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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein variables Ventilsteuerungssystem
zur kontinuierlichen Steuerung der Ventilsteuerungsgröße
eines Verbrennungsmotors.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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In
Motorfahrzeuge eingebaute Hubkolbenmotoren (Verbrennungsmotoren)
sind im Allgemeinen mit einem an dem Zylinderkopf angebrachten variablen
Ventilsteuerungssystem ausgestattet, um kontinuierlich die Kennlinien
wenigstens der Einlassventile zu steuern, um das aus dem Motor emittierte Abgas
zu steuern und den Pumpverlust zu verringern.
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Viele
von derartigen variablen Ventilsteuerungssystemen verwenden einen
variablen Ventilbetätigungsmechanismus, wodurch der Hubbetrag
wenigstens der Einlassventile kontinuierlich variiert wird, um die
Menge der Einlassluft einzustellen. Der variable Ventilbetätigungsmechanismus
weist im Allgemeinen die Kombination einer Vorrichtung zum Bereitstellen
einer Ventilsteuerungsgröße auf der Basis einer
Auslenkung einer auf der Nockenwelle befestigten Einlassnocke und
eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Variieren der Ventilsteuerungsgröße (Ventilhubbetrag, Öffnungs/Schließ-Zeit
des Ventils, Ventilöffnungsdauer, usw.) in Abhängigkeit
von der Ro tationsauslenkungseingangsgröße aus
einer Steuerwelle (siehe z. B. ungeprüfte
Japanische Patentoffenlegung Nr. 2005-299536 )
auf.
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Es
wurde auch bereits eine Anordnung vorgeschlagen, die eine die Ventilreaktionskraft überwindende
Antriebskraft nutzt, um die Ventilsteuerungsgröße
gleichmäßig zu variieren, wobei die von einer
Antriebskraftquelle, wie z. B. einem Elektromotor, abgegebene Antriebskraftgröße
an die Steuerwelle über einen einen Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus,
wie z. B. einen Schraubgetriebemechanismus oder einen Schneckegetriebemechanismus,
enthaltenden Übertragungsmechanismus übertragen
wird, so dass die Steuerwelle mit hohem Drehmoment gedreht werden
kann (siehe Ungeprüfte
Japanische
Patentoffenlegungen Nr. 2005-42642 und Nr.
2007-2686 ).
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Dort
wo der Übertragungsmechanismus eingesetzt wird, ist es
erforderlich, dass der Eingriffsabschnitt zwischen Teilen wie z.
B. zwischen einem Zahnrad und einer Leitspindel mit Schmieröl (Schmiermittel)
geschmiert werden sollte, um eine laufruhige Rotation der Steuerwelle
zu ermöglichen. Der Eingriffsabschnitt zwischen Zahnrädern
kann insbesondere unzureichend geschmiert werden, da auf die Zahnräder
eine große Ventilreaktionskraft aus der Steuerwelle ausgeübt
wird, oder sie in einem statischen Zustand in einer festen Ausrichtung
gehalten werden. Somit muss der Eingriffsabschnitt konstant mit
frischem Schmieröl geschmiert werden.
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Üblicherweise
wird daher der Motor mit einem zusätzlichen Ölzuführungssystem
versehen, wodurch ein Teil des Schmieröls, das an die verschiedenen
Teile des Zylinderkopfes geliefert wird, an den Eingriffsabschnitt
des Übertragungsmechanismus geleitet wird.
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Um
jedoch den Motor mit einem derartigen Ölzuführungssystem
zu versehen, müssen mehrere zu der Ölleitung führende Öl kanäle
in dem Zylinderkopf sowie in den den Eingriffsabschnitt bildenden Teilen
ausgebildet werden. Somit ist das Ölzuführungssystem
ziemlich kompliziert im Aufbau und erhöht erheblich die
Kosten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung
eines variablen Ventilsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor,
in welchem der Eingriffsabschnitt eines Übertragungsmechanismus
mittels eines bereits vorhandenen Teils für den Antrieb
eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus geschmiert
wird.
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Zur
Lösung der Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein
variables Ventilsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor
bereit, das aufweist: eine Nockenwelle, die von einem endlosen länglichen
Element angetrieben wird, welches sich unter Verteilung eines Schmiermittels
bewegt; einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zum
Ausgeben einer Ventilsteuerungsgröße auf der Basis
einer Nockenauslenkung der Nockenwelle, wobei der variable Ventilbetätigungsmechanismus
variabel die Ventilsteuerungsgröße in Abhängigkeit
von einer Auslenkungseingangsgröße in ein Steuereingangselement steuert;
und einen Übertragungsmechanismus zum Übertragen
der von einer Antriebskraftquelle ausgegebenen Antriebskraft auf
das Steuereingangselement über dessen Eingriffsabschnitt,
wobei der Eingriffsabschnitt des Übertragungsmechanismus
an einer Position angeordnet ist, wo der Eingriffsabschnitt mit
dem von dem endlosen länglichen Element verteilten Schmiermittel
geschmiert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung verteilt bzw. zerstreut sich, sobald die
Nockenwelle angetrieben wird, das an dem endlosen länglichen
Element anhaftende Schmiermittel davon.
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Da
der Eingriffsabschnitt des Übertragungsmechanismus an einer
Position angeordnet ist, wo der Eingriffsabschnitt das von dem endlosen
lang gestreckten Element verteilte bzw. zerstreute Schmiermittel
aufnehmen kann, kann dem Eingriffsabschnitt ständig frisches
Schmiermittel ohne die Notwendigkeit für ein zusätzliches
kompliziertes und teueres Schmiersystem, wie z. B. Ölkanäle
zugeführt werden. Der Übertragungsmechanismus
kann unter Verwendung einer einfachen und preiswerten Anordnung
geschmiert werden. Demzufolge wird ein Verschleiß des Eingriffsabschnittes
beschränkt, was die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit
des Übertragungsmechanismus verbessert, und es verbessert
sich, da auch die Reibung des Eingriffsabschnittes reduziert wird,
die Reaktionseigenschaft des Übertragungsmechanismus. Ferner
können der Übertragungsmechanismus und das Betätigungselement
dafür in kompakter Größe ausgeführt
werden.
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Bevorzugt
wird das endlose längliche Element um ein sich zusammen
mit der Nockenwelle drehendes Nockenwellenkettenrad geführt
und der Eingriffsabschnitt des Übertragungsmechanismus wird
außerhalb eines Abschnittes des um das Nockenwellenkettenrad
geführten endlosen länglichen Elementes angeordnet.
Mit dieser Anordnung verteilt sich das an dem endlosen länglichen
Element anhaftende Schmiermittel aufgrund der Zentrifugalkraft nach
außen und erreicht ohne weiteres den Eingriffsabschnitt.
Ferner dient der Eingriffsabschnitt des Übertragungsmechanismus
zur Isolierung des über dem endlosen länglichen
Element verteilten Öls von dem restlichen Innenraum des
Ventildeckels, und reduziert dadurch die Menge des in dem Bereich über den
Zylindern verteilten bzw. zerstäubten Ölnebels. Demzufolge
kann die verbrauchte Ölmenge reduziert werden, was es erübrigt,
die Funktion eines innerhalb des Ventildeckels oder dergleichen
angeordneten Ölabscheiders zu verbessern.
