DE102014002268B4

DE102014002268B4 - Verbrennungskraftmaschine und Ventilbetätigungsvorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102014002268B4
Application number: DE102014002268.4A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kashiwabara; Akihiro Noda
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: CN104005804A; DE102014002268A1; US9038584B2; CN104005804B; JP6015490B2; US20140238323A1; JP2014163314A

Abstract

Verbrennungskraftmaschine, umfassend wenigstens eine Nockenwelle (2) für ein Betätigen von Einlass- und/oder Auslassventilen (A) der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Nockenwelle (2) wenigstens zwei Nockenelemente (201bis 204) beinhaltet, welche auf der Nockenwelle (2) festgelegt sind, um integral mit der Nockenwelle (2) drehbar und in axialer Richtung entlang der Nockenwelle (2) bewegbar zu sein,wobei das Nockenelement (201bis 204) zylindrisch ausgebildet ist und ein vorderes und ein rückwärtiges Ende aufweist,wobei das Nockenelement (201bis 204) wenigstens zwei unterschiedliche Nockenteile (221, 222) umfasst, welche nebeneinander in der axialen Richtung der Nockenwelle (2) angeordnet sind,wobei ein erster Endflächennocken (23), welcher einen vorragenden Abschnitt (d) aufweist, welcher in der axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragt, an dem vorderen Ende des Nockenelements (201bis 204) vorgesehen ist,wobei ein zweiter Endflächennocken (23), welcher einen vorragenden Abschnitt (d) aufweist, welcher in der entgegengesetzten axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragt, an dem rückwärtigen Ende des Nockenelements (201bis 204) vorgesehen ist, undeine Neigung (24) an dem Nockenelement (201bis 204) in einer Umfangsfläche des Endflächennockens (23) vorgesehen ist, um ein Kontaktteil (34) zu kontaktieren, welches an einem Stiftteil (32) vorgesehen ist, so dass das Stiftteil (32) zurück in eine nicht-betätigte Position bewegt wird, nachdem das Nockenelement (201bis 204) in der axialen Richtung bewegt wird,wobei die wenigstens zwei Nockenelemente (20i, 20e) vorgesehen sind, um axial verschiebbar in wenigstens zwei Positionen zu sein, wobei in einer ersten Position ein Abstand von zwei benachbarten Nockenelementen (20i, 20e) minimiert ist, so dass die vorragenden Abschnitte (d) der benachbarten Nockenelemente (20i, 20e) einander in der axialen Richtung überlappen,wobei das Stiftteil (32) in einen Spalt zwischen den benachbarten zwei Nockenelementen (20i, 20e) in der ersten Position einsetzbar ist, so dass die Nockenelemente (20i, 20e) in axialer Richtung weg voneinander durch einen Eingriff des Stiftteils (32) mit jedem der vorragenden Abschnitte (d) während einer Drehbewegung der Nockenwelle (2) geschoben werden.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor und auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor eines Fahrzeugs, insbesondere eine Ventilbetätigungsvorrichtung, welche einen Nocken für ein Öffnen und Schließen eines Ventils schaltet bzw. umschaltet.
Eine Art einer Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor ist bekannt, welche mit einer Mehrzahl von Nocken versehen ist, welche Nasenteile in unterschiedlichen Formen bzw. Gestalten für jedes Ventil aufweisen, und für ein Schalten bzw. Umschalten von Öffnungsgraden und Offen- und Schließzeitpunkten von Einlass- und Auslassventilen durch ein Auswählen des Nockens für ein Öffnen und Schließen der Ventile unter der Mehrzahl von Nocken gemäß einem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors dient.
Beispielsweise offenbart DE 10 2010 011 897 A1 eine derartige Ventilbetätigungsvorrichtung. Die Ventilbetätigungsvorrichtung beinhaltet eine Nockenwelle, welche aus einer Welle und einem zylindrischen Nockenelement besteht, welches auf die Welle durch eine Keilwellenverbindung festgelegt ist und in axialen Richtungen entlang der Welle gleitbar bzw. schiebbar ist. Für jedes Ventil wird eine Mehrzahl von Nocken, von welchen jeder ein Nasen- bzw. Vorsprungsteil in einer unterschiedlichen Form bzw. Gestalt aufweist, benachbart zueinander in dem äußeren Umfang des Nockenelements vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Die Ventilbetätigungsvorrichtung schaltet den Nocken für ein Öffnen und Schließen des Ventils durch ein Schieben bzw. Gleiten des Nockenelements in einer der axialen Richtungen um.
In diesem Fall ist in der Ventilbetätigungsvorrichtung der DE 10 2010 011 897 A1 ein Nocken einer Endfläche bzw. ein Endflächennocken in beiden Endflächen bzw. -seiten des Nockenelements ausgebildet, und Regel- bzw. Steuerglieder, welche jeweils aus einem Stift bzw. Zapfenglied bestehen, sind vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt, um fähig zu sein, in jeweilige Positionen einzutreten und sich aus diesen zurückzuziehen, welche in den axialen Richtungen zu den Nocken der Endfläche benachbart sind, und das Nockenelement zu jeweiligen bzw. entsprechenden Seiten in den axialen Richtungen zu schieben bzw. zu drücken, indem sie mit den Nocken der Endfläche bei dem Eintritt in Eingriff gelangen. Die Ventilbetätigungsvorrichtung schaltet den Nocken durch ein Betätigen des Regel- bzw. Steuerglieds mit einer Betätigungseinrichtung bzw. einem Stellglied um.
Mittlerweile wurde in jüngster Zeit bei Motoren, welche jeweils eine derartige Ventilbetätigungsvorrichtung beinhalten, welche oben beschrieben ist, gewünscht, auf einen optimalen Nocken pro Einheit eines Verbrennungszyklus gemäß einem Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Motors umzuschalten, mit anderen Worten aufeinanderfolgend und augenblicklich bzw. verzögerungsfrei den Nocken umzuschalten. In diesem Fall ist es in der Ventilbetätigungsvorrichtung der DE 10 2010 011 897 A1 erforderlich, mit einem guten Ansprechverhalten Regel- bzw. Steuereinrichtungen zu betreiben, welche auf beiden Seiten des Nockenelements vorgesehen sind, wobei jede aus dem Regel- bzw. Steuerglied und einem Stellglied besteht. Spezifisch ist es, nachdem das Nockenelement zu einer Seite in einer der axialen Richtungen durch eine der Regel- bzw. Steuereinrichtungen geschoben ist bzw. wird, beim Schieben des Nockenelements in der anderen Richtung durch die andere Regel- bzw. Steuereinrichtung, um ein Zusammentreffen bzw. Beeinflussen zwischen dem Regel- bzw. Steuerglied der Regel- bzw. Steuereinrichtung, welche das Nockenelement zuerst geschoben hat, und dem Nockenelement zu vermeiden, erforderlich, rasch das Regel- bzw. Steuerglied zurückzuziehen, welches das Nockenelement zuerst geschoben hat.
Jedoch wird mit bzw. bei dem Stellglied der Regel- bzw. Steuereinrichtung, für welches ein Solenoid verwendet wird, eine Ansprechverzögerung zwischen einer Ausgabe eines Rückzugssignals und dem Rückzug bzw. Zurückziehen des Regel- bzw. Steuerglieds bewirkt. Daher kann bei der Ventilbetätigungsvorrichtung der DE 10 2010 011 897 A1 das Zurückziehen des Regel- bzw. Steuerglieds nicht rasch abgeschlossen werden; somit war es schwierig, den oben beschriebenen Wunsch, insbesondere in einem Betrieb hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors zu erfüllen, wo eine Zeitperiode für einen Zyklus kurz ist. Darüber hinaus werden, wenn das Stellglied bzw. die Betätigungseinrichtung in der Größe vergrößert wird, um die Zurückziehgeschwindigkeit der Regel- bzw. Steuereinrichtung zu beschleunigen, Nachteile von erhöhten Kosten und einer Schwierigkeit einer Motorinstallation auftreten.
