DE102006027659B4

DE102006027659B4 - Variable Ventilsteuerung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006027659B4
Application number: DE102006027659A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Murata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: CN1880734A; US20060283415A1; JP2006348823A; CN100443698C; JP4507997B2; US7234426B2; DE102006027659A1

Abstract

Variable Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor, die aufweist:
eine im Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnete Nockenwelle (10);
einen auf der Nockenwelle (10) ausgebildeten Nocken (15);
einen Kipphebel (25);
einen im Verbrennungsmotor (100) angeordneten schwingenden Nocken (45) mit einer Nockenfläche (49), die ein Einlassventil (5) oder ein Auslassventil (6) über den Kipphebel (25) antreibt,
einen im Verbrennungsmotor (100) schwenkbar gehaltenen und zwischen dem schwingenden Nocken (45) und dem Nocken (15) angeordneten Übertragungsarm (35), der den Hub des Nockens (15) auf den schwingenden Nocken (45) überträgt;
eine Steuerwelle (11), die den Kipphebel (25) und den Übertragungsarm (35) schwenkbar lagert, wobei durch ein Verdrehen der Steuerwelle (11) sich die Lage eines Kontaktpunktes (S1) zwischen dem Übertragungsarm (35) und dem Nocken (15) verändert und demzufolge auch die Ventilcharakteristik des Einlassventils (5) oder des Auslassventils (6);
wobei der Übertragungsarm (35) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und an einem Ende einen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor zum Ändern der Phase eines Einlassventils oder eines Auslassventils.
Viele in Automobilen installierte Kolbenmotoren weisen eine variable Ventilsteuerung zum Ändern der Phasen eines Einlassventils und eines Auslassventils als Gegenmaßnahmen gegen Motorgasemissionen, zum Senken des Kraftstoffverbrauchs, usw. auf.
Viele derartige variable Ventilsteuerungen verwenden eine Struktur, gemäß der die Phase einer auf einer Nockenwelle ausgebildeten Nocke durch eine oszillierende Nocke mit einem kreisförmigen Basisbereich und einem Hubbereich ersetzt ist. Insbesondere wird eine Struktur verwendet, gemäß der ein Oszillationsbereich der oszillierenden Nocke geändert wird, wodurch eine Ventilöffnungsperiode und ein Ventilhub des Einlassventils und des Auslassventils, die über einen Kipphebel angetrieben werden, stufenlos verändert werden.
Um einen Pumpverlust zu verbessern, wird in der JP 2003-239712 A eine Struktur vorgeschlagen, gemäß der ein Übertragungsarm zwischen einer Nocke und einer oszillierenden Nocke angeordnet ist, wobei der Übertragungsarm durch eine Steuerwelle oszillierend gehalten wird.
Insbesondere wird der Übertragungsarm durch einen Drehversatz der Steuerwelle bewegt. Eine Kontaktposition, an der der Übertragungsarm mit der Nocke in Kontakt steht, wird durch Bewegen des Übertragungsarms geändert. Durch Ändern der Kontaktposition zwischen dem Übertragungsarm und der Nocke werden die Ventilcharakteristik, d. h. eine Ventilöffnungsperiode, eine Ventilöffnungs-/-schließzeit und ein Ventilhub, stufenlos verändert.
In einer derartigen variablen Ventilsteuerung ist es erwünscht, wenn ein Variationsbereich von einem großen Ventilhub zu einem kleinen Ventilhub erweitert wird.
Es ist jedoch schwierig, den Variationsbereich der Ventilcharakteristik zu erweitern. Insbesondere ist im Fall einer variablen Ventilsteuerung, bei der ein Übertragungsarm bewegt wird, ein Bewegungsbereich des Übertragungsarms hinsichtlich der Halterungsstruktur des Übertragungsarms und außerdem durch um den Übertragungsarm herum angeordnete Vorrichtungen und Komponenten begrenzt. Daher ist es schwierig, den Variationsbereich zu erweitern.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die eine einfache Struktur hat und dazu geeignet ist, einen Variationsbereich der Ventilcharakteristik zu erweitern.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist in einer erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor ein Übertragungsarm derart konstruiert, dass, wenn ein Abstand von einem Kontaktpunkt zwischen einer Nocke und dem Übertragungsarm zu einem oszillierenden Gelenkpunkt des Übertragungsarms durch A definiert ist, und ein Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt des Übertragungsarms zu einem Wirkungspunkt des Übertragungsarms durch B definiert ist, wodurch ein Verhältnis B/A definiert wird, wobei θ1 das Verhältnis B/A während einer Steuerung für einen großen Ventilhub zum Steuern der Ventilhubcharakteristik und θ2 das Verhältnis B/A während einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub zum Steuern der Ventilhubcharakteristik darstellen, die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt ist.
Gemäß dieser Struktur kann ein Oszillationswinkel der oszillierenden Nocke an der Seite eines großen Ventilhubs im Variationsbereich unter Verwendung eines Hebelverhältnisses (Hebelwirkung), das sich gemäß Operationen von einer Steuerung für einen großen Ventilhub auf eine Steuerung für einen kleinen Ventilhub ändert, größer gemacht werden als in dem Fall, wenn der Ventilhub nur von einem Nockenprofil abhängt. Außerdem kann der Oszillationswinkel an der Seite eines kleinen Ventilhubs im Variationsbereich kleiner gemacht werden als in dem Fall, wenn der Ventilhub nur vom Nockenprofil abhängig ist. Das heißt, während der Bewegungsbereich des Übertragungsarms unverändert bleibt, kann an der Seite eines großen Ventilhubs ein größerer Ventilhub und an der Seite eines kleinen Ventilhubs ein kleinerer Ventilhub erhalten werden.
Daher kann, ohne dass Nocken oder der Bewegungsbereich des Übertragungsarms modifiziert werden müssen, der Variationsbereich der Ventilcharakteristik durch eine einfache Struktur erweitert werden, indem lediglich die Konstruktion des Übertragungsarms geändert wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Wirkungspunkt des Übertragungsarms der Kontaktpunkt zwischen der oszillierenden Nocke und dem Übertragungsarm. Der Abstand B vom oszillierenden Gelenkpunkt des Übertragungsarms zum Kontaktpunkt zwischen der oszillierenden Nocke und dem Übertragungsarm wird bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub länger als bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub.
Gemäß dieser Struktur wird bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub der Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt des Übertragungsarms zum Kontaktpunkt, wo die oszillierende Nocke mit dem Übertragungsarm in Kontakt steht, länger als bei der Steuerung für einen kleinen Ventilhub. Dadurch wird der Nockenhub vergrößert und zur oszillierenden Nocke übertragen. Infolgedessen wird der maximale Ventilhub groß.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird zusätzlich zum vorstehend erwähnten Aspekt eine Struktur verwendet, gemäß der, um die vorstehend erwähnte Beziehung leicht zu gewährleisten, der Hub der Nocke zur oszillierenden Nocke übertragen wird, während die Nocke mit der oszillierenden Nocke gleitet, so dass ein Eingangspunkt der oszillierenden Nocke konstant gemacht wird.