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Der Übertragungsmechanismus
enthält bevorzugt ein Schneckenrad, das auf dem Steuereingangselement
montiert ist, und eine Schneckenwelle, die den Eingriffsabschnitt
in Verbindung mit dem Schneckenrad bildet und die von der Antriebsquelle ausgegebene
Antriebskraft an das Schneckenrad überträgt. In
diesem Falle kann von dem endlosen länglichen Element verteiltes
frisches Schmiermittel dem Eingriffsabschnitt in großen
Mengen ohne Einsatz einer speziellen Anordnung zugeführt
werden. Somit wird das Schneckenrad des Übertragungsmechanismus
zum Drehen des Steuereingangselementes mit einem großen
Drehzahlreduzierungsverhältnis dazu genutzt, um eine große
Menge frischen Schmiermittels, das von dem endlosen länglichen Element
verteilt wird, dem Eingriffsabschnitt zwischen dem Schneckenrad
und der Schneckenwelle zuzuführen. Der Schneckengetriebewirkungsgrad hängt
stark von dem Zustand des Eingriffsabschnittes ab. Da der Eingriffsabschnitt
ausreichend geschmiert wird, ist jedoch ein hoher Getriebewirkungsgrad
sichergestellt und die Reaktionseigenschaften des Übertragungsmechanismus
verbessern sich. Ferner können der Übertragungsmechanismus
und das Betätigungselement dafür in kompakter
Abmessung ausgeführt werden.
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Bevorzugt
ist das Schneckenrad ein fächerförmiges Element,
und das von dem endlosen länglichen Element verteilte Schmiermittel
wird auf einer Seitenoberfläche des Schneckenrades aufgenommen
und einem Außenumfangsabschnitt des Schneckenrades zugeführt.
Dieses ermöglicht es, dass eine größere
Menge an frischem Schmiermittel stabil dem Eingriffsabschnitt zugeführt
wird.
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Der Übertragungsmechanismus
kann auch ein auf dem Steuereingangselement montiertes fächerförmiges
Schneckenrad und eine von dem Schneckenrad getrennte und die Schneckenwelle enthaltende
Schneckenwelleneinheit enthalten, wobei die Schneckenwelleneinheit
mit dem Schneckenrad in Eingriff kommt, wenn sie an einem Zylinderkopf des
Motors angebracht wird. Diese Anordnung stellt nicht nur eine ausreichende
Zufuhr von frischem Schmiermittel zu dem Eingriffsabschnitt bereit,
sondern ermöglicht auch eine Vereinfachung des Übertragungsmechanismus
im Aufbau im Vergleich zu einem integrierten Aufbau, in welchem
das Schneckenrad und die Schneckenwelle zu einer Einheit zusammengefasst
sind. Außerdem können das Schneckenrad und die
Schneckenwelle leicht miteinander in Eingriff gebracht werden.
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Ferner
wird der Schutzumfang der Einsetzbarkeit der vorliegenden Erfindung
aus der hierin nachstehend erfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Es dürfte sich jedoch verstehen, dass die detaillierte
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung darstellen, lediglich zur
Veranschaulichung gegeben werden, da verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb der Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang
der Erfindung für den Fachmann auf diesem Gebiet aus dieser
detaillierten Beschreibung ersichtlich sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der hierin nachstehend gegebenen
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen,
welche nur zur Veranschaulichung angegeben werden, vollständiger verständlich.
In den Zeichnungen ist:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Reihen-Vierzylinder-Hubkolben-Benzinmotors
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Motors, von welchem ein Ventildeckel
und ein Steuerkettendeckel, die in 1 dargestellt
sind, entfernt sind;
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht des Motors, von welchem ein in 3 dargestelltes
variables Ventilsteuerungssystem entfernt ist;
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5 eine
Schnittansicht des variablen Ventilsteuerungssystems entlang einer
Linie B-B in 3;
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6 eine
Schnittansicht des variablen Ventilsteuerungssystems entlang einer
Linie C-C in 3;
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7 die
Darstellung eines Teils des Motors wie sie aus der durch den Pfeil
D in 3 angezeigten Richtung zu sehen ist; und
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8 eine
Teilschnittansicht des Teils des Motors, wie er aus der durch den
Pfeil E in 7 angegebenen Richtung zu sehen
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hierin
nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben,
wobei 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungs-Motors,
beispielsweise eines Reihen-Vierzylinder-Hubkolben-Benzinmotors
ist, 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A
in 1 ist, 3 eine perspektivische Ansicht
des Motors ist, von welchem ein Ventildeckel und ein Steuerkettendeckel,
die in 1 dargestellt sind, entfernt sind, 4 eine
perspektivische Explosionsansicht des Motors ist, von welchem ein
in 3 dargestelltes variables Ventilsteuerungssystem
entfernt ist, 5 eine Schnittansicht des variablen
Ventilsteuerungssystems entlang einer Linie B-B in 3 ist, 6 eine
Schnittan sicht des variablen Ventilsteuerungssystems entlang einer
Linie C-C in 3 ist, 7 und 8 einen Übertragungsmechanismus
darstellen
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In 1 bezeichnet
Bezugszeichen 1 einen einen Motorkörper bildenden
Zylinderblock; 2 bezeichnet einen über dem Zylinderblock 1 angeordneten
Zylinderkopf; 3 bezeichnet einen einen oberen Abschnitt
des Zylinderkopfes 2 abdeckenden Ventildeckel; 4 bezeichnet
eine an einem unteren Abschnitt des Zylinderblockes 1 ausgebildete Ölwanne
und 1a bezeichnet einen Steuerkettendeckel, der mit einem vorderen
Teil des Zylinderblockes 1 verbunden ist.
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Gemäß 5 weist
der Zylinderblock 1 vier Zylinder 6 auf (wovon
nur ein Teil dargestellt ist), die angrenzend aneinander in der
Längsrichtung des Motors angeordnet sind. Kolben 7 sind
in den entsprechenden Zylindern 6 für die Hubbewegung
aufgenommen. Jeder Kolben 7 ist über einen Pleuel 8 und
einen Kurbelzapfen 9a mit einer Kurbelwelle 9 verbunden,
die sich in der Längsrichtung des Zylinderblockes 1 so
erstreckt, dass die Hubbewegung des Kolbens 7 in eine Rotationsbewegung
umgewandelt und dann an die Kurbelwelle 9 ausgegeben wird.
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Vier
den entsprechenden Zylindern 6 gemäß Darstellung
in 5 zugeordnete Brennkammern 11 sind unter
dem Zylinderkopf 2 ausgebildet. Ein Einlassöffnungspaar 12 (nur
eine Einlassöffnung ist dargestellt) öffnet sich
in jede Brennkammer 11 von einer Seite davon und ein Auslassöffnungspaar 13 (nur eine
Auslassöffnung ist dargestellt) öffnet sich in
jede Brennkammer 11 von ihrer anderen Seite aus. Der Zylinderkopf 2 weist
eine in der Mitte seiner Oberseite und sich in der Längsrichtung
erstreckende Vertiefung 2a auf. Gegenüberliegende
Seiten des Zylinderkopfes 2 in Bezug auf die Vertiefung 2a springen
seitlich vor. Einlassventile 14 zum Öffnen und Schließen der
entsprechenden Einlassöffnungen 12 sind auf der
einen Seite jeder Brennkammer 11 und Auslassventile 15 zum Öffnen
und Schließen der entsprechenden Auslassöffnungen 13 sind
auf der anderen Seite jeder Brennkammer 11 angeordnet.