Darüber hinaus sind diese Nachteile nicht auf Ventilbetätigungsvorrichtungen beschränkt, welche Nocken einer Endfläche auf beiden Endflächen bzw. -seiten eines Nockenelements und Regel- bzw. Steuereinrichtungen für ein Drücken bzw. Schieben der Nocken der Endfläche beinhalten. Ähnliche Nachteile zu den Obigen treten selbst bei Ventilbetätigungsvorrichtungen auf, welche mit einem Nocken einer Endfläche nur an einer Endfläche eines Nockenelements und einer Regel- bzw. Steuereinrichtung für ein Schieben bzw. Beaufschlagen des Nockens der Endfläche und einer verschiedenen bzw. anderen Komponente für ein Schieben bzw. Drücken des Nockenelements von der anderen Endfläche ausgebildet sind.
DE 101 48 177 A1 offenbart einen Ventiltrieb mit Ventilhubumschaltung für die Gaswechselventile eines 4-Takt-Verbrennungsmotors mit einem axial verschiebbaren Nockenstück, das in einer axialen Mitte Verschiebenuten aufweist. Eine weitere Ausführungsform hat an einem lagerfernen Ende jedes Nockenstücks je eine erste und eine zweite Verschiebenut.
DE 10 2011 001 124 A1 beschreibt einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Kulissenabschnitt für Stifte eines Aktuators.
DE 10 2007 037 358 A1 offenbart eine Schaltvorrichtung mit zwei Schalteinheiten zum Ausführen entgegengesetzter Schaltvorgänge, um entgegengerichtete Schaltvorgänge an einer Nockenwelle auszuführen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Ventiltriebs mit Ventilhubumschaltung in einer kompakten Bauweise.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in dem abhängigen Anspruch angegeben.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situationen gemacht und stellt eine Verbrennungskraftmaschine und eine Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor zur Verfügung, welche sicher ein Zusammentreffen bzw. Beeinflussen zwischen einem Regel- bzw. Steuerglied und einem Nockenelement verhindert, während ihre Einfachheit einer Installation in dem Motor sichergestellt wird, und aufeinanderfolgend einen Nocken rasch bzw. verzögerungsfrei umschaltet.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellt, umfassend wenigstens eine Nockenwelle für ein Betätigen von Einlass- und/oder Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Nockenwelle wenigstens zwei Nockenelemente beinhaltet, welche auf der Nockenwelle festgelegt sind, um integral mit der Nockenwelle drehbar und in axialer Richtung entlang der Nockenwelle bewegbar zu sein,
wobei das Nockenelement zylindrisch ausgebildet ist und ein vorderes und ein rückwärtiges Ende aufweist,
wobei das Nockenelement wenigstens zwei unterschiedliche Nockenteile umfasst, welche nebeneinander in der axialen Richtung der Nockenwelle angeordnet sind,
wobei ein erster Endflächennocken, welcher einen vorragenden Abschnitt aufweist, welcher in der axialen Richtung der Nockenwelle vorragt, an dem vorderen Ende des Nockenelements vorgesehen ist,
wobei ein zweiter Endflächennocken, welcher einen vorragenden Abschnitt aufweist, welcher in der entgegengesetzten axialen Richtung der Nockenwelle vorragt, an dem rückwärtigen Ende des Nockenelements vorgesehen ist, und
eine Neigung bzw. Schräge an dem Nockenelement in einer Umfangsfläche des Endflächennockens vorgesehen ist, um ein Kontaktteil zu kontaktieren, welches an einem Stiftteil vorgesehen ist, so dass das Stiftteil zurück in eine nicht-betätigte Position bewegt wird, nachdem das Nockenelement in der axialen Richtung bewegt wird.
Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Nockenelemente vorgesehen, um axial verschiebbar in wenigstens zwei Positionen zu sein, wobei in einer ersten Position ein Abstand von zwei benachbarten Nockenelementen minimiert ist, so dass die vorragenden Abschnitte der benachbarten Nockenelemente einander in der axialen Richtung überlappen,
wobei das Stiftteil in einen Spalt zwischen den benachbarten zwei Nockenelementen in der ersten Position einsetzbar ist, so dass die Nockenelemente in axialer Richtung weg voneinander durch einen Eingriff des Stiftteils mit jedem der vorragenden Abschnitte während einer Drehbewegung der Nockenwelle geschoben werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung weist eine Nockenwelle auf, die Nockenwelle beinhaltet eine Welle und wenigstens zwei Nockenelemente, welche auf der Welle festgelegt sind, um integral mit der Welle drehbar und in axialen Richtung entlang der Welle bewegbar zu sein,
wobei das Nockenelement zylindrisch ausgebildet ist und ein vorderes und ein rückwärtiges Ende aufweist,
das Nockenelement ist mit wenigstens zwei benachbarten Nockenteilen versehen, welche einen gemeinsamen Basiskreis für ein Ventil aufweisen und Nasen- bzw. Vorsprungsteile mit unterschiedlichen Formen bzw. Gestalten aufweisen, und die Nockenteil sind für ein Öffnen und Schließen des Ventils umschaltbar, indem das Nockenelement in den axialen Richtungen auf der Welle bewegt wird. Das Nockenelement ist an seinem vorderen Ende mit einem ersten Endflächennocken ausgebildet, der mit einem in der axialen Richtung der Nockenwelle vorragenden Abschnitt ausgebildet ist, und das Nockenelement ist an seinem rückwärtigen Ende mit einem zweiten Endflächennocken ausgebildet, der mit einem in der entgegengesetzten axialen Richtung der Nockenwelle vorragenden Abschnitt ausgebildet ist. Das Nockenelement weist in einer Umfangsfläche des Endflächennockens eine Schräge bzw. Neigung auf, welche sich in einer Umfangsrichtung des Nockenelements neigt, und welche, wenn sich ein Stiftteil an der betätigten Position befindet, für ein Gleiten in Kontakt mit einem Kontaktteil dient, welches an dem Stiftteil vorgesehen ist, um zwangsweise das Stiftteil zurück zu der nicht-betätigten Position zu bewegen, nachdem die Bewegung des Nockenelements über den Endflächennocken abgeschlossen ist.
Hier beinhaltet der Ausdruck „Nockenteil“ ein Nockenteil, welches ein Nasen- bzw. Vorsprungsteil aufweist, welches ausgebildet ist, um eine Form bzw. Gestalt aufzuweisen, welche mit derjenigen des Basiskreises übereinstimmt (ein Nockenteil, dessen Hub Null ist).
Die vorragenden Abschnitte von wenigstens zwei benachbarten der Nockenelemente sind in einer Phase versetzt ausgebildet, so dass die vorragenden Abschnitte in den axialen Richtungen überlappen, wenn die zwei Nockenelemente axial nahe beieinander liegen. Das Stiftteil kann zu einer betätigten Position vorgestellt werden, um mit den Endflächennocken der zwei benachbarten Nockenelemente in Eingriff zu gelangen, um die benachbarten Nockenelemente axial voneinander wegzubewegen, wenn die Nockenelemente nahe beieinander sind.
Hier beinhaltet der Ausdruck „zwei benachbarte Nockenelemente“ zwei benachbarte Nockenelemente, welche jeweils für jeden Zylinder eines Mehrzylindermotors vorgesehen sind, und zwei Nockenelemente, welche für zwei jeweilige Ventile eines Zylinders eines Einzylindermotors oder eines Mehrzylindermotors vorgesehen sind.
Darüber hinaus existiert, wenn drei oder mehr Nockenelemente an einer Nockenwelle vorgesehen sind, eine Mehrzahl von Sätzen der „zwei benachbarten Nockenelemente“, und die obigen Konfigurationen können auf jeden Satz angewandt werden.
Die Neigung ist in einer Umfangsfläche des Nockens der Endfläche ausgebildet sein.