Gemäß dieser Struktur kann der Übertragungsarm leicht derart konstruiert werden, dass die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt ist, um die vorstehend erwähnte Wirkung zu erzielen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Aspekten die Einstellung derart vorgenommen, dass die Beziehung θ1 > 1 erfüllt ist, um bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub einen größeren Ventilhub zu gewährleisten.
Gemäß dieser Struktur kann der Oszillationswinkel der oszillierenden Nocke größer gemacht werden als in dem Fall, in dem der Ventilhub nur vom Nockenprofil abhängt, so dass bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub ein größerer Ventilhub erhalten werden kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung erläutert, sind anhand der Beschreibung offensichtlich oder können durch Umsetzen der Erfindung in die Praxis in Erfahrung gebracht werden. Die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch die nachstehend näher erläuterten Mittel bzw. Einrichtungen oder Strukturen und Kombinationen realisiert und erhalten werden.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die Teil der Beschreibung sind, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Zylinderkopfes, auf dem eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung montiert ist;
2 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 1 zum Darstellen der variablen Ventilsteuerung und des Zylinderkopfes;
3 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung;
4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung;
5 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Zustands, in dem bei einer Steuerung für einen maximalen Ventilhub der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung ein Kipphebel mit einem kreisförmigen Basisbereich einer Nockenfläche in Kontakt kommt;
6 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Zustands, in dem der in 2 dargestellte Kipphebel bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub der variablen Ventilsteuerung mit einem Hebe- oder Hubbereich der Nockenfläche in Kontakt kommt;
7 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Zustands, in dem bei einer Steuerung für einen minimalen Ventilhub der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung der Kipphebel mit dem kreisförmigen Basisbereich der Nockenfläche in Kontakt kommt;
8 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Zustands, in dem der Kipphebel bei einer Steuerung für einen minimalen Ventilhub der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung mit einem Hebe- oder Hubbereich der Nockenfläche in Kontakt kommt;
9 zeigt einen Graphen zum Darstellen von Charakteristiken oder Kennlinien der in 2 dargestellten variablen Ventilsteuerung;
10 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen des äußeren Erscheinungsbildes eines wesentlichen Teils einer zweiten Ausführungsform einer variablen Ventilsteuerung, die nicht in den Ansprüchen beansprucht ist;
11 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen der in 10 dargestellten variablen Ventilsteuerung;
12 zeigt eine Querschnittansicht der in 10 dargestellten variablen Ventilsteuerung zum Darstellen eines Zustands, in dem bei einer Steuerung für einen großen Ven tilhub der Kipphebel mit einem kreisförmigen Basisbereich einer Nockenfläche in Kontakt kommt;
13 zeigt eine Querschnittansicht der in 10 dargestellten variablen Ventilsteuerung zum Darstellen eines Zustands, in dem bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub der Kipphebel mit einem kreisförmigen Basisbereich einer Nockenfläche in Kontakt kommt;
14 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Zylinderkopfes, auf dem eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung montiert ist; und
15 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in 14 zum Darstellen der variablen Ventilsteuerung und des Zylinderkopfes.
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung unter Bezug auf die 1 bis 9 erläutert.
1 zeigt eine Draufsicht eines Zylinderkopfes 1 eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, z. B. eines 4-Zylinder-Benzin-Kolbenmotors 100, mit in einer Reihe angeordneten Zylindern. Nachstehend wird der Zylinderkopf 1 unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. An einer unteren Fläche des Zylinderkopfes 1 sind jeweilige Verbrennungskammern 2 am Ende von vier Zylindern 1a ausgebildet, die in einem Zylinderblock 1c ausgebildet und in Reihe angeordnet sind. In der Figur ist nur eine Verbrennungskammer 2 dargestellt.
Beispielsweise sind in den Verbrennungskammern jeweils eine Einlassöffnung 3 und eine Auslassöffnung 4, d. h. ein aus einer Einlassöffnung 3 und einer Auslassöffnung 4 bestehendes Öffnungspaar, ausgebildet. Ein Einlassventil 5 zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 3 und ein Auslassventil 6 zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung 4 sind an der Oberseite des Zylinderkopfes 1 angeordnet. Für das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 werden normalerweise jeweils ein im Normalzustand geschlossenes hin- und hergehendes oder Kolbenventil verwendet, das durch eine Ventilfeder 7 in die Schließrichtung vorgespannt ist. Ein Kolben 1b ist im Zylinder 1a hin- und hergehend aufgenommen. Der Kol ben 1b ist in 2 durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie dargestellt.
In den 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 8 z. B. ein an einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfes 1 angeordnetes SOHC-(Single Overhead Camshaft)Ventilantriebssystem. Das Ventilantriebssystem 8 treibt das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 an. Das SOHC-Ventilantriebssystem 8 ist ein Ventilantriebssystem, das das Einlassventil 5 und das Auslassventil 6 durch eine Nockenwelle 10 antreibt.
Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Nockenwelle, die in der Längsrichtung des Zylinderkopfes 1 auf der Oberseite der Verbrennungskammer 2 in Längsrichtung angeordnet ist. Bezugszeichen 11 bezeichnet eine einlassseitige Kipphebelwelle, die an der Einlassöffnungsseite drehbar angeordnet ist und mit der Nockenwelle 10 eine Sandwichstruktur bildet. Die Kipphebelwelle 11 wird erfindungsgemäß auch als Steuerwelle verwendet.
Bezugszeichen 12 bezeichnet eine auslassseitige Kipphebelachse, die an der Auslassöffnungsseite fixiert angeordnet ist. Bezugszeichen 13 bezeichnet eine über der Kipphebelwelle/-achse 11 und 12 angeordnete Haltewelle, die näher zur Kipphebelachse 12 als zur Kipphebelwelle 11 angeordnet ist. Die Kipphebelwelle/-achse 11 und 12 und die Haltewelle 13 werden alle durch parallel zur Nockenwelle 10 angeordnete Wellenelemente konfiguriert.
Die Nockenwelle 10 wird entlang der in 2 durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung durch eine Ausgangsleistung einer Kurbelwelle des Motors drehbar angetrieben. Die Kurbelwelle ist nicht dargestellt. Wie in 3 dargestellt ist, sind für jeden Abschnitt der Nockenwelle 10 eine Einlassnocke 15 und zwei Auslassnocken 16 für jede Verbrennungskammer 2, d. h. für jeden Zylinder, ausgebildet. Die Einlassnocke 15 entspricht der erfindungsgemäßen Nocke. Die Einlassnocke 15 ist in der Mitte über der Verbrennungskammer 2 angeordnet. Die Auslassnocken 16 und 16 sind an beiden Seiten der Einlassnocke 15 angeordnet.