Die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 sind
jeweils ein normalerweise geschlossener Typ und werden somit durch
eine entsprechende (nur in 5 dargestellte) Ventilfeder 16 in
ihre Schließrichtung gedrückt.
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Die
in der Oberseite des Zylinderkopfes 2 ausgebildete Vertiefung 2a ist
mit einem variablen Ventilsteuerungssystem 20 versehen,
das einen SOHC-Ventilbetätigungsmechanismus gemäß Darstellung
in den 2 bis 6 aufweist. Normalerweise ist
das variable Ventilsteuerungssystem 20 mit dem Ventildeckel 3 abgedeckt.
Das variable Ventilsteuerungssystem 20 ist eine Einheit,
welche durch die Kombination eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 zum
kontinuierlichen Verstellen der Kennlinien der Einlassventile 14 in
Verbindung mit einer Nockenwelle 26 und einem normalen
Kipphebelmechanismus 22 zum Öffnen und Schließen
der Auslassventile 15 zu einem festen Zeitpunkt aufgebaut ist.
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Das
variable Ventilsteuerungssystem 20 wird detaillierter erklärt.
In den 1 bis 6 bezeichnet das Bezugszeichen 25 Haltevorrichtungen; 26 bezeichnet
die Nockenwelle; 27 bezeichnet eine auslassseitige Kipphebelwelle; 28 bezeichnet
eine Steuerwelle, welche auch als einlassseitige Kipphebelwelle
dient; und 29 bezeichnet eine Lagerungswelle. Die Wellen 26 bis 29 erstrecken
sich jeweils in der Längsrichtung des Motors. Von diesen
ist die Nockenwelle 26 mit Nockengruppen versehen, die
den entsprechenden Zylindern gemäß Darstellung
in 5 zugeordnet sind. Jede Nockengruppe beinhaltet
beispielsweise drei Nocken, d. h. eine Einlassnocke 26a und
ein Paar von Auslassnocken 26b (in 5 ist nur
ein Teil davon dargestellt), die auf beiden Seiten der Einlassnocke 26a angeordnet
sind.
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Die
Haltevorrichtungen 25 sind an entsprechenden geeigneten
Positionen über dem Zylinderkopf 2, beispielsweise
an den gegenüberliegenden Enden der Zylinderreihe und zwischen
jedem Paar von benachbarten Zylindern, angeordnet. Gemäß Darstellung
in 6 besteht jede Haltevorrichtung 25 aus
der Kombination eines Halters 32 und einer Kappe 33,
die an einem unteren Ende des Halters 32 befestigt ist.
Die Nockenwelle 26 ist drehbar an ihrer Zapfenfläche
zwischen der unteren Endfläche des Halters 32 und
der Oberseite der Kappe 33 gelagert. Die Steuerwelle 28 wird
drehbar von einem Zwischenabschnitt des Halters 32 auf
der Einlassseite (einer in der Breitenrichtung angenommenen Seite) gelagert.
Die auslassseitige Kipphebelwelle 27 ist in dem Zwischenabschnitt
des Halters 32 auf der Auslassseite (der anderen in der
Breitenrichtung angenommenen Seite) gegenüber der Steuerwelle 28 befestigt.
Die Lagerungswelle 29 ist in einem oberen Abschnitt des
Halters 32 befestigt. Jeder Halter 32 weist ein
Paar von Fixierungssitzen 34 auf, die auf beiden Seiten
davon nahe an der auslassseitigen Kipphebelwelle 27 bzw.
der Steuerwelle 28 gemäß Darstellung
in 6 angeordnet sind. Die in dieser Weise aufgebauten
Haltevorrichtungen und Wellen bilden einen auf dem Zylinderkopf 2 montierbaren Rahmen.
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Der
Rahmen ist mit dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 und
dem Kipphebelarmmechanismus 22 in Bezug auf jeden Zylinder
versehen. Der variable Ventilbetätigungsmechanismus 21 weist
gemäß Darstellung in 5 beispielsweise
die Kombination eines Kipphebelarms 40, einer Schwenknocke 50 und
eines mittigen Kipphebelarms 60 auf.
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Insbesondere
ist gemäß Darstellung in den 3 und 4 jeder
Kipphebelarm 40 aus einem gegabelten Armelement aufge baut.
Das Armelement ist drehbar an seinem mittigen Abschnitt auf der Steuerwelle 28 gemäß Darstellung
in 5 gelagert und erstreckt sich auf eine Seite des
Rahmens. Das Armelement weist Einstellschrauben 41 auf,
die in seine distalen Enden eingesetzt sind, und eine Nadelrolle 42,
die an seinem proximalen Ende vorgesehen ist und nahe an der Lagerungswelle 29 angeordnet
ist.
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Wie
aus den 3 bis 5 zu ersehen,
ist die Schwenknocke 50 mit einem Endabschnitt drehbar
auf der Lagerungswelle 29 gelagert und der andere Endabschnitt
ragt zu der Nadelrolle 42 des entsprechenden Kipphebelarms 40 vor.
Eine Nockenfläche 51 ist auf dem anderen Ende
der Schwenknocke 50 ausgebildet und in einem Rollkontakt
mit der Nadelrolle 42 angeordnet. Ferner ist eine Rolle 52 drehbar
in einem unteren Abschnitt der Schwenknocke eingepasst.
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Gemäß Darstellung
in 5 ist der mittige Kipphebelarm 60 von
der Einlassnocke 26a, der Steuerwelle 28 und der
Rolle 52 umgeben. Der mittige Kipphebelarm 60 ist
ein L-förmiges Element mit einem Arm 61, der sich
nach oben zu der Rolle 52 erstreckt und einem weiteren
Arm 62, der sich seitlich zu einer Position direkt unter
der Steuerwelle 28 erstreckt. Eine schräge Fläche 61a (z.
B. eine Oberfläche, die sich von der Lagerungswellenseite
abfallend zu der Steuerwelle erstreckt) ist auf dem distalen Ende
des Arms 61 ausgebildet, und in einem Rollkontakt mit der
Rolle 52 der Schwenknocke 50 angeordnet. Eine
Rolle 63, welche durch einen Abschnitt des mittigen Kipphebelarms 60 dort
gelagert wird, wo die Arme 61 und 62 aufeinander
treffen, ist in einem Rollkontakt mit der Nockenfläche
der Einlassnocke 26a so angeordnet, dass die Nockenauslenkung
der Einlassnocke 26a als eine Ventilsteuerungsgröße
an die Schwenknocke 50 über den Arm 61 übertragen werden
kann. Ein Stift 64 ist relativ drehbar durch ein Loch in
dem distalen Ende des Arms 62 eingepasst und ist auch in
ein Loch 65 eingeführt, das in der Steuerwelle 28 ausgebildet
ist. Somit wird der mittige Kipphebelarm 60 durch den Stift 64 gelagert,
so dass er um das distale Ende des Arms 62 kippbar ist.
Aufgrund dieser Anordnung wird, wenn die Steuerwelle 28 rotiert,
der mittige Kipphebelarm 60 in einer Richtung (voreilender
oder verzögernder Richtung) quer zur Nockenwelle 26 verschoben,
wobei die Position des Rollkontaktes mit der Einlassnocke 26a verändert
wird.