Die Ventilbetätigungsvorrichtung kann auch ein betätigendes Teil oder eine Steuereinrichtung für ein Bewegen des Stiftteils zu der betätigten Position, wenn sich der Motor bei einem vorbestimmten Drehwinkel befindet, und eine Rückholfeder für ein Halten des Stiftteils an der nicht-betätigten Position beinhalten, wenn keine Leistung zu der Steuereinrichtung zugeführt wird.
Gemäß den obigen Konfigurationen können die folgenden Effekte erhalten werden.
Zuerst kann durch ein Schieben bzw. Gleiten der Neigung bzw. Schräge, welche in dem Nockenelement ausgebildet ist, auf dem Kontaktteil, welches an dem Stiftteil vorgesehen ist, das Stiftteil an der betätigten Position sicher zwangsweise zu der nicht-betätigten Position durch die Neigung bewegt werden. Zusätzlich kann, da die Neigung wirkt, nachdem die Bewegung des Nockenelements durch das Stiftteil abgeschlossen ist, das Stiftteil rasch zu der nicht-betätigten Position zurückgezogen werden, während sicher das Nockenelement bewegt wird. Somit kann, selbst wenn der Nocken kontinuierlich umgeschaltet wird, ein Zusammentreffen bzw. Beeinflussen zwischen dem Stiftteil und dem Nockenelement sicher verhindert werden, und daher kann der Schalt- bzw. Umschaltvorgang des Nockenteils aufeinanderfolgend und rasch bzw. verzögerungsfrei durchgeführt werden.
Darüber hinaus kann mit der einfachen Konstruktion, in welcher das Kontaktteil an dem Stiftteil vorgesehen ist und die Neigung in dem Nockenelement ausgebildet ist, das Stiftteil leicht zwangsweise zu der nicht-betätigten Position bewegt werden, ohne jegliche andere Arten einer Leistung bzw. Versorgung zu erfordern.
Darüber hinaus können, da die Neigung nur in einem der benachbarten Nockenelemente ausgebildet ist, welches später als das andere Nockenelement durch ein Vorstellen des Stiftteils getrennt wird, um mit den Nocken der Endfläche in Eingriff zu gelangen, wenn die benachbarten Nockenelemente nahe beieinander sind bzw. liegen, die benachbarten Nockenelemente sicher voneinander getrennt werden und das Stiftteil kann rasch zu der nicht-betätigten Position zurückgezogen werden, nachdem die Bewegung der Nockenelemente durch das Stiftteil abgeschlossen ist.
Darüber hinaus muss, da die Neigung nur in einem der benachbarten Nockenelemente ausgebildet ist, welches später als das andere Nockenelement getrennt wird, die Neigung nicht in jedem Nockenelement ausgebildet sein, und somit kann die Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung einfach sein.
Darüber hinaus kann, selbst wenn die Nocken der Endfläche und die Regel- bzw. Steuerglieder an beiden Seiten der Nockenelemente vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden, die Konfiguration des obigen Aspekts darauf angewandt werden. Beispielsweise wurde, selbst wenn der Nocken der zweiten Endfläche und das zweite Stiftteil, welche beide an der Seite der anderen Endfläche vorgesehen sind, miteinander zusammenwirken, um das Nockenelement zu bewegen, um nahe zu dem benachbarten Nockenelement zu sein, das Stiftteil, welches das Nockenelement bewegt hat, um entfernt von dem benachbarten Element zu sein, bereits rasch zu der nicht-betätigten Position zurückgezogen, nachdem die Bewegung des Nockenelements, um entfernt von dem benachbarten Element zu sein, abgeschlossen ist bzw. wird. Daher kann ein Zusammentreffen zwischen dem Nockenelement, welches bewegt wird, um nahe zu dem benachbarten Nockenelement zu sein, und dem Stiftteil verhindert werden. Ein Zusammentreffen zwischen dem Nockenelement, welches bewegt wird, um entfernt von dem benachbarten Nockenelement zu sein, und dem zweiten Stiftteil kann in ähnlicher Weise verhindert werden. Darüber hinaus können, da die Nocken der gegenüberliegenden Endfläche jeweils die vorragenden Abschnitte in einer Phase versetzt ausgebildet aufweisen, so dass die vorragenden Abschnitte in den axialen Richtungen überlappen, wenn die zwei Nockenelemente nahe zueinander sind, die benachbarten Nockenelemente nahe zueinander angeordnet werden, ohne die Größe des einzigen bzw. einzelnen Stiftteils für ein Eingreifen mit den Nocken der gegenüberliegenden Endfläche zu erhöhen, und es kann somit die Größe der Nockenwelle in den axialen Richtungen mehr reduziert werden.
Darüber hinaus ist durch ein Ausbilden der Neigung in der Umfangsfläche des Nockens der Endfläche die Neigung nahe dem Stiftteil angeordnet. Daher kann das Kontaktteil, welches an dem Stiftteil vorgesehen ist, klein ausgebildet sein bzw. werden. Somit kann eine unnotwendige Erhöhung in dem Gewicht des Regel- bzw. Steuerglieds verhindert werden und es kann ein Reduzieren der vorragenden bzw. vorstellenden Geschwindigkeit und der zurückziehenden Geschwindigkeit des Stiftteils unterdrückt werden.
Darüber hinaus kann das betätigende Teil des Stiftteils zu der betätigten Position vorragen bzw. ausfahren, wenn sich der Motor an dem vorbestimmten Drehwinkel befindet, und das betätigende Teil kann sicher, wenn das Stiftteil zwangsweise zurück zu der nicht-betätigten Position bewegt wird, das Stiftteil an der nicht-betätigten Position halten. Somit kann der Umschaltvorgang des Nockenteils sicher durchgeführt werden.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, welche schematisch eine Konfiguration einer auslassseitigen Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist eine Draufsicht auf die auslassseitige Ventilbetätigungsvorrichtung, genommen in einer x-Richtung in 1.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, genommen entlang einer Linie y-y in 1.
4 ist eine Seitenansicht, welche die auslassseitige Ventilbetätigungsvorrichtung in einem Zustand illustriert, wo Nockenteile für ein Öffnen und Schließen von Ventilen von dem Zustand in 1 umgeschaltet sind bzw. werden.
5 ist eine einzelne perspektivische Ansicht eines Nockenelements.
6 ist eine Seitenansicht des Nockenelements.
7 ist eine Draufsicht auf das Nockenelement.
8 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Regel- bzw. Steuereinrichtung.
9A bis 9D sind Draufsichten, welche entlang der x-Richtung in 1 genommen sind, welche ein Hauptteil in einem Betrieb illustrieren, in welchem eine Neigung bzw. Schräge zwangsweise ein Regel- bzw. Steuerglied in Richtung zu einer nicht-betätigten Position bewegt.
10A ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x2-x2 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Betrieb bzw. Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von einem ersten Nockenteil zu einem zweiten Nockenteil illustriert, und 10B ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x4-x4 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von einem ersten Nockenteil zu einem zweiten Nockenteil zeigt.
11A ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x3-x3 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von dem zweiten Nockenteil zu dem ersten Nockenteil illustriert; 11B ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x1-x1 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von dem zweiten Nockenteil zu dem ersten Nockenteil illustriert; 11C ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x3-x3 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von dem zweiten Nockenteil zu dem ersten Nockenteil illustriert; und 11D ist eine Draufsicht, welche entlang einer Linie x5-x5 in 1 genommen ist, welche ein Hauptteil in einem Vorgang für ein Umschalten des Nockenteils für ein Öffnen und Schließen des Ventils von dem zweiten Nockenteil zu dem ersten Nockenteil illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein Verwenden einer Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Vierzylinder-Vierventil DOHC Motor als ein Beispiel beschrieben, in welchem zwei Einlassventile und zwei Auslassventile für jeden Zylinder vorgesehen sind.
