
Diese Anmeldung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-64744, die am 09. März 2005 einge reicht wurde. Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-64744 wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die vorliegende Erfindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese besonderen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern. Die variable Ventilvorrichtung umfasst: eine Steuerwelle 32 zur Drehung; einen Ventilantriebsmechanismus 4, der für jeden Zylinder des Zylindersatzes angeordnet ist, und zum Verändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils 2 von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle 32 vorgesehen ist; und ein Ventilhub-Einstellmechanismus 20, der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils 2 von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß einer Standard-Ventilhubcharakteristik angeordnet ist, die gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils 2 von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes bestimmt ist.

1: Zylinderkopf
2 + 2: paarweises Einlassventil
3: Ventilfeder
4: Ventilantriebsmechanismus
5: Ventilhub-Steuer/Regelmechanismus
6: Aktuator bzw. Antriebsmechanismus
7: angetriebenes Kettenzahnrad
13: hohle Antriebswelle
13a: Ölleitung bzw. Ölkanal
14: Kugellager
14a: Haupthalterung
14b: Subhalterung
14c: Verbindungsbolzen
15: Antriebsnocken
16: Ventilstößel
17: Pendelnockeneinrichtung
18: zylindrische Nockenwelle
18a: Einsetzöffnung
18b: Wellenzapfen
19: Pendelnocken
19a: Nockennasenbereich
19b: Nockenfläche
20: Ventilhub-Einstellmechanismus
21: Verbindungsbereich
21a: Schraubenloch
21b: Stifteinsetzöffnung
21c: Distanzstück-Einsetzöffnung
22: Befestigungsschraube
22a: Kopf
22b: gewindeter Schaft
23: Kipphebel
23a: erster Schwing- bzw. Schwenkbereich
23b: zweiter Schwing- bzw. Schwenkbereich
23c: zylindrische Bohrung
23d: vorderer Spaltteil
23e: hinterer Spaltteil
23f, g: Bolzenöffnung
24: Verbindungsarm
25: Anlenkpleuelstange
25a: oberes Ende
25: ubnteres Ende
26: Drehstift
27: Drehstift
27a: flanschähnlicher Kopf
27b: Schaft
27c: flacher Bereich
27d: abgeflachter Bereich
28: Drehstift
30: Einstell-Distanzstück
30a: flache Oberfläche
30b: konkave Fläche
31: schmale Lamelle bzw. Rippe
32: Steuerwelle
33: Steuer- bzw. Antriebsnocken
35: Elektromotor
36: Übertragungsmechanismus vom Kugelumlaufspindel-Typ
37: zylindrisches Gehäuse
38: Steuer/Regeleinheit
39: Kurbelwinkelsensor
40: Luftmengenmesser
41: Motor-Kühlmitteltemperatursensor
42: Potentiometer
43: Kugelumlaufspindelwelle
44: Spindelmutter
45: Hebelarmelement
46: Verbindungselement
50: Gewichts-Einstellelement
51: Durchbiegungs-Einstellelement/Verengung
52a, b, 53a, b: Bolzen