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Aufgrund
dieser Auslenkung wird die Ventilsteuerungsgröße
aus dem mittigen Kipphebelarm 60, beispielsweise der Hubbetrag
und die Öffnungs/Schließ-Zeit der Einlassventile 14 kontinuierlich
gleichzeitig verändert. Insbesondere enthält die Nockenfläche 51 einen
oberen Abschnitt, der als ein dem Basiskreis der Einlassnocke 26a entsprechendes
Basiskreisintervall ausgebildet ist, und einen als ein Hubintervall
(einem Hubbereich des Profils der Einlassnocke 26a entsprechend)
ausgebildeten unteren Abschnitt zusammenhängend mit dem
Basiskreisintervall. Somit ändert sich, sobald die Rolle 63 des
mittigen Kipphebelarms 60 in der voreilenden oder verzögernden
Richtung in Bezug auf die Einlassnocke 26a ausgelenkt wird,
die Orientierung der Schwenknocke 50, was eine Änderung
in dem Bereich der Nockenfläche 51 bewirkt, über
welchen die Nadelrolle 42 rollt. Es ändert sich
nämlich das Verhältnis zwischen dem Basiskreis
und den in einen Rollkontakt mit den Änderungen der Nadelrolle 42 gebrachten
Hubintervallen. Die Veränderung in dem Verhältnis
zwischen dem Basiskreis und den Hubintervallen, welche eine Phasenänderung
in der voreilenden oder verzögernden Richtung begleitet,
wird dazu benutzt, um kontinuierlich den durch die Spitze des Profils
der Einlassnocke 26a erzeugten Hubbetrag der Einlassventile 14 von
einem niedrigen Hub zu einem durch einen längeren Bereich
des Profils der Einlassnocke 26a produzierten hohen Hub
zu verän dern. Gleichzeitig wird die Öffnungs/Schließ-Zeit
der Einlassventile 14 so verändert, dass sich
die Ventilschließzeit erheblich im Vergleich zu der Ventilöffnungszeit
verändert.
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Eine
Schraube 66 ist verstellbar in das Loch 65 eingesetzt,
um die Anpassung des Betrags einer Projektion des Stiftes 64 (für
die Anpassung der Öffnungs/Schließ-Zeit des Ventils
und des Hubbetrags der einzelnen Zylinder) zu ermöglichen.
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Gemäß Darstellung
in 5 weist jeder Kipphebelarmmechanismus 22 (Auslassseite)
ein Paar von Kipphebelarmen 67 (wovon nur einer dargestellt
ist) auf. Das Paar der Kipphebelarme 67 ist auf beiden
Seiten des mittigen Kipphebelarms 60 angeordnet und drehbar
durch die auslassseitige Kipphebelwelle 27 gelagert. Jeder
Kipphebelarm 67 weist einen mit einer (nicht dargestellten)
Rolle versehenen Endabschnitt auf, der, welcher in Rollkontakt mit der
Nockenfläche der entsprechenden Auslassnocke 26b angeordnet
ist, und den anderen Endabschnitt, der zu der anderen Seite des
Rahmens vorragt und ist mit einer Einstellschraube 67a versehen
ist.
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Auf
diese Weise sind die Nockenwelle 26, der variable Ventilbetätigungsmechanismus 21 und der
Kipphebelarmmechanismen 22 zu einer Einheit kombiniert.
Die Fixierungssitze 34 des variablen Ventilsteuerungssystems 20 werden
auf entsprechenden Vorsprüngen 17 platziert, die
aus der Bodenfläche der Vertiefung 2a (Zylinderkopf 2)
gemäß Darstellung in 4 und 6 vorstehen.
Dann werden gemäß Darstellung in den 3 und 6 die
Fixierungssitze 34 zusammen mit dem Zylinderkopf 2 an
dem Zylinderblock 1 über Zylinderkopfschrauben 18 fixiert (befestigt).
Das variable Ventilsteuerungssystem 20 wird nämlich
durch die Zylinderkopfschrauben 18 mit hoher Tragfähigkeit
befestigt (die Zylinderkopfschrauben 18 müssen
dem auf den Zylinderkopf 2 ausgeübten Explosionsdruck
widerstehen, und haben somit eine höhere Steifigkeit und
mechanische Festigkeit als die anderen Schrauben). Um eine feste Befestigung
des variablen Ventilsteuerungssystems 20 zu ermöglichen,
werden die Zylinderkopfschrauben 18 so nah wie möglich
an der auslassseitigen Kipphebelwelle 27 oder der Steuerwelle 28 wie
möglich angeordnet. Die an den gegenüberliegenden
Enden des variablen Ventilsteuerungssystems angeordneten Haltevorrichtungen 25 werden
an dem Zylinderkopf 2 unter Verwendung zusätzlicher
Fixierungsschrauben 18a befestigt.
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Sobald
das variable Ventilsteuerungssystem gemäß Darstellung
in 5 montiert ist, befinden sich die Einstellschrauben 41 der
einlassseitigen Kipphebelarme 40 an den Endflächen
der Schäfte der in den Zylinderkopf 2 eingepassten
entsprechenden Einlassventile 14, und die Einstellschrauben 67a der
auslassseitigen Kipphebelarme 67 befinden sich an den Endflächen
der Schäfte der in den Zylinderkopf 2 eingepassten
entsprechenden Auslassventile 15. Das Bezugszeichen 68 bezeichnet
einen der Schwenknocke 50 zugeordneten Stößel.
Der Stößel 68 drückt den mittigen
Kipphebelarm 60 über die Schwenknocke 50 gegen
die Einlassnocke 26a.
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Gemäß Darstellung
in 4 weist die Nockenwelle 26 beispielsweise
einen durch ein in einer Endwand des Zylinderkopfes 2 angrenzend
an die Vertiefung 2a ausgebildetes Durchtrittsloch 1b hindurch
nach vorne ragenden Endabschnitt auf. Der vorstehende Endabschnitt
der Nockenwelle 26 ist mit einem Zeitsteuerelement, nämlich
einem Nockenkettenrad 70 gemäß Darstellung
in den 1 bis 3 versehen. Ein endloses längliches
Element, wie z. B. eine endlose Zeitsteuerkette 72, ist
um das Nockenkettenrad 70 und ein Kurbelwellenkettenrad 71 geführt,
das auf dem entsprechenden Ende der Nockenwelle 9 so befestigt
ist, dass die Nockenwelle 26 durch den Kurbelwellenausgang
gedreht wird. Die Zeitsteuerkette 72 ist einer nicht dargestellten
Vorrichtung zugeordnet, welche mit einem Schmiermittel, wie z. B.
Schmieröl aus einer Ölleitung, versorgt wird und
das Öl auf die sich bewegende Kette 72 sprüht.
Das Schmieröl schmiert die gleitenden Abschnitte der Zeitgeberkette 72 und
der Kettenräder 70 und 71.
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Der
vordere Endabschnitt des Zylinderkopfes 2 ist mit einer
in 3 dargestellten Antriebseinheit 80 versehen,
um die Steuerwelle 28 anzutreiben. Die Antriebseinheit 80 enthält
beispielsweise einen elektrischen Motor 81 als Quelle für
Rotationskraft, die mit einem von dem elektrischen Motor 81 getrennten Übertragungsmechanismus,
oder insbesondere einem Schneckengetriebe-Drehzahlreduzierungsmechanismus 82 kombiniert
ist. Der Reduzierungsmechanismus 82 enthält ein
fächerförmiges Schneckenrad 83 und eine
Schneckenwelle 84 in Eingriff mit dem Zahnrad 83.