1 stellt eine Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung an einer Auslassseite gemäß dieser Ausführungsform dar. Ein Zylinderkopf (nicht illustriert) beinhaltet zwei Auslassventile A für jeden eines ersten bis vierten Zylinders 1₁ bis 1₄ für eine Gesamtheit von acht Auslassventilen A, und Rückholfedern B für ein Beaufschlagen der Auslassventile A in einer Schließrichtung. Eine Nockenwelle 2 für ein Öffnen der jeweiligen Auslassventile A entgegen der beaufschlagenden Kräfte der Rückführ- bzw. Rückholfedern B über Kipphebel C ist in einem oberen Teil des Zylinderkopfs vorgesehen.
Die Nockenwelle 2 ist drehbar durch Lager F abgestützt, beinhaltend vertikale Wandteile D, welche an zentralen Positionen der jeweiligen Zylinder 1₁ bis 1₄ des Zylinderkopfs vorgesehen sind, und Kappenglieder E, welche auf den jeweiligen vertikalen Wandteilen D festgelegt sind. Die Nockenwelle 2 ist drehbar durch eine Kurbelwelle (nicht illustriert) über eine Kette oder einen Zahn- bzw. Synchronriemen oder dgl. angetrieben.
Darüber hinaus beinhaltet die Nockenwelle 2 eine Welle 10 und erste bis vierte Nockenelemente 20₁ bis 20₄ , welche auf dem Schaft bzw. der Welle 10 durch eine Keilverbindung festgelegt sind, und welche integral mit der Welle 10 rotieren und sich in axialen Richtungen entlang der Welle bewegen. Die Nockenelemente 20₁ bis 20₄ sind im Wesentlichen in einer Linie bzw. Reihe auf der Welle 10 angeordnet, um den jeweiligen Zylindern 1₁ bis 1₄ zu entsprechen.
Darüber hinaus sind fünf elektromagnetische Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ für ein Bewegen der jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ auf der Welle 10 durch vorbestimmte Hübe vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Wenn sich der erste Zylinder 1₁ auf der vorderen bzw. Frontseite in der Zylinderreihe befindet, ist die erste Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ an einer vorderen Endposition der Zylinderreihe angeordnet, es ist die zweite Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ an einer Position zwischen dem ersten und zweiten Zylinder angeordnet, es ist die dritte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ an einer Position zwischen dem zweiten und dritten Zylinder angeordnet, es ist die vierte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ an einer Position zwischen dem dritten und vierten Zylinder angeordnet und es ist die fünfte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ an einer rückwärtigen Endposition-der Zylinderreihe angeordnet.
Jede der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ beinhaltet einen Hauptkörper 31 und ein Stift- bzw. Zapfenteil 32, welches als ein Regel- bzw. Steuerglied für ein Bewegen von einer nicht-betätigten Position, welche in den Hauptkörper 31 zurückgezogen ist, zu einer betätigten Position dient, welche von dem Hauptkörper 31 während einer Kraft- bzw. Leistungsverteilung dazu vorragt. Wie dies in 2 illustriert ist, ist jede der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ bei einem vorbestimmten Winkel (z.B. etwa 30°) in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Rotations- bzw. Drehrichtung X von einer Position gegenüberliegend einem Nockenmitnehmer C' des Kipphebels C bzw. der Stösselstange relativ zu der Nockenwelle 2 dazwischen angeordnet, so dass das Stiftteil 32 in Richtung zu einem axialen Zentrum der Nockenwelle 2 orientiert ist. In dieser Ausführungsform ist jede der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ an einem Sockel bzw. Lagerbock G festgelegt, welcher integral mit dem Kappenglied E ausgebildet ist, welches das Lager F darstellt.
Darüber hinaus sind, um die Bewegungen in den axialen Richtungen der jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ durch die Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ an zwei vorbestimmten Positionen zu definieren, Arretier- bzw. Feststellmechanismen 40 an eingepassten Teilen der Welle 10 für die jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ vorgesehen, wie dies in 3 illustriert ist, indem das erste und zweite Nockenelement 20₁ und 20₂ als Beispiele genommen werden.
Jeder Arretier- bzw. Feststellmechanismus 40 beinhaltet ein Loch 41, welches radial einwärts von der äußeren Umfangsfläche der Welle 10 ausgebildet ist, eine Feder 42, welche in dem Loch 41 aufgenommen ist, eine Arretierkugel 43, welche an einer Öffnung des Lochs 41 angeordnet und durch die Feder 42 beaufschlagt ist, um radial nach außen von der äußeren Umfangsfläche der Welle 10 vorzuspringen, und zwei Umfangsrillen bzw. -nuten 44₁ und 44₂ , welche benachbart zueinander in axialen Richtungen in der inneren Umfangsfläche des entsprechenden Nockenelements (20₁ bis 20₄ ) ausgebildet sind. Wenn die Arretierkugel 43 durch eine der Umfangsrillen (44₁ in dieser Ausführungsform) ergriffen wird, ist bzw. wird das entsprechende Nockenelement (20₁ bis 20₄ ) an einer ersten Position positioniert, welche in 1 illustriert ist, und wenn die Arretierkugel 43 durch die andere Umfangsrille (44₂ in dieser Ausführungsform) ergriffen wird, ist bzw. wird das entsprechende Nockenelement (20₁ bis 20₄ ) an einer zweiten Position positioniert, welche in 4 illustriert ist.
Hier ist, wie dies in 1 illustriert ist, wenn sich alle des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ an den jeweiligen ersten Positionen befinden, das erste Nockenelement 20₁ an einer rückwärtigen bzw. nach rückwärts gerichteten Position positioniert, es ist das zweite Nockenelement 20₂ an einer vorderen bzw. nach vorwärts gerichteten Position positioniert, es ist das dritte Nockenelement 20₃ an einer rückwärtigen Position positioniert, und es ist das vierte Nockenelement 20₄ an einer vorderen Position positioniert. Daher sind gegenüberliegende Endflächen bzw. -seiten des ersten und zweiten Nockenelements 20₁ und 20₂ nahe beieinander, es sind gegenüberliegende Endflächen des zweiten und dritten Nockenelements 20₂ und 20₃ weit entfernt voneinander, und es sind gegenüberliegende Endflächen des dritten und vierten Nockenelements 20₃ und 20₄ nahe beieinander.
Darüber hinaus ist, wie dies in 4 illustriert ist, wenn sich alle des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ an den jeweiligen zweiten Positionen befinden, das erste Nockenelement 20₁ nach vorne positioniert, es ist das zweite Nockenelement 20₂ nach rückwärts positioniert, es ist das dritte Nockenelement 20₃ nach vorne positioniert und es ist das vierte Nockenelement 20₄ nach rückwärts positioniert. Hier sind die gegenüberliegenden Endflächen des ersten und zweiten Nockenelements 20₁ und 20₂ entfernt voneinander, es sind die gegenüberliegenden Endflächen des zweiten und dritten Nockenelements 20₂ und 20₃ nahe beieinander und es sind die gegenüberliegenden Endflächen des dritten und vierten Nockenelements 20₃ und 20₄ entfernt voneinander.
Als nächstes wird die Konfiguration der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ in weiterem Detail, indem das erste Nockenelement 20₁ als ein Beispiel genommen wird, unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben.
Das erste Nockenelement 20₁ (20₂ bis 20₄ ) ist zylindrisch ausgebildet. Die äußere Umfangsfläche eines zwischenliegenden Teils davon dient als eine Achsschenkel- bzw. Lagerzapfenfläche 21, welche durch das Lagerteil F abgestützt ist, und betätigende Teile 22 für die zwei jeweiligen Auslassventile A des Zylinders sind jeweils an vorderen und rückwärtigen Seiten der Achsschenkelfläche 21 vorgesehen. Jedes betätigende Teil 22 ist versehen mit einem ersten Nockenteil 22₁ , welches beispielsweise für eine niedrige Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl verwendet wird und einen geringen Hub aufweist, und einem zweiten Nockenteil 22₂ , welches beispielsweise für eine hohe Motorgeschwindigkeit verwendet wird und einen hohen Hub aufweist. Das erste und zweite Nockenteil 22₁ und 22₂ sind benachbart zueinander angeordnet.