An der auslassseitigen Kipphebelwelle 12 wird ein Kipphebel 18 für das Auslassventil für jede Auslassnocke 16, d. h. für jedes Auslassventil 6, drehbar gehalten, wie in den 1 und 2 dargestellt ist. Außer der einlassseitigen Kipphebelwelle 11 ist eine variable Ventilsteuerung 20 für jedes Paar Einlassnocken 15, d. h. für jedes Paar Einlassventile, angeordnet.
Der Kipphebel 18 überträgt einen Hub der Auslassnocke 16 zum Auslassventil 6. Die variable Ventilsteuerung 20 überträgt einen Hub der Einlassnocke 15 zu den Einlassventilen 5 und 5. Weil der Kipphebel 18 und die variable Ventilsteuerung 20 durch die jeweiligen Nocken 15 und 16 angetrieben werden, werden vorgegebene Verbrennungszyklen, z. B. vier Hübe, d. h. ein Einlasshub, ein Verdichtungshub, ein Explosionshub und ein Auslasshub, im Zylinder 1a gemäß der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 1b erzeugt. Bezugszeichen 87 in 2 bezeichnet eine Zündkerze zum Zünden eines Kraftstoff-Luftgemischs in der Verbrennungskammer 2.
Wie in den 1 bis 4 dargestellt ist, weist die variable Ventilsteuerung 20 einen Kipphebel 25, einen mittleren Kipphebel 35, eine oszillierende Nocke 45 und einen Halterungsmechanismus 70 auf.
Der Kipphebel 25 wird durch die Kipphebelwelle oszillierend gehalten. Die oszillierende Nocke 45 ist mit dem Kipphebel 25 kombiniert. Die oszillierende Nocke 45 entspricht der erfindungsgemäßen oszillierenden Nocke.
Der mittlere Kipphebel 35 überträgt einen Hub der Einlassnocke 15 zur oszillierenden Nocke 45. Der mittlere Kipphebel 35 entspricht dem erfindungsgemäßen Übertragungsarm. Der Halterungsmechanismus 70 hält den mittleren Kipphebel 35 oszillierend am Kipphebel 11.
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist der Kipphebel 25 beispielsweise gabelförmig ausgebildet. Insbesondere weist der Kipphebel 25 ein Paar Kipphebelabschnitte 29 und ein Rollenelement 30 auf. Ein Vorsprung 26 zum Lagern einer zylindrischen Kipphebelwelle ist an der Mitte jedes Kipphebelabschnitts 29 ausgebildet.
An einer Seite jedes Kipphebelabschnitts 29 ist eine Stellschraubeneinheit 27 zum Antreiben des Einlassventils angeordnet. Das Rollenelement 30 ist zwischen den anderen Enden der Kipphebelabschnitte 29 sandwichartig angeordnet. Das Rollenelement 30 stellt eine erfindungsgemäße Kontakt-Einheit dar.
Bezugszeichen 32 bezeichnet eine kurze Welle zum drehbaren Halten des Rollenelements 30 am Kipphebelabschnitt 29. Die Kipphebelwelle 11 ist in die Vorsprünge 26 eingesetzt und kann oszillieren. Das Rollenelement 30 ist auf der Seite der Haltewelle 13, d. h. an der Mittenseite des Zylinderkopfes 1, angeordnet.
Die Stellschraubeneinheiten 27 sind jeweils den oberen Enden der Einlassventile 5, d. h. den Ventilschaftenden der Einlassventile 5, zugeordnet. Wenn der Kipphebel 25 um die Kipphebelwelle 11 schwingt, werden die Einlassventile 5 angetrieben.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, weist die oszillierende Nocke 45 einen Vorsprungabschnitt 46, einen Armabschnitt 47 und eine Aufnahmeeinheit 48 auf. Der Vorsprungabschnitt 46 ist zylindrisch ausgebildet. Die Haltewelle 13 ist in den Vorsprungabschnitt 46 eingesetzt und drehbar befestigt.
Der Armabschnitt 47 erstreckt sich vom Vorsprungabschnitt 46 zum Rollenelement 30, d. h. zur Kipphebelwelle. Die Aufnahmeeinheit 48 ist am unteren Abschnitt des Armabschnitts 47 ausgebildet.
Die vordere Endfläche des Armabschnitts 47 ist eine Nockenfläche 49, die einen Hub auf den Kipphebel 25 überträgt. Die Nockenfläche 49 erstreckt sich in die vertikale Richtung. Die Nockenfläche 49 wird mit der Außenumfangsfläche des Rollenelements 30 des Kipphebels 25 drehbar in Kontakt gebracht. Details der Nockenfläche 49 werden später beschrieben.
Wie in 4 dargestellt ist, weist die Aufnahmeeinheit 48 einen mit einer Vertiefung versehenen Abschnitt 51 und eine kurze Welle 52 auf. Der mit einer Vertiefung versehene Abschnitt 51 ist am unteren Flächenabschnitt des unteren Teils des Armabschnitts 47 ausgebildet, der direkt über der Nockenwelle 10 angeordnet ist.
Die kurze Welle 52 wird im mit einer Vertiefung versehenen Abschnitt 51 in einer Richtung drehbar gehalten, die der Drehrichtung der Nockenwelle 10 gleicht.
Bezugszeichen 53 bezeichnet einen mit einer Vertiefung versehenen Abschnitt, der auf der Außenumfangsfläche des Abschnitts der kurzen Welle 52 ausgebildet ist und eine flache Bodenfläche aufweist.
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, wird für den mittleren Kipphebel 35 ein im wesentlichen L-förmiges Element verwendet. Der mittlere Kipphebel 35 weist ein Drehkontaktelement auf, z. B. einen Nockenstößel 36, der mit der Nockenfläche der Einlassnocke 15 drehbar in Kontakt kommt, und eine rahmenförmige Haltereinheit 37, die den Nockenstößel 36 drehbar hält.
Insbesondere weist der mittlere Kipphebel 35 einen Übertragungsarmabschnitt 38 und einen Gelenkarmabschnitt 39 auf. Der Übertragungsarmabschnitt 38 erstreckt sich von der Haltereinheit 37 zu einer Position zwischen der oberen Kipphebelwelle 11 und der Haltewelle 13 hin.
Wie in den 5 bis 8 dargestellt ist, erstreckt sich der Gelenkarmabschnitt 39 von der Haltereinheit 37 zur Unterseite eines Wellenabschnitts 11c der Kipphebelwelle 11. Der Wellenabschnitt 11c liegt zwischen dem Paar Kipphebelabschnitten 29 frei. Der Gelenkarmabschnitt 39 ist beispielsweise gabelförmig ausgebildet.