Die Schneckenwelle 84 und ihre zugeordneten Elemente bilden
eine von dem Schneckenrad 83 getrennte Schneckenwelleneinheit 85.
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Insbesondere
weist gemäß Darstellung in den 3, 4, 7 und 8 das
fächerförmige Schneckenrad 83 einen fächerförmigen
flachen Körper 86 mit zahlreichen Zähnen 87 auf,
die in eine Außenumfangskante davon geschnitten sind, und
einen Befestigungssitz 88, der radial einwärts
von dem Körper 86 an dem Mittelpunkt der Schwenkbewegung
angeordnet ist. Der Befestigungssitz 88 ist an dem Vorderende
der Steuerwelle 28 befestigt, welche als ein Steuereingabeelement
dient, und welche nach vorne aus dem Halter 32 (Haltevorrichtung 25) vorsteht,
der an dem vorderen Ende des variablen Ventilsteuerungssystems angeordnet
ist, und die Zähne 87 sind über dem Zylinderkopf 2 angeordnet. Die
auf der Außenumfangskante des Körpers 86 ausgebildeten
Zähne 87 sind außerhalb der Zeitsteuerkette 72 angeordnet,
welche um das Nockenkettenrad 70 gemäß Darstellung
in 2 geführt ist. Demzufolge verteilt sich, wenn
sich die Steuerkette 72 bewegt, das an der Kette 72 anhaftende
Schmieröl aufgrund der Zentrifugalkraft und wird den Zähnen 87 und
der Schneckenwelle 84 zugeführt. Da ferner das innerhalb
des Ventildeckels verteilte Schmieröl durch die Getriebeteile
blockiert wird, ist es möglich, den Anteil des Ölnebels
zu begrenzen, der sich über einem Bereich über
den Zylindern verbreitet. Der Verbrauch von Öl kann daher
reduziert werden, was es erübrigt, die Funktion eines beispielsweise
innerhalb der Kipphebelabdeckung angeordneten Ölabscheiders
zu verbessern. Eine Seitenoberfläche des fächerförmigen
Körpers 86, die sich auf derselben Seite wie das
Nockenkettenrad 70 befindet, kann mit einer Führung
versehen sein, um das aufgenommene Schmieröl den Zähnen 87 zuzuführen,
die auf der Außenumfangskante des Körpers 86 ausgebildet
sind. In diesem Falle kann die Führung beispielsweise eine Gefälle 70a aufweisen,
das über der gesamten Außenoberfläche
des Körpers 86 ausgebildet ist, und sich zu der
Außenumfangskante hin neigt. Diese Anordnung stellt sicher,
dass das das Nockenkettenrad 70 erreichende Schmieröl
den Zähnen 87 zugeführt wird, ohne dass
es zu anderen Bereichen geführt wird.
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Die
Schneckenwelleneinheit 85 weist einen Rahmen 90 gemäß Darstellung
in den 2, 4, 7 und 8 auf.
Der Rahmen 90 enthält eine Basis 90a,
die sich in der Breitenrichtung des Zylinderkopfes 2 erstreckt
und ein Paar von Armen 90b, welche aus den entsprechenden
gegenüberliegenden Enden der Basis 90a in der
Längsrichtung des Zylinderkopfes 2 hervorstehen.
Eine (in 2 dargestellte) Lagerungsoberfläche 90c ist
in dem distalen Endabschnitt jedes Armes 90b ausgebildet.
Die Schneckenwelle 84 weist eine Welle 84b und
ein Schneckenrad 84a auf, das an einem Zwischenabschnitt
der Welle 84b ausgebildet ist. Die Welle 84b ist
drehbar an gegenüberliegenden Enden durch die Lagerflächen 90c gelagert,
so dass sich das Schneckenrad 84b zwischen den Lagerflächen 90c befindet.
Ein End abschnitt der Welle 84b tritt durch den entsprechenden
Arm 90b hindurch und ist mit einem (einem Steckkupplungselement
entsprechenden) Steckteil 91a oder einem (einem Buchsenkupplungselement
entsprechenden) Aufnahmeteil 91b verbunden, welche eine
Kupplung 91 ausbilden, welche mit einer Oldham-Kupplungsfunktion
versehen ist. Beispielsweise ist der Endabschnitt der Welle 84b mit dem
Steckteil 91a gekoppelt. Ferner ist ein Befestigungssitz 92 an
jedem Endabschnitt der Basis 90a ausgebildet, um die Befestigung
des Rahmens 90 an dem Zylinderkopf 2 zu ermöglichen.
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Gemäß Darstellung
in 4 sind die Befestigungssitze 92 mittels
Befestigungsschrauben 93 an dem oberen Teil des Halters 32 (Haltevorrichtung 25) befestigt,
der sich an dem vorderen Ende des variablen Ventilsteuerungssystems
befindet, oder insbesondere an den entsprechenden Aufnahmesitzen 94, welche
direkt über der Steuerwelle 28 ausgebildet sind,
und dadurch ist die Schneckenwelleneinheit 85 seitlich
zu dem Zylinderkopf 2 ausgerichtet. Wenn die Schneckenwelleneinheit 85 montiert
wird, wird die Schneckenwelle 84 gleichzeitig mit dem Schneckenrad 83 gemäß Darstellung
in 2 in Eingriff gebracht. Die Schneckenwelleneinheit 85 ist
mit ihrem einem Endabschnitt zu dem Zylinderkopf 2 hin
geneigt, so dass die Kupplung 91 in niedrigerer Höhe als
ein Eingriffsabschnitt 95 zwischen der Schneckenwelle 84 und
dem Schneckenrad 83 angeordnet sein kann. Somit wird eine
Steuerdrehung (Drehung, welche die erforderlichen Ventilkennlinien
wie z. B. den Ventilhubbetrag und die Öffnungs/Schließ-Zeit einstellt),
die von dem Steckteil 91a der Kupplung 91 eingegeben
wird, über den Eingriffsabschnitt 95 zwischen
den Zahnrädern 83 und 84 auf die Steuerwelle 28 übertragen.
Wenn das Schneckenrad 83 in der Richtung zu der auslassseitigen
Kipphebelwelle 27 gemäß Darstellung durch
einen Pfeil in 2 gedreht wird, wird beispielsweise
die Steuerdrehung für die Steuerung des Ventilhubs auf
einen höheren Hub an die Steuerwelle 28 übertragen.
Wenn das Schneckenrad 83 in die entgegengesetzte Richtung
zu der Kupplung 91 hin gedreht wird, wird andererseits
die Steuerdrehung für die Steuerung des Ventilhubs auf einen
niedrigeren Hub an die Steuerwelle 28 übertragen.
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Die
Steuerwelle 28 und die einzelnen Teile des variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 sind miteinander
in einer solchen Weise kombiniert, dass die Ventilreaktionskraft
(Federreaktionskraft), die von dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 ausgeübt
wird, nur in einer Drehrichtung der Steuerwelle 28 wirkt,
wie z. B. in der Richtung der Verringerung des Ventilhubs. Demzufolge
wirkt die Ventilreaktionskraft auf die Schneckenwelle 84 nur
in deren axialer Richtung. Um die Ventilreaktionskraft aufzunehmen,
ist ein Abschnitt der Welle 84b nahe an der Kupplung 91 mit
einem Drucklager 96 versehen. Insbesondere liegt das Drucklager 96 in
der Form eines Flansches und angrenzend an den Arm 90b in
der Nähe der Kupplung 91 vor. Das Drucklager 96 ist
verschiebbar auf einer (in den 2 und 7 dargestellten)
Druckfläche 97 gelagert, die auf dem Arm 90b ausgebildet
ist, wodurch verhindert wird, dass die aus der Ventilreaktionskraft
abgeleitete Schubkraft auf die Kupplung 91 übertragen
wird.