Wie dies in 7 illustriert ist, weisen das erste und zweite Nockenteil 22₁ und 22₂ einen gemeinsamen Basiskreis a und jeweilige Nasen- bzw. Vorsprungsteile b₁ und b₂ mit unterschiedlichen Hüben, jedoch abgestimmten Phasen auf dem Basiskreis a auf. Darüber hinaus sind das erste und zweite Nockenteil 22₁ und 22₂ derart vorgesehen, dass die Anordnung davon in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und die Phasen der Nasenteile b₁ und b₂ gleichmäßig bzw. einheitlich zwischen den zwei betätigenden Teilen 22 sind.
In diesem Fall ist, wie dies in 1 und 4 illustriert ist, in jedem des ersten und dritten Nockenelements 20₁ und 20₃ das erste Nockenteil 22₁ nach vorne angeordnet und es ist das zweite Nockenteil 22₂ nach rückwärts angeordnet, und in jedem des zweiten und vierten Nockenelements 20₂ und 20₄ ist das zweite Nockenteil 22₂ nach vorne angeordnet und es ist das erste Nockenteil 22₁ nach rückwärts angeordnet.
Darüber hinaus entsprechen, wenn die Nockenelemente 20₁ bis 20₄ an den jeweiligen ersten Positionen auf der Welle 10 durch die Arretiermechanismen 40 positioniert sind, in jedem der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ die Positionen der zwei ersten Nockenteile 22₁ den zwei Nockenmitnehmern C' der Kipphebel C des entsprechenden Zylinders (sind unmittelbar darüber angeordnet) (siehe 1), und wenn die Nockenelemente 20₁ bis 20₄ an den jeweiligen zweiten Positionen auf der Welle 10 positioniert sind, entsprechen in jedem der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ die Positionen der zwei zweiten Nockenteile 22₂ den zwei Nockenmitnehmern C' (sind unmittelbar darüber angeordnet) (siehe 4).
Hier ist in dem Motor dieser Ausführungsform die Verbrennungsreihenfolge der Zylinder der erste Zylinder 1₁ , der dritte Zylinder 1₃ , der vierte Zylinder 1₄ und dann der zweite Zylinder 1₂ . Das erste bis vierte Nockenelement 20₁ bis 20₄ sind in Phase versetzt und auf die Welle 10 durch eine Keilverbindung festgelegt, so dass die Positionen der Nasenteile b₁ der ersten Nockenteile 22₁ oder der Nasenteile b₂ der zweiten Nockenteile 22₂ von jedem der jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ den Nockenmitnehmern C' in der Verbrennungsreihenfolge jedesmal entsprechen, wenn sich die Nockenwelle 2 um 90° dreht.
Darüber hinaus ist jedes der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ mit Nocken 23 an der Endfläche bzw. Endflächennocken an seinem vorderen und rückwärtigen Ende ausgebildet.
Wie dies in 5 bis 7 illustriert ist, weisen die Nocken 23 der Endfläche sowohl an dem vorderen als auch rückwärtigen Ende vorragende Abschnitte d auf, welche nach vorne und nach rückwärts jeweils in einer axialen Richtung des Nockenelements 20₁ (20₂ bis 20₄ ) von Referenz- bzw. Bezugsoberflächen c symmetrisch relativ zu dem Querschnitt, welcher das Zentrum des Nockenelements 20₁ (20₂ bis 20₄ ) enthält, in der axialen Richtung vorragen. Wie dies in 7 illustriert ist, steigt innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs α (z.B. etwa 120°) von einer Erhebungs- bzw. Vorsprungsstartposition e zu einer Erhebungs- bzw. Vorsprungsendposition f das Ausmaß, um welches jeder vorragende Abschnitt d von der Bezugsoberfläche c in der entsprechenden axialen Richtung vorragt, zunehmend in der Drehrichtung X an und kehrt dann zu Null (der vorragende Abschnitt endet und kehrt zu der Bezugsoberfläche c zurück) an der Vorsprungsendposition f zurück.
Darüber hinaus weisen, da die Nockenelemente 20₁ bis 20₄ durch eine Keilverbindung auf der Welle 10 mit vorbestimmten Phasendifferenzen voneinander gemäß der Verbrennungsreihenfolge der jeweiligen Zylinder 1₁ bis 1₄ festgelegt sind, wie dies oben beschrieben ist, die Nocken 23 der gegenüberliegenden Endflächen der jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ auch Phasendifferenzen miteinander bzw. zueinander auf. Somit überlappen, wie dies durch „P1“ und „P2“ in 1 und „P3“ in 4 angezeigt ist, wenn die benachbarten Nockenelemente 20₁ bis 20₄ nahe zueinander sind bzw. liegen, die vorragenden Abschnitte d der Nocken 23 der gegenüberliegenden Endflächen dazwischen miteinander in den axialen Richtungen.
Darüber hinaus ist in dem Zustand, wo die vorragenden Abschnitte d der Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche der entsprechenden zwei Nockenelemente 20₁ bis 20₄ miteinander überlappen, jedes der Zapfenteile 32 der zweiten bis vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ bis 30₄ zu der betätigten Position ausgefahren, um mit den Nocken 23 der gegenüberliegenden Endflächen in Eingriff zu gelangen. Somit verschiebt das Stift- bzw. Zapfenteil 32 die zwei Nockenelemente, welche nahe zueinander sind, um sie gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 zu trennen.
Hier bewegen sich in dem Zustand, welcher in 1 illustriert ist, das erste und zweite Nockenelement 20₁ und 20₂ von den jeweiligen ersten Positionen zu den jeweiligen zweiten Positionen, welche in 4 illustriert sind, indem sie voneinander getrennt werden, und es bewegen sich das dritte und vierte Nockenelement 20₃ und 20₄ von den jeweiligen ersten Positionen zu den jeweiligen zweiten Positionen, welche in 4 illustriert sind, indem sie voneinander getrennt werden. Darüber hinaus bewegen sich in dem Zustand, welcher in 4 illustriert ist, das zweite und dritte Nockenelement 20₂ und 20₃ von den jeweiligen zweiten Positionen zu den jeweiligen ersten Positionen, welche in 1 illustriert sind, indem sie voneinander getrennt werden.
Andererseits wird in dem Zustand, wo sich das erste Nockenelement 20₁ an der zweiten Position befindet, welche die vordere bzw. nach vorne gerichtete Position ist, wie dies in 4 illustriert ist, das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ zu der betätigten Position vorgestellt bzw. ausgefahren, um mit dem Nocken 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ in Eingriff zu gelangen. Somit bewegt das Stiftteil 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ das erste Nockenelement 20₁ zu der ersten Position, welche die rückwärtige bzw. nach rückwärts gerichtete Position ist, gemäß der Rotation der Nockenwelle 2. In ähnlicher Weise wird in dem Zustand, wo sich das vierte Nockenelement 20₄ an der zweiten Position befindet, welche die rückwärtige Position ist, das Stiftteil 32 der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ zu der betätigten Position vorgestellt, um mit dem Nocken 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ in Eingriff zu gelangen. Somit bewegt das Stiftteil 32 der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ das vierte Nockenelement 20₄ zu der ersten Position, welche die vordere bzw. nach vorne gerichtete Position ist.
Hier müssen die Stiftteile 32 der ersten und fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ und 30₅ zu den betätigten Positionen zu einer Zeit, zu welcher sich die Bezugsoberfläche c des Nockens 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ auf derselben Seite in einer Umfangsrichtung der Welle 10 als einer orientierten Position (betätigten Position) des entsprechenden Stiftteils 32 und benachbart in den axialen Richtungen zu der orientierten Position befindet, und einer Zeit vorgestellt werden, bei welcher sich die Bezugsoberfläche c des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ auf derselben Seite in der Umfangsrichtung als einer orientierten Position (betätigten Position) des entsprechenden Stiftteils 32 und benachbart in den axialen Richtungen zu der orientierten Position jeweils befindet bzw. liegt. Die Stiftteile 32 der zweiten bis vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ bis 30₄ müssen zu den betätigten Positionen zu jeweiligen Zeitpunkten vorgestellt werden, zu welchen sich beide Bezugsoberflächen c der zwei Nocken 23 einer gegenüberliegenden Endfläche auf derselben Seite in der Umfangsrichtung der Welle 10 als einer orientierten Position (betätigten Position) des entsprechenden Stiftteils 32 und benachbart in den axialen Richtungen zu der orientierten Position befinden.