Am vorderen Ende, d. h. an der oberen Endfläche, des Übertragungsarmabschnitts 38 ist eine Gradientenfläche 40 als antreibende oder Antriebsfläche ausgebildet. Die Gradientenfläche 40 ist derart geneigt, dass die Seite zum Kipphebel 11 tiefer und die Seite zur Haltewelle 13 höher angeordnet ist. Das vordere Ende des Übertragungsarmabschnitts 38 wird in den mit einer Vertiefung versehenen Abschnitt 53 der oszillierenden Nocke 45 eingeführt. Dadurch wird der mittlere Kipphebel 35 zwischen der Einlassnocke 15 und der oszillierenden Nocke 45 angeordnet. Die Gradientenfläche 40 des Armabschnitts 38 liegt auf einer an der Bodenfläche des mit einer Vertiefung versehenen Abschnitts 53 ausgebildeten Aufnahmefläche 53a gleitend an. Die Aufnahmefläche 53a ist eine angetriebene Fläche. Dadurch wird ein Hub der Einlassnocke 15 durch einen Gleitvorgang vom Übertragungsarmabschnitt 38 zur oszillierenden Nocke 45 übertragen.
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, weist der Haltemechanismus 70 eine Halteeinheit 77 und eine Einstelleinheit 80 auf. Die Halteeinheit 77 weist einen Steuerarm 72 auf. Der Steuerarm 72 hält den mittleren Kipphebel oszillierend. Die Einstelleinheit 80 stellt die Position des mittleren Kipphebels 35 ein.
Nachstehend wird die Halteeinheit 77 erläutert. Ein Durchgangsloch 73 ist in einer unteren Umfangswand des Wellenabschnitts 11c ausgebildet. Der Durchgangslochabschnitt 11 erstreckt sich senkrecht zur Mitte der Achse des Wellenabschnitts 11c. Der Steuerarm 72 ist derart ausgebildet, dass er einen stangenförmigen Abschnitt 74 mit einem kreisförmigen Querschnitt, einen auf einem Ende des stangenförmigen Abschnitts 74 ausgebildeten scheibenförmigen Stiftverbindungsabschnitt 75 und eine in dem Stiftverbindungsabschnitt 75 ausgebildete Halteöffnung 75a aufweist. Die Halteöffnung 75a ist in 4 dargestellt.
Das Ende des stangenförmigen Abschnitts 74 wird vom Boden des Wellenabschnitts 11c in das Durchgangsloch 73 eingeführt. Der eingeführte stangenförmige Abschnitt 74 kann sich in der axialen Richtung bewegen und in die Umfangsrichtung drehen. Das Ende des stangenförmigen Abschnitts 74 stößt gegen eine Komponente der später beschriebenen Einstelleinheit 80.
Der Stiftverbindungsabschnitt 75 wird in den Gelenkarmabschnitt 39 eingeführt. Ein Stift 42 wird in den Armabschnitt 39 und die Halteöffnung 75a eingeführt, um zu ermög lichen, dass das vordere Ende des Gelenkarmabschnitts 39 und das Ende des Steuerarms 72 vom Wellenabschnitt 11c hervorstehen, um diese Komponenten in der Vorsprungrichtung miteinander zu verbinden, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Mitte der Achse der Nockenwelle 10 der Einlassnocke 15.
Durch diese Verbindung oszilliert, wenn die Einlassnocke 15 sich dreht, der mittlere Kipphebel 35 mit dem Stift 42 als Gelenkpunkt vertikal. D. h., der mittlere Kipphebel 35 wird oszillierend gehalten.
Verknüpft mit der Bewegung des mittleren Kipphebels 35 wird die oszillierende Nocke 45 periodisch in Oszillation versetzt, wobei die Haltewelle 13 als Gelenkpunkt, die kurze Welle 52 als Wirkungspunkt, d. h. als Punkt, an dem eine Kraft vom mittleren Kipphebel 35 wirkt, und die Nockenfläche 49 als Kraftpunkt, d. h. als Punkt, an dem der Kipphebel 25 angetrieben wird, verwendet werden.
Die oszillierende Nocke 45 wird durch ein Drückerelement 86 als ein Beispiel einer Aktivierungseinrichtung aktiviert, so dass der mittlere Kipphebel 35 gegen die Einlassnocke 15 gedrückt wird. Daher kommen der Kipphebel 25, der mittlere Kipphebel 35 und die oszillierende Nocke 45 miteinander in Kontakt. Das Drückerelement 86 weist eine integrierte Feder auf.
Das Drückerelement 86 wird zum Kompensieren der Aktivierungskraft verwendet, die auf die oszillierende Nocke 45 wirkt, während der Nockenstößel 36 und die Einlassnocke 15 drehbar miteinander in Kontakt kommen, d. h., während die oszillierende Nocke nicht oszilliert. Wenn der Basiskreis der Einlassnocke 15 und der Nockenstößel 36 drehbar miteinander in Kontakt kommen, d. h., wenn die oszillierende Nocke 45 nicht oszilliert, wirkt keine Federkraft der Ventilfeder 7.
Wie in den 1 und 4 dargestellt ist, ist beispielsweise ein Steuermotor 43 als Aktuator mit dem Ende der Kipphebelwelle 11 verbunden. Die Kipphebelwelle 11 wird durch den Steuermotor 43 um die Achsenmitte angetrieben oder gedreht. Durch diese Drehbewegung der Kipphebelwelle 11 kann der Steuerarm 72 von einer im wesentlichen senkrechten Posi tion, wie beispielsweise in den 5 und 6 dargestellt ist, zu einer Position verstellt werden, die bezüglich der Nockenwellendrehrichtung wesentlich geneigt ist, wie in den 7 und 8 dargestellt ist.
Der mittlere Kipphebel 35 wird durch diese Änderung der Position des Steuerarms 72 in die Richtung bewegt, d. h. versetzt, die die axiale Richtung des Wellenabschnitts 11c schneidet. Das heißt, die Position, bei der der Nockenstößel 36 und die Einlassnocke 15 miteinander in Rollkontakt kommen, kann, wie in den 5 bis 8 dargestellt ist, in Richtung eines frühen Ventilöffnungszeitpunkts oder eines späten Ventilöffnungszeitpunkts geändert werden.
Weil die Drehkontaktposition variabel ist, wird auch die Position der Nockenfläche 49 der oszillierenden Nocke 45 verändert. Dadurch können ein Öffnungs- und Schließzeitpunkt, eine Ventilöffnungsperiode und ein Ventilhub des Einlassventils 5 gleichzeitig und stufenlos verändert werden.
Insbesondere wird für die Nockenfläche 49 eine Krümmung verändert, deren Abstand sich von der Mitte beispielsweise der Haltewelle 13 verändert. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Nockenfläche 49 einen kreisförmigen Basisbereich α und einen Hubbereich β auf. Der kreisförmige Bereich α ist der obere Abschnitt der Nockenfläche 49. Der kreisförmige Basisbereich α ist eine Kreisbogenfläche, die an der Achsenmitte der Haltewelle 13 zentriert ist.