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Die
Zähne des Schneckenrades 83 und des Schneckenwellenrades 84,
die miteinander in Eingriff stehen, sind in einer Weise schräg
ausgerichtet, dass das Schneckenrad 83 durch die Ventilreaktionskraft zu
der Halterung 25 gedrückt wird. Aufgrund dieser Anordnung
wird die Steuerwelle 28 nur in ihrer axialen Richtungen
mit Schubkraft beaufschlagt. Ferner wird, wie aus 8 zu
ersehen ist, die (in einer Richtung) auf die Steuerwelle 28 einwirkende
Schubkraft an dem vorderen Ende der Steuerwelle 28 beispielsweise
durch eine von einer Druckfläche 45 gebildete Lagerungsstruktur,
die an der Basis des Schneckenrades 83 ausgebildet ist,
und von einem an der Vorderseite des Halters 32 (Haltevorrichtung 25),
der sich an dem vorderen Ende des variablen Ventilsteuerungssystems
befindet ausgebildeten Drucklager 46 aufgenommen.
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Das
Schneckenrad 83 ist ferner mit einer (nicht dargestellten)
Feder versehen, um das Spiel des Eingriffsabschnittes 95 zwischen
dem Schneckenrad 83 und der Schneckenwelle 84 zu
beseitigen. Die Feder ist so angeordnet, dass sie ihre Kraft auf
das Schneckenrad 83 in einer solchen Weise ausübt,
dass die Zähne 87 des Zahnrades 83 gegen die
Zähne des Schneckenrades 84a der Schneckenwelle 84 nur
in einem Bereich eines hohen Ventilhubs, der einen niedrigen Ventilhub
ausschließt, beispielsweise innerhalb des variablen Bereichs, über welchen
der Hubbetrag der Einlassventile 14 kontinuierlich variiert
wird, gedrückt werden. Somit wird die Spielbeseitigungsfeder
selektiv abhängig davon betrieben, ob sich der Ventilhubbetrag
in dem Bereich eines hohen Ventilhubs befindet, in welchem leicht
ein Klappergeräusch erzeugt werden kann, oder in dem Bereich
eines geringen Ventilhubs, in welchem kaum Klappern auftritt. Die
Spielbeseitigungsfeder und das Drucklager werden ebenfalls mit dem
von der Steuerkette 72 aufgrund der Zentrifugalkraft verteilten
Schmieröl versorgt.
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Der
elektrische Motor 81, welcher dafür angepasst
ist, die Schneckenwelleneinheit 85 anzutreiben, weist einen
in 2 und 3 dargestellten Körper 81a auf,
welcher einen (nicht dargestellten) normalen Rotor und Stator enthält.
Insbesondere weist der Körper 81a des elektrischen
Motors 81 einen zylindrischen Bund 81d an seinem
distalen Ende und einen darauf ausgebildeten Befestigungsträger 81b auf.
Der Körper 81a weist eine sich durch den Mittelpunkt
des Bundes 81d erstreckende Motorwelle 81c auf,
und der andere Teil der Kupplung 91, d. h., der Aufnahmeteil 91b ist
mit dem distalen Ende der Motorwelle 81c verbunden. Die
Kupplung 91 wird ebenfalls mit dem von der Steuerkette 72 aufgrund der
Zentrifugalkraft verteilten Schmieröl versorgt.
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Der
Befestigungsträger 81b liegt in der Form des Buchstaben
L zur Befestigung an einer Motormontagefläche 2b (2)
vor, die auf dem Seitenabschnitt des Zylinderkopfes 2 ausgebildet
ist. Ferner ist gemäß Darstellung in den 1 und 2 der Bund 81d so
geformt, dass der Bund in ein zylindrisches Einführungsloch 3a eingeführt
werden kann, das in der Seitenwand des Kipphebeldeckels 3 ausgebildet
ist. Ein ringförmiges Öldichtungselement 98 ist
um die Außenumfangsoberfläche des Bundes 81d so
befestigt, dass es daraus hervorsteht. Das Einführungsloch 3a ist
seitlich nach außen von dem Steckteil 91a der
Schneckenwelleneinheit 85 angeordnet und ist in demselben
Winkel wie die Schneckenwelle 84 geneigt.
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Unter
Anwendung der vorstehend beschriebenen Anordnung wird der elektrische
Motor 81 mit der Schneckenwelleneinheit 85 zusammengebaut. Insbesondere
wird gemäß Darstellung in den 2 und 3 der
Bund 81d in das Einführungsloch 3a eingeführt,
wobei er gleichzeitig dadurch geführt wird, und nachdem
das an dem distalen Ende der Motorwelle 81c angebrachte
Aufnahmeteil 91b mit dem Steckteil 91a der Schneckenwelleneinheit 85 in Eingriff
gebracht ist, wird der Befestigungsträger 81b an
der Motorbefestigungsoberfläche 2b des Zylinderkopfes 2 verschraubt,
wodurch der elektrische Motor 81 abnehmbar an der Schneckenwelleneinheit 85 befestigt
ist. Die Kupplung 91 hat die Funktion einer Aufnahme der
Fehlausrichtung zwischen der Motorwelle 81c des elektrischen
Motors 81 und der Schneckenwelle 84, und demzufolge
kann die Steuerdre hung des Motors 81 korrekt in die Schneckenwelleneinheit 85 eingegeben
werden.
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Gemäß Darstellung
in 2 weist der Bund 81d das darauf angebrachte Öldichtungselement 98 auf.
Somit kommt, wenn der Bund 81d in das Einführungsloch 3a eingeführt
wird, nur das Öldichtungselement 98 mit der Innenoberfläche
des Einführungsloches 3a in elastischen Kontakt,
während die Außenumfangsoberfläche des
Bundes 81d von der Innenoberfläche des Einführungsloches 3a beabstandet
bleibt. Aufgrund dieses Aufbaus wird nicht nur verhindert, dass
der elektrische Motor 81 mit der Schubkraft, sondern auch,
dass er mit von dem Ventildeckel 3 übertragenen
Schwingungen beaufschlagt wird.
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Die
Betriebsweise des wie vorstehend aufgebauten Ventilsteuerungssystems 20 wird
nun beschrieben.
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Die
Nockenwelle 26 wird durch die Ausgangskraft der Kurbelwelle 9 angetrieben
(gedreht), die darauf durch die in der in 1 und 2 durch Pfeile
dargestellten Richtung laufenden Steuerkette 72 übertragen
wird.
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Sobald
sich die Nockenwelle 26 dreht, wird die Rolle 63 des
in 5 dargestellten Kipphebelarms 60 durch
die Einlassnocke 26a so ausgelenkt, dass die Ventilsteuerungsgröße
von dem mittigen Kipphebelarm 60 ausgegeben wird. Sobald
die Rolle 63 durch die Einlassnocke 26a ausgelenkt
wird, kippt nämlich der mittige Kipphebelarm 60 um
den Stift 64 nach oben und unten.