Claims

Variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern, wobei die variable Ventilvorrichtung Folgendes aufweist: – eine Steuerwelle (32) zur Drehung; – einen Ventilantriebsmechanismus (4), der für jeden Zylinder des Zylindersatzes und zum Verändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils (2) von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle (32) vorgesehen ist; und – einen Ventilhub-Einstellmechanismus (20), der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß einer Standard-Ventilhubcharakteristik vorgesehen ist, die gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes bestimmt ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Teilsatz des Zylindersatzes einen Zylinder, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, und einen Zylinder, der am nächsten zum anderen Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, aufweist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes die Ergänzung des ersten Teilsatzes des Zylindersatzes ist, und wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes einen Zylinder aufweist, der am nächsten an einem Mittelbereich der Steuerwelle (32) angeordnet ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes die Ergänzung des ersten Teilsatzes des Zylindersatzes ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus drei Zylindern besteht, und wobei der erste Teilsatz des Zylindersatzes aus einem Zylinder, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, und einem Zylinder, der am nächsten zum anderen Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, besteht.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus vier Zylindern besteht, und wobei der erste Teilsatz des Zylindersatzes aus einem Zylinder, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, und einem Zylinder, der am nächsten zum anderen Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, besteht.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus fünf Zylindern besteht, und wobei der erste Teilsatz des Zylindersatzes aus einem Zylinder, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, und einem Zylinder, der am nächsten zum anderen Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, besteht.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus fünf Zylindern besteht, und wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes aus einem Zylinder besteht, der am nächsten zum Mittelbereich der Steuerwelle (32) angeordnet ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus sechs Zylindern besteht, und wobei der erste Teilsatz des Zylindersatzes aus einem Zylinder, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, und einem Zylinder, der am nächsten zum anderen Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist, besteht.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Zylindersatz aus sechs Zylindern besteht, und wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes aus zwei Zylindern besteht, die am nächsten zum Mittelbereich der Steuerwelle (32) angeordnet sind.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes einen Zylinder aufweist, der am nächsten zu einem Aktuator (6) zum Drehen der Steuerwelle (32) angeordnet ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Antriebswelle (13) zur Drehung aufweist, wobei die Antriebswelle (13) ein durch eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetriebenes Ende aufweist, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) zum Öffnen und Schließen des Motorventils (2) von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Antriebswelle (13) vorgesehen ist, und wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes einen Zylinder aufweist, der am nächsten zu einem Ende der Antriebswelle (13) angeordnet ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerwelle (32) einen Steuernocken (33) für jeden Zylinder des Zylindersatzes aufweist, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) zum Verändern der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition des Steuernockens (33) der Steuerwelle (32) vorgesehen ist, und wobei der zweite Teilsatz des Zylindersatzes einen Zylinder aufweist, der am nächsten zu einem Ende der Steuerwelle (32) angeordnet ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Standard-Ventilhubcharakteristik zwischen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder des zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes liegt.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) von jedem Zylinder der Ergänzung des ersten Teilsatzes des Zylindersatzes ein Hochgeschwindigkeits-Ventilhub-Einstellelement (50; 51) aufweist, das zum Einstellen einer Differenz in der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) zwischen jedem Zylinder der Ergänzung und den Zylindern des ersten Teilsatzes vorgesehen ist, während der Verbrennungsmotor mit hoher Drehzahl läuft.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das Hochgeschwindigkeits-Ventilhub-Einstellelement ein Gewichts-Einstellelement (50) ist, das gewichtsmäßig im Wesentlichen identisch mit dem Ventilhub-Einstellmechanismus (20) ist.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das Hochgeschwindigkeits-Ventilhub-Einstellelement ein Durchbiegungs-Einstellelement (51) ist, das eine Durchbiegung im Ventilantriebsmechanismus (4) von jedem Zylinder der Ergänzung zulässt, um die Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder der Ergänzung zu erweitern.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilhub-Einstellmechanismus angeordnet ist, um von einer oberen Öffnung eines Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors zugänglich zu sein.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilhub-Einstellmechanismus (20) angeordnet ist, um von ei nem vorderen und einem hinteren Bereich des Verbrennungsmotors zugänglich zu sein.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) einen Pendelnocken (19) aufweist, der zum Öffnen und Schließen des Motorventils (2) von jedem Zylinder des Zylindersatzes vorgesehen ist, und wobei die Pendelnocken (19) des Zylindersatzes zur Drehung auf einer gemeinsamen Welle (13) abgestützt sind.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) Folgendes aufweist: – eine Antriebswelle (13), die durch eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gedreht wird; – einen Pendelnocken (19) zur Drehung; und – einen Kraftübertragungsmechanismus (23, 24, 25), der eine Drehbewegung der Antriebswelle (13) in eine Schwingbewegung des Pendelnockens (19) umwandelt, und – wobei sich ein Umwandlungszustand des Kraftübertragungsmechanismus (23, 24, 25) gemäß der Drehposition der Steuerwelle (32) verändert.
Variable Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Ventilantriebsmechanismus (4) Folgendes aufweist: – eine Antriebswelle (13), die sich synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dreht; – einen Antriebsnocken (15), der an der Antriebswelle (13) befestigt ist; – einen Pendelnocken (19) zur Drehung, wobei der Pendelnocken (19) eine Nockenfläche (19b) aufweist, die mit einer oberen Fläche eines Ventilstößels (16) des Verbrennungsmotors in Gleitkontakt ist, um das Motorventil (2) zu öffnen und zu schließen; – einen Kipphebel (23) mit einem ersten Schwingbereich (23a), der mit dem Antriebsnocken (15) mechanisch verbunden ist, und einem zweiten Schwingbereich (23b); und – eine Anlenkpleuelstange (25), die den zweiten Schwingbereich (23b) des Kipphebels (23) und den Pendelnocken (19) mechanisch verbindet, und – wobei sich eine Drehachse des Kipphebels (23) gemäß der Drehposition der Steuerwelle (32) bewegt.
Verfahren für eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Zylindersatz mit einer Mehrzahl von Zylindern, wobei die variable Ventilvorrichtung Folgendes aufweist: – eine Steuerwelle (32) zur Drehung; – einen Ventilantriebsmechanismus (4), der für jeden Zylinder des Zylindersatzes und zum Ändern einer Ventilhubcharakteristik eines Motorventils (2) von jedem Zylinder des Zylindersatzes gemäß einer Drehposition der Steuerwelle (32) vorgesehen ist; und – einen Ventilhub-Einstellmechanismus (20), der für jeden Zylinder eines ersten Teilsatzes des Zylindersatzes und zum Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes vorgesehen ist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: – Bestimmen einer Standard-Ventilhubcharakteristik gemäß der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder eines zweiten Teilsatzes des Zylindersatzes; – Einstellen der Ventilhubcharakteristik des Motorventils (2) von jedem Zylinder des ersten Teilsatzes gemäß der Standard-Ventilhubcharakteristik; und – Einstellen einer Standardposition der Steuerwelle (32) in der Weise, um die Standard-Ventilhubcharakteristik gemäß einer gewünschten Ventilhubcharakteristik zu verändern.