Darüber hinaus muss jede der Bewegungen der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ durch ein Vorstellen bzw. Vorragen der Stiftteile 32 zu den betätigten Positionen zu einer Zeit, bei welcher die Position des Nockenmitnehmers C' des Kipphebels C dem Basiskreis a des ersten Nockenteils 22₁ entspricht, und einer Zeit durchgeführt werden, zu welcher die Position des Nockenmitnehmers C' des Kipphebels C dem Basiskreis a des zweiten Nockenteils 22₂ entspricht, mit anderen Worten zu einer Zeit, zu welcher sich der entsprechende Zylinder nicht an einem Auslasshub befindet.
Daher ist bzw. wird, um die Bedingungen der Betätigungszeitpunkte zu erfüllen, wie dies in 7 illustriert ist, die Vorsprungsstartposition e des vorragenden Abschnitts d des Nockens 23 der Endfläche auf eine Position bei einem vorbestimmten Winkel zu der Rotationsrichtung X von der Oberseite der Nasenteile b₁ und b₂ des ersten und zweiten Nockenteils 22₁ und 22₂ eingestellt bzw. festgelegt, und es ist bzw. wird die Vorsprungsendposition f des vorragenden Abschnitts d des Nockens 23 der Endfläche auf eine Position bei einem vorbestimmten Winkel von der Oberseite zu der Seite entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung X eingestellt bzw. festgelegt. Somit befinden sich die Nasenteile b₁ und b₂ des ersten und zweiten Nockenteils 22₁ und 22₂ in einer Positionsbeziehung zu dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche derart, dass sie einander überlappen. In diesem Fall bewegen sich basierend auf der Positionsbeziehung des Nockenmitnehmers C' des Kipphebels C mit den Stiftteilen 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ , wie dies in 2 illustriert ist, die jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ , unmittelbar nachdem der Auslasshub endet.
Darüber hinaus sind, wie dies in 6 und 7 illustriert ist, Neigungen bzw. Schrägen 24 für ein zwangsweises Bewegen der Stiftteile 32 von den jeweiligen betätigten Positionen der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ und 30₂ zu den jeweiligen nicht-betätigten Positionen in den äußeren Umfangsflächen der Nocken 23 der Endfläche ausgebildet, welche in beiden vorderen und rückwärtigen Endflächen des Nockenelements 20₁ ausgebildet sind. Jede Neigung 24 weist einen vorragenden Abschnitt h auf, welcher in einer radialen Richtung des Nockens 23 der Endfläche von einer Bezugsoberfläche g der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche, und wie dies in 7 illustriert ist, innerhalb eines Bereichs von einer Startposition i der Neigung 24 bis zu der Vorsprungsposition f des Nockens 23 der Endfläche vorragt, wobei das vorragende Ausmaß zunehmend von Null ansteigt und zu Null an der Vorsprungsposition f zurückkehrt (der vorragende Abschnitt endet und kehrt zurück zu der Bezugsoberfläche g). Die Startposition i der Neigung 24 ist eine Position bei einem vorbestimmten Winkel β (z.B. etwa 30°) von der Vorsprungsposition f des Nockens 23 in der Drehrichtung X.
Die Neigungen 24 sind bzw. werden nur in der Umfangsfläche von dem Nocken 23 der Endfläche eines spezifischen Nockenelements ausgebildet, um ein Paar mit der jeweiligen ersten bis fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ bis 30₅ herzustellen. Die Neigungen 24, nachdem die Nockenelemente 20₁ bis 20₄ , welchen die Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ entsprechen, jeweils bewegt werden, bewegen zwangsweise die Stifteile 32 in Richtung zu den Hauptkörpern 31. Spezifisch ist jede der Neigungen 24, welche jeweils zu den Stiftteilen 32 der zweiten bis vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ bis 30₄ gerichtet sind, welche zwischen den Zylindern angeordnet sind, in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche von einem der benachbarten Nockenelemente ausgebildet, welches später als der andere Nocken 23 der Endfläche durch dasselbe Stiftteil 32 getrennt wird. Demgegenüber ist jede der Neigungen 24, welche jeweils zu den Stiftteilen 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ und 30₅ gerichtet sind, welche jeweils an der vorderen Endposition und der rückwärtigen Endposition der Zylinderreihen angeordnet sind, in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche ausgebildet.
In dieser Ausführungsform wird gemäß der Verbrennungsreihenfolge ausgehend von dem Zylinder, wo der Auslasshub geendet hat, der Schalt- bzw. Umschaltvorgang an dem entsprechenden Nockenelement durchgeführt. Beispielsweise bewegt bei einem Umschalten von der ersten Position zu der zweiten Position zuerst die zweite Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ das zweite Nockenelement 20₂ zu der rückwärtigen Position und bewegt dann das erste Nockenelement 20₁ zu der vorderen bzw. nach vorne gerichteten Position, und dann bewegt die vierte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ das dritte Nockenelement 20₃ zu der vorderen bzw. vorne liegenden Position und bewegt dann das vierte Nockenelement 20₄ zu der rückwärtigen bzw. nach hinten gerichteten Position.
Darüber hinaus bewegt bei einem Umschalten von der zweiten Position zu der ersten Position zuerst die dritte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ das zweite Nockenelement 20₂ zu der vorderen Position, als nächstes bewegt die erste Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ das erste Nockenelement 20₁ zu der rückwärtigen Position, dann bewegt die dritte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ das dritte Nockenelement 20₃ zu der rückwärtigen Position, und dann bewegt die fünfte Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ das vierte Nockenelement 20₄ zu der vorderen Position.
Mit anderen Worten ist die Neigung 24 entsprechend der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ ausgebildet, es ist die Neigung 24 entsprechend der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ ausgebildet, es ist die Neigung 24 entsprechend der dritten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der vorderen Endfläche des dritten Nockenelements 20₃ ausgebildet, es ist die Neigung 24 entsprechend der vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der vorderen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ ausgebildet, und es ist die Neigung 24 entsprechend der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ ausgebildet.
Als nächstes wird die Konfiguration der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ im Detail unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, indem die erste Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ als ein Beispiel genommen wird. Teil (A) von 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht, welche einen Zustand illustriert, wo das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ an der nicht-betätigten Position gehalten ist, und Teil (B) von 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht, welche einen Zustand illustriert, wo das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ an der betätigten Position gehalten ist bzw. wird.
Wie dies in 8 illustriert ist, ist bzw. wird das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ in Richtung zu dem Hauptkörper 31 durch eine Rückholfeder 33 beaufschlagt. In einem Zustand keiner Leistungsverteilung bzw. - zufuhr, wie dies im Teil (A) illustriert ist, ist bzw. wird das Stiftteil 32 an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten. Andererseits bewegt, wie dies im Teil (B) illustriert ist, wenn eine Leistung bzw. Kraft zu dem Stiftteil 32 verteilt wird, ein elektromagnetisches Stellglied bzw. Betätigungselement (nicht illustriert) das Stiftteil 32 entgegen der Kraft der Rückholfeder 33 zu der betätigten Position, welche in Richtung zu dem axialen Zentrum der Nockenwelle 2 um ein Bewegungsausmaß S0 vorragt.