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Die
Rolle 52 der Schwenknocke 50 nimmt die Kippbewegung
des mittigen Kipphebelarms 60 aus der schrägen
Fläche 61a auf, mit welcher die Rolle in Rollkontakt
steht. Demzufolge wird die Schwenknocke 50 wiederholt durch
die geneigte Fläche 61a mit der auf der geneigten
Fläche 61a rollenden Rolle 52 nach oben
und unten geschwenkt. Aufgrund der Schwenkbewegung der Schwenknocke 50 bewegt
sich die Nockenfläche 51 wiederholt nach oben
und unten.
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Da
die Nockenfläche 51 mit der Nadelrolle 42 des
Kipphebelarms 40 in einem Rollkontakt angeordnet ist, wird
die Nadelrolle 42 periodisch durch die Nockenfläche 51 gedrückt,
und somit kippt der Kipphebelarm 40 um die Steuerwelle 28,
was das Paar der Einlassventile 14 zum Öffnen
und Schließen veranlasst.
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Andererseits
wird jeder in einem Rollkontakt mit der entsprechenden Auslassnocke 26b angeordnete
auslassseitige Kipphebelarm 67 gemäß dem Profil
der Nocke 26b angetrieben. Demzufolge kippen die auslassseitigen
Kipphebelarme 67 um die auslassseitige Kipphebelwelle 27 nach
oben und unten, was die entsprechenden Auslassventile 15 öffnet und
schließt.
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Es
werde angenommen, dass gemäß einem Befehl aus
einer nicht dargestellten Steuerung der elektrische Motor 81 betätigt
wird, um den Ventilhubbetrag auf einen höheren Hub zu verändern.
In diesem Falle wird die Rotation des Elektromotors 81 über
die Kupplung 91 auf die Schneckenwelle 84 übertragen,
die eine Drehung des fächerförmigen Schneckenrades 83 in
Eingriff mit der Schneckenwelle 84 (in der in 2 dargestellten
Huberhöhungsrichtung) bewirkt. Demzufolge wird die Rotation
des elektrischen Motors 81 auf die Steuerwelle 28 übertragen,
während sie gleichzeitig in der Drehzahl reduziert wird,
um die Steuerwelle 28 in eine Winkelposition zu drehen,
die den erforderlichen Ventilkennlinien entspricht. Aufgrund der
Drehung der Steuerwelle 28 wird die Position des Stiftes 64 des
mittigen Kipphebelarms 60 verschoben. Demzufolge wird die
Rolle 63 des mittigen Kipphebelarms 60 in Bezug
auf die Einlassnocke 26a in der Drehrichtung in derselben Weise
verschoben, so dass die Nockenfläche 51 der Schwenkno cke 50 in
einem Winkel nahe an der Vertikalen gemäß Darstellung
in 5 orientiert ist.
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Die
in dieser Weise orientierte Nockenfläche 51 bewirkt,
dass sich die Nadelrolle 42 innerhalb des Bereiches eines
hohen Hubs der Nockenfläche 51 hin und her bewegt
oder rollt, wobei der Bereich eines hohen Hubs beispielsweise ein
Bereich ist, in welchem das Verhältnis zwischen dem Basiskreis und
Hubintervallen so ist, dass das Basiszirkelintervall am kürzesten
ist, während das Hubintervall am längsten ist.
Demzufolge werden die Einlassventile 14 so angetrieben,
dass beispielsweise ein maximaler Hubbetrag erzielt werden kann.
Die Einlassventile 14 werden nämlich über
das gesamte Hubintervall (von der Spitze bis zur Basis) der Einlassnocke 26a angehoben.
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Es
werde nun angenommen, dass sich der elektrische Motor 81 in
der entgegengesetzten Richtung dreht, um den Ventilhubbetrag auf
eine niedrigere Höhe zu ändern. In diesem Falle
wird die Drehung des elektrischen Motors 81 durch die Kupplung 91 auf
die Schneckenwelle 84 übertragen, um eine Drehung
des fächerförmigen Schneckenrades 83 in
die entgegengesetzte Richtung (in der in 2 dargestellten
Hubverringerungsrichtung) zu drehen. Demzufolge wird die Drehung
des elektrischen Motors 81 auf die Steuerwelle 28 unter
gleichzeitiger Reduzierung der Drehzahl übertragen, um
die Steuerwelle 28 in eine Winkelposition zu drehen, die
den erforderlichen Ventilkennlinien entspricht.
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Aufgrund
der Drehung der Steuerwelle 28 wird die Position des Hebeldrehpunktes
(Stift 64) des mittigen Kipphebelarms 60 zu der
Einlassnocke 26a hin ausgelenkt. Demzufolge wird die Rolle 63 des mittigen
Kipphebelarms 60 in Bezug auf die Einlassnocke 26a in
der entgegengesetzten Richtung zur Drehrichtung der Nocke 26a ausgelenkt.
Daher wird die Position des Rollkontaktes zwischen dem mittigen
Kipphebelarm 60 und der Einlassnocke 26a in der
Vorverschiebungsrichtung entlang der Einlassnocke 26a ausgelenkt.
Aufgrund der Verschiebung der Rollkontaktposition verschiebt sich
der oberste Punkt oder die Spitze der Ventilhubkurve in der Vorverschiebungsrichtung.
Da der mittige Kipphebelarm 60 ausgelenkt wird, wird auch
die schräge Fläche 61a ebenfalls in der
Vorverschiebungsrichtung ausgelenkt. Aufgrund der Auslenkung des
mittigen Kipphebelarms 60 ist die Schwenknocke 50 so
orientiert, dass die Nockenfläche 51 nach unten
gerichtet ist. Sobald die Neigung der Nockenfläche 51 die
Horizontale erreicht, verändert sich der Bereich der Nockenfläche 51,
in welchem sich die Nadelrolle 42 hin und her bewegt, d.
h., das Verhältnis zwischen dem Basiskreis und den Hubintervallen
der Nockenfläche 51 so, dass das Basiskreisintervall
länger wird, während das Hubintervall kleiner
wird. Sobald sich das Verhältnis zwischen den Intervallen ändert, ändert sich
der Betriebsmodus der Einlassventile 14 kontinuierlich
von einem Modus, in welchem die Einlassventile 14 über
den gesamten Hubbereich der Einlassnocke 26a angehoben
werden, zu einem Modus, in welchem die Einlassventile 14 nur
in einem eingeschränkten Bereich des Hubbereichs nahe an
der Spitze angehoben werden.
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Somit
wird gemäß der von der Steuerwelle 28 eingegebenen
Drehauslenkung die Ventilsteuerungsgröße, nämlich
die Öffnungs/Schließ-Zeit und der Hubbetrag der
Einlassventile 14 kontinuierlich so verändert,
dass die Ventilschließzeit erheblich verändert
wird, während die Ventilöffnungszeit nahezu dieselbe
wie die für den maximalen Ventilhub bleibt.
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Während
der variablen Steuerung der Ventilsteuerungsgröße
wird die Steuerkette 72 konstant mit dem Schmieröl
versorgt, um verschiedene Teile zu schmieren. Insbesondere an dem
Nockenkettenrad 70, wo sich die Laufrichtung der Steuerkette 72 gemäß Darstellung
in den 7 und 8 ändert, wird eine
erhebliche Menge des an der Steuerkette 72 anhaftenden
Schmieröls aufgrund der darauf einwirkenden Zentrifugalkraft
verteilt bzw. verstreut.