Der Hubbereich β ist ein unterer Abschnitt der Nockenfläche 49. Der Hubbereich β weist einen ersten Abschnitt γ1 und einen zweiten Abschnitt γ2 auf. Der erste Abschnitt γ1 erstreckt sich vom kreisförmigen Basisbereich α und ist in eine Richtung gekrümmt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die der kreisförmige Basisbereich α gekrümmt ist. Der zweite Abschnitt γ2 erstreckt sich vom ersten Abschnitt γ1. Der zweite Abschnitt γ2 ist in eine Richtung gekrümmt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die der erste Abschnitt γ1 gekrümmt ist. Insbesondere ist der Hubbereich β eine Kreisbogenfläche, die einer Nockenform eines Hubbereich beispielsweise der Einlassnocke 15 ähnlich ist.
Der Oszillationsbereich der oszillierenden Nocke 45 wird verändert, wenn die Drehkontaktposition, wo der Nockenstößel 36 mit der Einlasswelle 15 in Drehkontakt kommt, in die frühe oder späte Einspritzrichtung der Einlassnocke 15 verstellt wird. Wenn der Oszillationsbereich der oszillierenden Nocke 45 verändert wird, ändert sich der Bereich der Nockenfläche 49, mit dem das Rollenelement 30 in Kontakt kommt. Es ist insbesondere beabsichtigt, dass das Verhältnis des kreisförmigen Basisbereichs α und des Hubbereichs β, wo das Rollenelement 30 eintritt und austritt, verändert wird, während die Phase der Einlassnocke 15 zur frühen oder zur späten Einspritzrichtung verschoben wird.
Für die Einstelleinheit 80 wird eine Struktur zum Halten des Endes des eingeführten Steuerarms 72 durch ein Schraubenelement 82 verwendet, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist. Insbesondee wird das Schraubenelement 82 von einem Punkt, der dem Durchgangsloch 73 im Wellenabschnitt 11c entgegengesetzt ist, derart geschraubt, dass das Schraubenelement frei vor- und rückwärts bewegt werden kann. Das heißt, das Schraubenelement 82 wird von der oberen Umfangswand des Wellenabschnitts 11c geschraubt. Das eingeführte des Schraubenelements 82 stößt gegen das Ende des Steuerarms 72 auf halbem Weg im Durchlass 73 und hält den Steuerarm 72.
Daher wird durch Drehen des Schraubenelements 81 das Vorsprungmaß des vom Wellenelement 11c hervorstehenden stangenförmigen Abschnitts 74 verändert. Das Vorsprungmaß des Vorsprungabschnitts des stangenförmigen Abschnitts 74 wird verändert. Wenn das Vorsprungmaß des stangenförmigen Abschnitts 74 verändert wird, wird die Drehkontaktposition des Nockenstößels 36 verändert, mit dem die Einlassnocke 15 in Kontakt kommt. Auf der Basis der Änderungen der Drehkontaktposition des Nockenstößels 36, mit dem die Einlassnocke 15 in Kontakt kommt, werden der Ventilöffnungszeitpunkt und der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils 5 eingestellt.
Bezugszeichen 83 bezeichnet z. B. eine auf der oberen Stirnfläche des Schraubenelements 82 ausgebildete kreuzförmige Nut zum Drehen des Schraubenelements 82. Bezugszeichen 84 bezeichnet eine Gegenmutter, in die das Ende des Schraubenelements 82 eingeschraubt wird. Bezugszeichen 84a bezeichnet eine Nut, die eine Lagerfläche der Gegenmutter 84 bildet.
Andererseits wird für den mittleren Kipphebel 35 eine Einrichtung zum Erweitern des Variationsbereichs der Ventilcharakteristik des Einlassventils 5 bereitgestellt. Für diese Einrichtung wird eine Struktur verwendet, gemäß der der mittlere Kipphebel 35 derart angeordnet wird, dass das Hebelverhältnis (Hebelwirkung) an der Seite eines großen Ventilhubs und an der Seite eines niedrigen Ventilhubs verändert wird.
Zum Erläutern dieser Struktur wird gemäß 2 ein Verhältnis B/A bestimmt, wobei A einen Abstand von einem Kontaktpunkt S1 zwischen der Einlassnocke 15 und dem Nockenstößel 36 des mittleren Kipphebels 35 zu einem oszillierenden Gelenkpunkt S2 des mittleren Kipphebels 35, d. h. der Mitte des Stifts 42, und B einen Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt S2 des mittleren Kipphebels 35 zu einem Wirkungspunkt S3 des mittleren Kipphebels 35 bezeichnet, d. h. zu dem Punkt, der den Nockenhub zur oszillierenden Nocke 45 überträgt. Der mittlere Kipphebel 35 ist derart konstruiert, dass dieses Verhältnis bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub größer wird als bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub.
Wie beispielsweise in 5 dargestellt ist, ist bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub ein Abstand zwischen dem Kontaktpunkt S1 und dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 durch A1 definiert, und ein Abstand zwischen dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 und dem Wirkungspunkt S3 ist durch B1 definiert, so dass ein Verhältnis B1/A1 = θ1 erhalten wird. Wie beispielsweise in 7 dargestellt ist, ist bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub ein Abstand zwischen dem Kontaktpunkt S1 und dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 durch A2 definiert, und ein Abstand zwischen dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 und dem Wirkungspunkt S3 ist durch B2 definiert, so dass ein Verhältnis B2/A2 = θ2 erhalten wird. Der mittlere Kipphebel 35 ist derart angeordnet, dass eine Beziehung θ1 > θ2, d. h. B1/A1 > B2/A2 erhalten wird. Es gilt: A(A1, A2) < B(B1, B2).
Nachstehend wird unter Bezug auf die 5 bis 8 die durch eine derartige Konstruktion des mittleren Kipphebels 35 erhaltene Wirkung zusammen mit der Wirkung der variablen Ventilsteuerung 20 beschrieben.
Es wird nun vorausgesetzt, dass die Nockenwelle 10 sich durch die Operation eines Motors dreht, wie in 2 durch die durch einen Pfeil angezeigte Richtung dargestellt ist.
In diesem Fall kommt der Nockenstößel 36 des mittleren Kipphebels 35 mit der Einlassnocke 15 in Kontakt und wird durch das Nockenprofil der Nocke 15 angetrieben. Dadurch oszilliert der mittlere Kipphebel 35 in der vertikalen Richtung, wobei der Stift 42 als oszillierender Gelenkpunkt dient.
Der Oszillationsversatz des mittleren Kipphebels 35 wird durch die Gradientenfläche 40 zur Aufnahmefläche 53a der oszillierenden Nocke 45 übertragen. Weil die Aufnahmefläche 53a und die Gradientenfläche 40 gleitend angeordnet sind, wiederholt die oszillierende Nocke 45 die Oszillationsbewegung, gemäß der sie durch die Gradientenfläche 40 nach oben gedrückt oder nach unten bewegt wird, während sie auf der Gradientenfläche 40 gleitet. Durch die Oszillation der oszillierenden Nocke 45 bewegt sich die Nockenfläche 49 hin- und hergehend in der vertikalen Richtung.