Die Leistungsverteilungen zu den Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ werden durch Leistungsverteilungsanweisungen an die Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ von einem Computer (nicht illustriert) bei vorgegebenen Motorgeschwindigkeits- bzw. -drehzahlzeitpunkten durchgeführt, welche durch einen Sensor (nicht illustriert) detektiert werden. Mit anderen Worten wirken der Sensor für ein Detektieren der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl, der Computer für ein Durchführen der Leistungsverteilungsanweisungen an die Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ zu den vorgegebenen Motorgeschwindigkeitszeitpunkten, die elektromagnetischen Stellglieder und die Rückholfedern 33 miteinander zusammen, um als ein Betätigungsmechanismus für ein Bewegen der Stiftteile 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ zu den jeweiligen betätigten Positionen zu den vorbestimmten Motorgeschwindigkeitszeitpunkten und ein Halten an der jeweiligen nicht-betätigten Position der Stiftteile 32 zu dienen, welche zwangsweise zu den nicht-betätigten Positionen durch die Neigungen 24 bewegt wurden.
Darüber hinaus ist bzw. wird ein Kontaktteil 34, welches eine im Wesentlichen kreisförmige plattenartige Form bzw. Gestalt aufweist, an jedem Stiftteil 32 vorgesehen, und das Kontaktteil 34 ist derart angeordnet, dass es an der nicht-betätigten Position nicht mit dem Nocken 23 der Endfläche und der Neigung 24 zusammenwirkt bzw. zusammentrifft und an der betätigten Position gleitet, während es sich in Kontakt mit der Neigung 24 befindet, während ein Spalt mit einem Teil der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche verschieden von der Neigung 24 sichergestellt wird. Darüber hinaus ist die Größe des Kontaktteils 34 groß genug, um, während es sich in Kontakt mit der Neigung 24 befindet, welche an dem Nockenelement 20₁ vorgesehen ist, in beiden Fällen zu gleiten, wo sich das Nockenelement 20₁ an der ersten Position und an der zweiten Position befindet.
Als nächstes werden die Vorgänge bzw. Betätigungen, in welchen die Neigungen 24 zwangsweise die Stiftteile 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ in Richtung zu den jeweiligen nicht-betätigten Positionen bewegen, unter Bezugnahme auf 9A bis 9D beschrieben, indem die Neigung 24, welche auf der vorderen Seite des ersten Nockenelements 20₁ ausgebildet ist, als ein Beispiel genommen wird. 9A bis 9D sind Draufsichten, welche entlang der x-Richtung in 1 genommen sind, welche ein Hauptteil in dem Vorgang illustrieren, in welchem die Neigung 24 zwangsweise das Stiftteil 32 in Richtung zu der nicht-betätigten Position bewegt, nachdem das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ das erste Nockenelement 20₁ von der zweiten Position zu der ersten Position bewegt.
9A illustriert das Ende des Auslasshubs in dem ersten Zylinder 1₁ , in welchem der Zustand, wo der kontaktierende Abschnitt bzw. Querschnitt zwischen dem zweiten Nockenteil 22₂ des ersten Nockenelements 20₁ und dem Nockenmitnehmer C' dem Basiskreis a entspricht, illustriert ist. Hier wird die erste Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ mit der Leistung verteilt bzw. versorgt und das Stiftteil 32 befindet sich an der betätigten Position, welche in Richtung zu dem axialen Zentrum der Nockenwelle 2 vorragt. In diesem Zustand ist bzw. wird ein Spalt S1 zwischen dem Kontaktteil 34, welches an dem Stiftteil 32 vorgesehen ist, und der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche sichergestellt.
Darüber hinaus beginnt, wenn bzw. da sich die Nockenwelle 2 dreht, wie dies in 9B illustriert ist, das Nockenelement 20₁ ein Bewegen in Richtung zu der rückwärtigen Position aufgrund des Eingriffs zwischen dem Stiftteil 32 und dem Nocken 23 der Endfläche, und dann gleitet bzw. schiebt, da bzw. wenn sich die Nockenwelle 2 weiter dreht, die Neigung 24, während sie sich in Kontakt mit dem Kontaktteil 34 befindet. Es ist festzuhalten, dass, da die Größe des Kontaktteils 34 groß genug ist, um, während es sich in Kontakt mit der Neigung 24 befindet, welche in dem ersten Nockenelement 20₁ ausgebildet ist, in beiden Fällen, wo sich das Nockenelement 20₁ an der ersten Position und an der zweiten Position befindet, wie dies oben beschrieben ist, unabhängig von der Position (der vorderen Position oder der rückwärtigen Position) des ersten Nockenelements 20₁ zu gleiten, die Neigung 24 sicher mit dem Kontaktteil 34 in Kontakt steht bzw. dieses kontaktiert.
Hier ist bzw. wird die Leistungsverteilung zu der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ angehalten bzw. unterbrochen, und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die beaufschlagende Kraft der Rückholfeder 33.
Darüber hinaus schiebt bzw. drückt durch die Rotation der Nockenwelle 2, wie dies in 9C illustriert ist, die Neigung 24 das Kontaktteil 34 nach oben, um das Kontaktteil 34 von dem axialen Zentrum der Nockenwelle 2 um ein Bewegungsausmaß S2 zu trennen. Mit anderen Worten wird das Stiftteil 32 zwangsweise in der Richtung bewegt, dass es von dem axialen Zentrum der Nockenwelle 2 um das Bewegungsausmaß S2 getrennt wird. Das Bewegungsausmaß S2 entspricht einem Ausmaß, welches durch ein Subtrahieren des Ausmaßes bzw. der Größe des Spalts S1 zwischen dem Kontaktteil 34 des Stiftteils 32 an der betätigten Position und der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der Endfläche von dem maximalen vorragenden Ausmaß S0 der Neigung 24 (Bewegungsausmaß S0) erhalten wird.
Dann wird, wie dies in 9D illustriert ist, das Stiftteil 32 weiter nach oben durch die Rückholfeder 33 geschoben bzw. gedrückt und an der nicht-betätigten Position gehalten. Als ein Resultat wird, während die Nockenwelle 2 vollständig einmal rotiert (360°), das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ zwangsweise zu der nicht-betätigten Position bewegt, während das Stiftteil 32 auf den Nocken 23 der Endfläche wirkt, um das erste Nockenelement 20₁ zu der rückwärtigen Position zu bewegen, mit anderen Worten wird der Schalt- bzw. Umschaltvorgang von dem zweiten Nockenteil 22₂ zu dem ersten Nockenteil 22₁ durchgeführt.
D.h., es kann, da der Umschaltvorgang von dem zweiten Nockenteil 22₂ zu dem ersten Nockenteil 22₁ sicher endet und die zwangsweise Bewegung des Stiftteils 32 zu dem Hauptkörper 31 abschließt, während sich die Nockenwelle 2 einmal vollständig dreht, das zweite Nockenteil 22₂ zu dem ersten Nockenteil 22₁ nachfolgend in dem nächsten Verbrennungszyklus umgeschaltet werden. Spezifisch kann, selbst wenn das erste Nockenelement 20₁ zu der vorderen Position durch ein Bewegen des Stiftteils 32 der zweiten Einrichtung 20₂ , welche hinter dem ersten Nockenelement 20₁ angeordnet ist, zu der betätigten Position bewegt wird, wenn der nächste Auslasshub endet, da das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ , welche vor dem ersten Nockenelement angeordnet ist, an der nicht-betätigten Position gehalten bzw. beibehalten wird, ein Zusammentreffen bzw. Beeinflussen zwischen dem Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ und dem ersten Nockenelement 20₁ , welches zu der zweiten Position bewegt wurde, sicher verhindert werden.
Daher kann gemäß dieser Ausführungsform der Schaltvorgang des Nockens aufeinanderfolgend und rasch bzw. verzögerungslos durch ein sicheres Verhindern eines Zusammenwirkens bzw. -treffens zwischen den Stiftteilen 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ und der jeweiligen Nockenelemente 20₁ bis 20₄ durchgeführt werden. Darüber hinaus wird, da nur das Vorstellen bzw. Vorragen des Stiftteils 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtung durch die Leistungsverteilung durchgeführt wird und der Zurückziehvorgang des Stiftteils 32 zu dem Hauptkörper 31 durch die Neigung 24 und die Rückholfeder 33 erzielt wird (d.h. die Regel- bzw. Steuereinrichtung einfach strukturiert ist, um eine einfach-wirkende Regel- bzw. Steuereinrichtung zu sein), der Anstieg in der Größe der jeweiligen Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ vermieden und die Einfachheit einer Installation der Regel- bzw. Steuereinrichtungen in dem Motor kann sichergestellt werden.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrieben.