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Da
das Schneckenrad 83 und die Schneckenwelle 84 des
Schneckengetriebe-Reduktionsmechanismus 82 in der Nähe
der Steuerkette 72 gemäß Darstellung
in den 7 und 8 angeordnet und somit dem Sprühstrahl
P des Schmieröls ausgesetzt sind, wird der Eingriffsabschnitt 95 zwischen dem
Schneckenrad 83 und der Schneckenwelle 84 immer
mit dem Sprühnebel P aus frischem Schmieröl geschmiert.
Obwohl der Eingriffsabschnitt 95 zwischen dem Schneckenrad 83 und
der Schneckenwelle 84 mit einer großen Ventilreaktionskraft
(während der Ventilhub hoch ist) beaufschlagt, oder in
einer festen Orientierung (in einem stabilen Zustand) gehalten wird,
kann derselbe Abschnitt 95 konstant mit frischem Schmieröl
geschmiert werden. Ferner erreicht der Sprühstrahl P aus
frischem Schmieröl einen Bereich um den Einfriffsabschnitt 95,
d. h., die Lagerfläche 90c, welche die Schneckenwelle 84 lagert,
das Drucklager 96, welches die Schubkraft aufnimmt und
die Kupplung 91; daher können auch diese Teile
ausreichend geschmiert werden.
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Demzufolge
kann der Eingriffsabschnitt 95 des Schneckengetriebe-Reduzierungsmechanismus 82 (Übertragungsmechanismus)
unter Einsatz eines bereits vorhandenen Teils für den Antrieb
des variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21,
nämlich der Steuerkette 72, geschmiert werden,
und erübrigt es somit, Ölkanäle oder
dergleichen zu erzeugen, welche zur Komplexität der Struktur
und zur Zunahme in den Kosten beitragen. Aufgrund dieses Schmiersystems
wird der Verschleiß des Eingriffsabschnittes beschränkt,
was die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Übertragungsmechanismus
verbessert und da ferner die Reibung des Eingriffsabschnittes reduziert
wird, ver bessert sich die Reaktionseigenschaft des Übertragungsmechanismus.
Ferner können der Übertragungsmechanismus und
die Betätigungseinrichtung dafür in kompakter
Größe ausgeführt werden.
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Insbesondere
befindet sich der Eingriffsabschnitt 95 zwischen dem Schneckenrad 83 und
der Schneckenwelle 84 über der Steuerkette 72 (dem endlosen
länglichen Element), welche um die Nockenwelle 26 geführt
ist, und ist in Bezug auf die Laufrichtung der Kette 72 nach
vorne verschoben. Indem der Schneckengetriebe-Reduzierungsmechanismus 82 in
dieser Weise positioniert ist, kann bewirkt werden, dass der Sprühstrahl
P des von der Steuerkette 72 verteilten frischen Schmieröls
den Eingriffsabschnitt 95 erreicht.
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Ferner
kann, da der Sprühstrahl P auf der Seitenoberfläche
des Schneckenrades 83 aufgenommen wird, eine große
Schmierölmenge dem Eingriffsabschnitt 95 zugeführt
werden. Der Schneckengetriebe-Reduzierungsmechanismus 82,
welcher die große Ventilreaktionskraft aufnimmt und ein
großes für den Antrieb der Steuerwelle 28 geeignetes
Drehzahlreduzierungsverhältnis aufweist, kann nämlich genutzt
werden, um eine große Menge des frischen Schmiermittelölsprühstrahls
P an den Eingriffsabschnitt 95 zu liefern, und da auch
der Anteil des innerhalb des Ventildeckels verteilten Ölnebels
beschränkt werden kann, kann der Ölverbrauch reduziert
werden.
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Dort
wo das Schneckenrad 83 Gefälle 70a (Führung)
auf seiner Seitenoberfläche ausgebildet hat, kann die Zuführung
von Schmieröl weiter stabilisiert werden. Insbesondere
wird der von der Steuerkette 72 gemäß Darstellung
in den 7 und 8 verteilte Schmieröl-Sprühstrahl
P auf der schrägen Fläche des Schneckenrades 83 in
großen Mengen aufgenommen, welche Öltröpfchen
bilden. Die Öltröpfchen strömen entlang
der Steigung 70a und werden aktiv den Zähnen 87 des
Schneckenra des 83 zugeführt. Demzufolge kann der
Eingriffsabschnitt 95, auf welchen eine große
Ventilreaktionskraft aufgebracht, oder welcher in einem stabilen
Zustand in einer fixierten Orientierung gehalten wird, stabil mit
einer großen Menge Schmieröl versorgt werden.
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Ferner
weist der Schneckengetriebe-Reduzierungsmechanismus 82 einen
getrennten Aufbau auf, der durch das Schneckenrad 83 und
die Schneckenwelleneinheit 85 getrennt von dem Schneckenrad 83 gebildet
wird. Somit ist es im Vergleich zu einem einteiligen Aufbau, in
welchem das Schneckenrad 83 und die Schneckenwelle 84 zu
einer einzigen Einheit zusammengefasst sind, leichter, das Schneckenrad 83 und
die Schneckenwelle 84 zusammenzubauen. Insbesondere sind
sowohl die Zähne 87 des Schneckenrades 83 als
auch die Zähne 84a der Schneckenwelle 84 üblicherweise
schräg gestellt. In dem Falle des einteiligen Aufbaus ist
mühsame Arbeit erforderlich, um die zwei Zahnräder
miteinander in Eingriff zu bringen, d. h., während die
Schneckenwelle 84 ständig gedreht wird, muss die
Schneckenwelle 84 mit dem Schneckenrad 83 in Eingriff
gebracht werden. Der getrennte Aufbau erfordert keine derartige
mühsame Arbeit. Nachdem das Schneckenrad 83 auf
der Steuerwelle 28 montiert ist, wird nämlich
die Wellenschnecke 84a extern mit den Zähnen 87 des
Schneckenrades 83 in Eingriff gebracht, und dann wird die
Schneckenwelleneinheit 85 auf den Aufnahmesitzen 94 der
entsprechenden Halter 32 fixiert, wodurch der Schneckengetriebe-Reduzierungsmechanismus 82 leicht
auf den Zylinderkopf 2 montiert werden kann. Ferner kann,
da der Mechanismus für die Montage der Schneckenwelle 84 einfach
ist, die gesamte Struktur vereinfacht werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
alleine beschränkt und kann in verschiedener Weise ohne
Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung mo difiziert werden.
Beispielsweise wird in der vorstehenden Ausführungsform
die vorliegende Erfindung auf ein variables Ventilsteuerungssystem
zum kontinuierlichen Verändern der Kennlinien der Einlassventile
angewendet, kann aber auf ein variables Ventilsteuerungssystem zum
kontinuierlichen Verändern der Kennlinien von Auslassventilen
angewendet werden. Ferner ist in der vorstehenden Ausführungsform
das variable Ventilsteuerungssystem in der Lage, den Ventilhubbetrag
und die Öffnungs/Schließ-Zeit des Ventils gleichzeitig
zu verändern. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein
variables Ventilsteuerungssystem anwendbar, das dafür eingerichtet
ist, nur einen Parameter von dem Ventilhubbetrag und der Öffnungs/Schließ-Zeit
des Ventils beispielsweise bei einem variablen Ventilsteuerungssystem
zu variieren, das eine Kupplung mit nicht konstanter Geschwindigkeit
zum Verändern der Öffnungs/Schließ-Zeit
des Ventils nutzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-299536 [0003]
- - JP 2005-42642 [0004]
- - JP 2007-2686 [0004]