Weil die Nockenfläche 49 mit dem Rollenelement 30 des Kipphebels 25 in Drehkontakt steht, wird das Rollenelement 30 durch die Nockenfläche 49 periodisch gedrückt. Der Kipphebel 25 oszilliert, wenn ein Druck darauf ausgeübt wird, und öffnet oder schließt das Paar Einlassventile 5, wobei die Kipphebelwelle 11 als Halte- oder Stützpunkt dient.
Es wird nun vorausgesetzt, dass der Verbrennungsmotor durch Betätigen des Beschleunigungspedals mit einer hohen Drehzahl betrieben wird. Nachdem der Motor 43 als Aktuator ein Beschleunigungssignal empfangen hat, dreht der Motor 43 die Kipphebelwelle 11 und dreht den Steuerarm 72 zu einem Punkt, an dem beispielsweise der maximale Ventilhub gewährleistet wird, z. B. zu einem Punkt, wo der Steuerarm 72 die in den 5 und 6 dargestellte Vertikalposition einnimmt.
Durch diese Ventilhubsteuerung wird der mittlere Kipphebel 35 in Antwort auf die Drehbewegung des Steuerarms 72 entlang der Drehrichtung auf der Einlassnocke 15 versetzt. Dadurch wird die Position, an der der mittlere Kipphebel 35 mit der Einlassnocke 15 in Drehkontakt kommt, in die frühe oder späte Einspritzrichtung auf der Einlassnocke 15 versetzt. Dadurch wird die Nockenfläche 49 der oszillierenden Nocke 45 auf die Position fixiert, wo die Nockenfläche 49 der oszillierenden Nocke 45 einen etwa senkrechten Winkel erreicht, wie in den 5 und 6 dargestellt ist.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, wird ein Bereich, in dem das Rollenelement 30 der Nockenfläche 49 ein- und austritt, durch die Position der Nockenfläche 49 auf einen Bereich festgelegt, durch den der maximale Ventilhub erhalten wird, d. h., auf den kürzesten kreisförmigen Basisbereich α und den längsten Hubbereich β. Das heißt, der Kipphebel 25 wird durch den Nockenflächenabschnitt angetrieben, der durch den kürzesten oder schmalsten kreisförmigen Basisbereich α und den längsten Hubbereich β gebildet wird. Dadurch wird das Einlassventil 5 mit dem maximalen Ventilhub geöffnet und geschlossen, wie durch den Graphen A1 beispielsweise von 9 dargestellt ist, und außerdem mit einer Öffnungs- und Schließzeit, die dem Einlasshub folgen.
Wie in 5 dargestellt ist, wird das Verhältnis B1/A1(θ1) auf einen Wert gesetzt, der größer ist als B2/A2 bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub.
Wenn die Drehkontaktposition zwischen dem Nockenstößel 36 des mittleren Kipphebels 35 und der Einlassnocke 15 sich ändert, wird der Abstand A vom Kontaktpunkt S1 zum oszillierenden Gelenkpunkt S2 länger. Wenn sich der mittlere Kipphe bel 35 bewegt, wird jedoch der Abstand B vom Kontaktpunkt S2 zum Wirkungspunkt S3 länger. Die Änderung des Abstands B ist größer als die Änderung des Abstands A.
Das heißt, bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub wird der Abstand B1 vom Kontaktpunkt S1 zum oszillierenden Gelenkpunkt S2 größer als bei einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub. Daher nimmt der Nockenhub zu und wird zur oszillierenden Nocke 45 übertragen. Infolgedessen wird der maximale Ventilhub groß.
An dem Punkt, wo der maximale Ventilhub erreicht ist, wird das größte Hebelverhältnis (Hebelwirkung) B1/A1 > 1 erhalten. Daher oszilliert die oszillierende Nocke 45 in einem größeren Winkel als in dem Fall, in dem der Ventilhub nur vom Nockenprofil der Einlassnocke 15 abhängt. Das heißt, durch das Einlassventil 5 wird ein größerer Ventilhub gewährleistet als in dem Fall, wenn der Ventilhub durch das Nockenprofil gesteuert wird.
Außerdem wird bei niedrigen und mittleren Drehzahlen durch den Antrieb des Steuermotors 43 die Kipphebelwelle 11 in die Richtung gedreht, in der der Stift 42 in der Nähe der Einlassnocke 15 angeordnet ist, wie in den 7 und 8 dargestellt ist. Dann bewegt sich der mittlere Kipphebel 35 in Antwort auf die Drehbewegung der Kipphebelwelle 11 auf der Einlassnocke 15 zur Vorderseite der Drehrichtung.
Dadurch wird die Drehkontaktposition zwischen dem mittleren Kipphebel 35 und der Einlassnocke 15 auf der Einlassnocke 15 in Richtung eines frühen Ventilöffnungszeitpunkts verschoben, wie in den 7 und 8 dargestellt ist. Durch die Änderung dieser Drehkontaktposition wird die Ventilöffnungszeitdauer der Nockenphase verkürzt. Außerdem gleitet die Gradientenfläche 40 in Antwort auf die Verschiebung des mittleren Kipphebels 35 auf der Aufnahmefläche 53a von der Anfangsposition in Richtung eines frühen Ventilöffnungszeitpunkts.
Durch die Verschiebung des mittleren Kipphebels 35 ändert die oszillierende Nocke 45 in diesem Fall die Position derart, dass die Nockenfläche 49 nach unten geneigt ist, wie in den 7 und 8 dargestellt ist. Wenn der Gradient zunimmt, ändert sich der Bereich der Nockenfläche 49, in dem das Rollenelement 30 ein- und austritt, auf einen Bereich, in dem der kreisförmige Basisbereich α graduell zu- und der Hubbereich β graduell abnimmt.
Wenn das Nockenprofil der veränderten Nockenfläche 49 auf das Rollenelement 30 übertragen wird, wird der Kipphebel 25 oszillierend angetrieben, während die Ventilöffnungszeitdauer verkürzt wird.
Hierbei wird das Verhältnis B2/A2(θ2) auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als das Verhältnis B1/A1 bei einer Steuerung für einen großen Ventilhub, wie in 7 dargestellt ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Abstand A vom Kontaktpunkt S1 zum oszillierenden Gelenkpunkt S2 in Antwort auf eine Änderung der Drehkontaktposition zwischen der Einlassnocke 15 und dem Nockenstößel 36 kleiner. Wenn der mittlere Kipphebel 35 sich bewegt, wird der Abstand B vom Kontaktpunkt S2 zum Wirkungspunkt S3 jedoch kleiner. Die Änderung des Abstands B ist größer als die Änderung des Abstands A. An einem Punkt, wo der minimale Ventilhub erreicht ist, wird das kleinste Hebelverhältnis (Hebelwirkung), hierin B2/A2, erhalten. Daher oszilliert die oszillierende Nocke 45 um einen kleineren Winkel als in dem Fall, in dem der Ventilhub nur vom Nockenprofil der Einlassnocke 15 abhängt. Das heißt, durch das Einlassventil 5 wird ein kleinerer Ventilhub gewährleistet als zu dem Zeitpunkt, zu dem es durch das Nockenprofil gesteuert wird.
Daher ist, wie durch die Kurven A1 bis A6 in 9 dargestellt ist, die Öffnungszeit des Einlassventils 5 in der variablen Ventilsteuerung 20 vom hohen Drehzahlbetrieb zum niedrigen Drehzahlbetrieb des Verbrennungsmotors im wesentlichen die gleiche Ventilöffnungszeit wie zum Zeitpunkt eines maximalen Ventilhubs. Die Ventilschließzeit ändert sich vom hohen Drehzahlbetrieb zum niedrigen Drehzahlbetrieb wesentlich und ist stufenlos regelbar. Wie durch die Pfeilrichtung in 9 dargestellt ist, sind die Variationsbe reiche A1 bis A6 der variablen Ventilsteuerung 20 sowohl in der Richtung eines großen Ventilhubs (A1) als auch in der Richtung eines kleinen Ventilhubs (A6) erweitert, während sich der Bewegungsbereich (das Bewegungsmaß) des mittleren Kipphebels 35 nicht ändert. Das heißt, der Ventilhub in der Richtung eines großen Ventilhubs (A1) wird groß. Der Ventilhub in der Richtung eines kleinen Ventilhubs (A6) wird klein.
Daher wird ein größerer Ventilhub als in dem Fall gewährleistet, in dem der Ventilhub nur vom Nockenprofil abhängig ist, und außerdem wird ein kleinerer Ventilhub gewährleistet.
Daher wird der Variationsbereich des Einlassventils 5 sowohl in der Richtung eines großen als auch in der Richtung eines kleinen Ventilhubs durch eine einfache Struktur erweitert, in der lediglich die Konstruktion des mittleren Kipphebels 35 festgelegt wird, ohne dass die Einlassnocke 15 oder der Bewegungsbereich (Hub) des mittleren Kipphebels 35 geändert werden müssen.
Außerdem wird während der Steuerung für einen kleinen Ventilhub die Oszillationsbewegung der oszillierenden Nocke 45, während das Ventil nicht anhoben wird, durch die Federkraft des Drückerelements 86 angeregt. Daher wird der Oszillationswinkel der oszillierenden Nocke 45 klein, so dass die Trägheit der oszillierenden Nocke 45 auf einen kleinen Wert reduziert wird. Dadurch kann die Federkraft des Drückerelements 86 klein gemacht werden, und außerdem kann die Reibung reduziert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch vermindert wird, und die Feder kann kompakt, d. h. platzsparend, ausgebildet werden.
Insbesondere wird für die Struktur zum Übertragen des Nockenhubes vom mittleren Kipphebel 35 zur oszillierenden Nocke 45 eine Konfiguration verwendet, in der der Hub der Nocke vom mittleren Kipphebel 35 zur oszillierenden Nocke 45 übertragen wird, während zwischen dem mittleren Kipphebel 35 und der oszillierenden Nocke 45 eine Gleitbewegung stattfin det. Dadurch wird der Eintrittspunkt S3 der oszillierenden Nocke 45 auf eine konstante Positionfestgelegt.
Daher kann, wie in den 5 und 7 dargestellt ist, ein Abstand L von einem oszillierenden Gelenkpunkt S4 der oszillierenden Nocke 45 zum Eintrittspunkt S3 der oszillierenden Nocke 45 in jedem stufenlosen Steuerungszustand konstant gemacht werden, so dass es leicht ist, den mittleren Kipphebel 35 derart zu konstruieren, dass die Beziehung B1/A1(θ1) > B2/A2(θ2) erfüllt ist.
Außerdem wird, weil das Verhältnis B1/A1(θ1) während einer Steuerung für einen großen Ventilhub derart eingestellt wird, dass die Beziehung α1 > 1 erfüllt ist, der Oszillationswinkel der oszillierenden Nocke 45 größer als in dem Fall, in dem der Ventilhub nur vom Nockenprofil der Einlassnocke 15 abhängt. Außerdem wird während einer Steuerung für einen großen Ventilhub ein größerer Ventilhub gewährleistet.
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform einer variablen Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor unter Bezug auf die 10 bis 13 erläutert. Die zweite Ausführungsform dient zum Verständnis der Erfindung und ist nicht in den Ansprüchen beansprucht. Die gleichen Funktionskomponenten wie in der ersten Ausführungsform sind durch die gleichen Bezugzeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Erfindung auf eine variable Ventilsteuerung 20 angewendet, die z. B. für ein DOHC-(Double Ovwerhead Camshaft)Ventilantriebssystem geeignet ist. Das DOHC-Ventilantriebssystem hat eine Struktur mit einer ausschließlich der Einlassseite zugeordneten Nockenwelle und einer ausschließlich der Auslassseite zugeordneten anderen Nockenwelle. Die für das DOHC-Ventilantriebssystem geeignete variable Ventilsteuerung 20 hat im wesentlichen die gleiche Struktur wie in der ersten Ausführungsform, außer dass Konstruktionen von Komponenten sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Das heißt, für die in den 10 bis 13 dargestellte variable Ventilsteuerung 20 wird eine Struktur verwendet, gemäß der ein mittlerer Kipphebel 35 auf der Seite einer Nockenwelle 10 mit einer Einlassnocke 15 angeordnet ist; eine Struktur, gemäß der ein Nockenstößel 36 des mittleren Kipphebels 35 von der Seite in Drehkontakt mit der Einlassnocke 15 gebracht wird; eine Struktur, gemäß der eine Kipphebelwelle 11 auf der Seite des mittleren Kipphebels 35 angeordnet ist; eine Struktur, gemäß der der mittlere Kipphebel 35 durch die Kipphebelwelle 11 unter Verwendung eines Steuerarms 72, eines Schraubenelements 82 und einer Gegenmutter 84 oszillierend gehalten wird; eine Struktur, gemäß der eine oszillierende Nocke 45 durch die Kipphebelwelle 11 mit einer Nockenfläche 49 nach unten oszillierend gehalten wird; eine Struktur, gemäß der ein Kipphebel 25 zum Antreiben des Einlassventils 5 unter der Nockenfläche 49 der oszillierenden Nocke 45 angeordnet ist; eine Struktur, gemäß der die Nockenfläche 49 in Drehkontakt mit einem Rollenelement 30 des Kipphebels 25 gebracht wird; und eine Struktur, gemäß der veranlasst wird, dass eine auf dem Seitenabschnitt des mittleren Kipphebels 35 ausgebildete Gradientenfläche 40 in eine Aufnahmefläche 53a einer kurzen Welle 52 der oszillierenden Nocke eingreift und der über den mittleren Kipphebel 35 übertragene Versatz der Nocke zur oszillierenden Nocke 45 übertragen wird, während veranlasst wird, dass die Aufnahmefläche 53a und die Gradientenfläche 40 aufeinander gleiten. Bezugszeichen 90 bezeichnet z. B. einen hydraulischen Rush-Adjuster.
In der variablen Ventilsteuerung 20 mit dieser Konfiguration ist der mittlere Kipphebel 35 beispielsweise derart angeordnet, dass die Beziehung θ1 > θ2, d. h. ein Verhältnis B3/A3 > ein Verhältnis B4/A4, erhalten wird, wenn während einer Steuerung für einen großen Ventilhub, wie in 12 dargestellt ist, B3/A3 durch θ1 (> 1) definiert ist, wobei A3 einen Abstand zwischen dem Kontaktpunkt S1 und dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 darstellt, und B3 ein Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt S2 zum Wirkungspunkt S3 ist, und während einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub, wie in 13 dargestellt ist, ein Verhältnis B4/A4 durch θ2 definiert ist, wobei A4 einen Abstand zwischen dem Kontaktpunkt S1 und dem oszillierenden Gelenkpunkt S2 darstellt, und B4 einen Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt S2 zum Wirkungspunkt S3 darstellt.
Durch die vorstehend erwähnte Einstellung können die gleichen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden. Insbesondere ist es, wenn die Beziehung A3 < B3, A4 > B4 erfüllt ist, wie dies in der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist, einfach, den Variationsbereich, insbesondere an der Seite eines kleinen Ventilhubs, zu erweitern.
Nachstehend wird unter Bezug auf die 14 und 15 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung beschrieben. Die Konfigurationen, die die gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform haben, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Unterschied darin, dass die variable Ventilsteuerung 20 an der Auslassseite angeordnet ist. Andere Strukturen können denjenigen der ersten Ausführungsform gleichen. Nachstehend wird der Unterschied ausführlich beschrieben.
14 zeigt eine Draufsicht eines Zylinderkopfes 1, auf dem die vorliegende Ausführungsform der variablen Ventilsteuerung 20 montiert ist. 15 zeigt eine Querschnittansicht des Zylinderkopfes 1 und der variablen Ventilsteuerung 20 entlang der Linie B-B in 12.
Wie in den 14 und 15 dargestellt ist, wird die auslassseitige Kipphebelwelle 12 der variablen Ventilsteuerung 20 je Paar Auslassnocken 16, d. h. je Paar Auslassventilen 6, bereitgestellt. Ein Kipphebel 18a für die Einlassseite wird durch die Kipphebelachse 11 des Einlassventils je Einlassnocke 15, d. h. je Einlassventil 15, drehbar gehalten. Durch die vorliegende Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden wie durch die erste Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung in anderen spezifischen Ausführungsformen implementiert werden. Beispielsweise wird in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Struktur verwendet, gemäß der die Kipphebelwelle an der Einlassseite auch als Steuerwelle verwendet wird. Es kann jedoch eine Struktur verwendet werden, bei der eine separate Steuerwelle verwendet wird.

Claims

Variable Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor, die aufweist: eine im Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnete Nockenwelle (10); einen auf der Nockenwelle (10) ausgebildeten Nocken (15); einen Kipphebel (25); einen im Verbrennungsmotor (100) angeordneten schwingenden Nocken (45) mit einer Nockenfläche (49), die ein Einlassventil (5) oder ein Auslassventil (6) über den Kipphebel (25) antreibt, einen im Verbrennungsmotor (100) schwenkbar gehaltenen und zwischen dem schwingenden Nocken (45) und dem Nocken (15) angeordneten Übertragungsarm (35), der den Hub des Nockens (15) auf den schwingenden Nocken (45) überträgt; eine Steuerwelle (11), die den Kipphebel (25) und den Übertragungsarm (35) schwenkbar lagert, wobei durch ein Verdrehen der Steuerwelle (11) sich die Lage eines Kontaktpunktes (S1) zwischen dem Übertragungsarm (35) und dem Nocken (15) verändert und demzufolge auch die Ventilcharakteristik des Einlassventils (5) oder des Auslassventils (6); wobei der Übertragungsarm (35) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und an einem Ende einen Gelenkpunkt (S2) als einen Teil eines Drehgelenkes in Form einer Halteöffnung für einen Stift (42) aufweist, der andere Teil des Drehgelenkes durch einen scheibenförmigen Stiftverbindungsabschnitt (75) mit einer den Stift (42) aufnehmenden Halteöffnung (75a) gebildet wird, wobei der scheibenförmige Stiftverbindungsabschnitt (74) Bestandteil eines in einer Durchgangsöffnung (73) der Steuerwelle (11) angeordneten stangenförmigen Abschnitts (74) ist; wobei der Übertragungsarm (35) an einem anderen Ende einen Wirkungspunkt (S3) und auf einem Zwischenabschnitt den Kontaktpunkt (S1) mit dem Nocken aufweist und weiterhin derart ausgebildet ist, dass, wenn ein Abstand von dem Kontaktpunkt (S1) zwischen dem Nocken (15) und dem Übertragungsarm (35) zu dem oszillierenden Gelenkpunkt (S2) des Übertragungsarms (35) durch A und ein Abstand vom oszillierenden Gelenkpunkt (S2) des Übertragungsarms (35) zu dem Wirkungspunkt (S3) des Übertragungsarms durch B definiert ist, wodurch ein Verhältnis B/A bestimmt wird, θ1 als ein Verhältnis B/A während einer Steuerung für einen großen Ventilhub zum Steuern der Ventilhubcharakteristik und θ2 als ein Verhältnis B/A während einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub zum Steuern der Ventilhubcharakteristik definiert ist, eine Beziehung θ1 > θ2 erfüllt ist.
Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungspunkt (S3) des Übertragungsarms (35) der Kontaktpunkt (S2) zwischen dem oszillierenden Nocken (45) und dem Übertragungsarm (35) wird; und der Abstand B vom oszillierenden Gelenkpunkt (S2) des Übertragungsarms (35) zum Kontaktpunkt (S2) zwischen dem oszillierenden Nocken (45) und dem Übertragungsarm (35) während einer Steuerung für einen großen Ventilhub größer wird als während einer Steuerung für einen kleinen Ventilhub.
Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsarm (35) den Hub des Nockens (15) auf den schwingenden Nocken (45) überträgt, während der Übertragungsarm (35) mit dem schwingenden Nocken (45) gleitet.
Variable Ventilsteuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass θ1 als Verhältnis B/A während einer Steuerung für einen großen Ventilhub die Beziehung θ1 > 1 erfüllt.