Zuerst entsprechen, wie dies beispielsweise in 1 illustriert ist, wenn der Motor bei einer geringen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl betrieben wird und das erste bis vierte Nockenelement 20₁ bis 20₄ an den jeweiligen ersten Positionen positioniert sind, in jedem der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ die Positionen der ersten Nockenteile 22₁ mit dem niedrigen Hub in den betätigenden Teilen 22 in beiden Endabschnitten bzw. -querschnitten den Nockenmitnehmern C' der Kipphebel C, und die Auslassventile A von jedem der Zylinder 1₁ bis 1₄ öffnen bis zu einem relativ geringen Ausmaß an dem Auslasshub in der Verbrennungsreihenfolge gemäß der Rotation der Nockenwelle 2.
Wenn von diesem Zustand zu einem Zustand umgeschaltet wird, wo der Öffnungsgrad der Auslassventile A größer beispielsweise aufgrund eines Anstiegs in der Motordrehzahl ist, wird der Schalt- bzw. Umschaltvorgang durchgeführt, indem eine Leistung zu der zweiten und vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ und 30₄ verteilt bzw. zugeführt wird, um die Stiftteile 32 von der jeweiligen nicht-betätigten Position zu der jeweiligen betätigten Position vorzustellen bzw. auszufahren.
Spezifisch wird zuerst das Stiftteil 32 der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ zu der Position zwischen den Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche des ersten und zweiten Nockenelements 20₁ und 20₂ vorgestellt, welche nahe zueinander an den jeweiligen ersten Positionen sind, und das Stiftteil 32 gelangt in Eingriff mit den Nocken 23 der Endfläche, von welchen vorragende Abschnitte d miteinander in den axialen Richtungen überlappen. In diesem Fall wird, wie dies in 10A illustriert ist, das Stiftteil 32 der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ in einer Periode vorgestellt, in welcher die Bezugsoberflächen c des ersten und zweiten Nockenelements 20₁ und 20₂ , wo das vorragende Ausmaß der Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche davon jeweils Null ist, sich auf derselben Seite in der Umfangsrichtung wie die orientierten Positionen und benachbart in den axialen Richtungen zu den orientierten Positionen befinden.
Dann erreicht, nachdem der Auslasshub des zweiten Zylinders 1₂ endet, die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der vorderen Endfläche des zweiten Nockenelements 20₂ , welche durch die durchgezogene Linie angezeigt ist, die Position des Stiftteils 32 der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ , und dann schiebt bzw. drückt das Stiftteil 32 das zweite Nockenelement 20₂ nach rückwärts, um die zweite Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet.
Darüber hinaus dreht sich, nachdem das Stiftteil 32 die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der Endfläche des zweiten Nockenelements 20₂ erreicht, die Nockenwelle 2 um 90° und der Auslasshub des ersten Zylinders 1₁ endet, und dann erreicht das Stiftteil 32 die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ , welche durch die punktierte Linie angezeigt ist. Danach schiebt bzw. drückt das Stiftteil 32 das erste Nockenelement 20₁ nach vorne, um die zweite Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet.
Darüber hinaus erreicht die Startposition i der Neigung 24, welche in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ ausgebildet ist, die Position des Stiftteils 32 der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ . Hier wird die Leistungsverteilung zu der zweiten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ angehalten und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33. Der vorragende Abschnitt h der Neigung 24 des ersten Nockenelements 20₁ bewegt zwangsweise das Stiftteil 32 zu der nicht-betätigten Position, während er in Kontakt mit dem Stiftteil 32 gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet. Dann wird das Stiftteil 32 an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten.
Als nächstes wird, wie dies in 10B illustriert ist, das Stiftteil 32 der vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ zu der Position zwischen den Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche des dritten und vierten Nockenelements 20₃ und 20₄ vorgestellt bzw. ausgefahren, welche nahe zueinander an den jeweiligen ersten Positionen sind bzw. liegen, und das Stiftteil 32 gelangt in Eingriff mit den Nocken 23 der Endfläche, deren vorragende Abschnitte d miteinander in den axialen Richtungen überlappen. In diesem Fall wird das Stiftteil 32 in einer Periode vorgestellt, in welcher die Bezugsoberflächen c des dritten und vierten Nockenelements 20₃ und 20₄ , wo die vorragenden Ausmaße bzw. Größen der Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche davon beide Null sind, sich auf derselben Seite in der Umfangsrichtung wie die orientierten Positionen und benachbart in den axialen Richtungen zu den orientierten Positionen befinden.
Danach erreicht, nachdem der Auslasshub des dritten Zylinders 1₃ endet, die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des dritten Nockenelements 20₃ , welche durch die punktierte Linie angedeutet ist, die Position des Stiftteils 32 der vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ , und das Stiftteil 32 schiebt bzw. drückt das dritte Nockenelement 20₃ nach vorne, um die zweite Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet.
Darüber hinaus dreht sich, nachdem die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der Endfläche des dritten Nockenelements 20₃ die Position des Stiftteils 32 erreicht, die Nockenwelle um 90° und der Auslasshub des vierten Zylinders 1₄ endet, und dann erreicht die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der vorderen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ , welche durch die durchgezogene Linie angezeigt bzw. angedeutet ist, die Position des Stiftteils 32. Danach schiebt das Stiftteil 32 das vierte Nockenelement 20₄ nach rückwärts, um die zweite Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet.
Darüber hinaus erreicht die Startposition i der Neigung 24, welche in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ ausgebildet ist, die Position des Stiftteils 32 der vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ . Hier wird die Leistungsverteilung zu der vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₄ angehalten und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33. Dann wirkt der vorragende Abschnitt h der Neigung 24 des vierten Nockenelements 20₄ , um zwangsweise das Stiftteil 32 zu der nicht-betätigten Position zu bewegen, während er in Kontakt mit dem Stiftteil 32 gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet. Dann wird das Stiftteil 32 an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten.
Wie dies oben beschrieben ist, bewegen sich alle des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ von den jeweiligen ersten Positionen zu den jeweiligen zweiten Positionen, und wie dies in 4 illustriert ist, entsprechen in allen des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ die Positionen der zweiten Nockenteile 22₂ der betätigenden Teile 22 in beiden Endabschnitten den Nockenmitnehmern C' der Kipphebel C, und die Auslassventile A der jeweiligen Zylinder 1₁ bis 1₄ öffnen bis zu einem relativ großen Grad bzw. Ausmaß an dem Auslasshub.
Zusätzlich können die Stiftteile 32 an den nicht-betätigten Positionen durch ein sicheres und zwangsweises Bewegen der Stiftteile 32 der zweiten und vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ und 30₄ in die Hauptkörper 31 gehalten bzw. beibehalten werden, während das erste bis vierte Nockenelement 20₁ bis 20₄ von den jeweiligen ersten Positionen zu den jeweiligen zweiten Positionen durch ein Vorragen bzw. Vorstellen der Stiftteile 32 der zweiten und vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ und 30₄ bewegt werden. Mit anderen Worten werden die Bewegungen des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ und die Bewegungen der Stiftteile 32 der zweiten und vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ und 30₄ zu einer der jeweiligen betätigten Positionen und der jeweiligen nicht-betätigten Positionen abgeschlossen, während sich die Nockenwelle einmal vollständig dreht.
Andererseits wird, wenn von dem Zustand, welcher in 4 illustriert ist, wo die Positionen der zweiten Nockenteile 22₂ , welche einen hohen Hub in den jeweiligen Nockenelementen 20₁ bis 20₄ aufweisen, den Nockenmitnehmern C' der Kipphebel C entsprechen, zu einem Zustand, welcher in 1 illustriert ist, wo die Positionen der ersten Nockenteile 22₁ , welche einen niedrigen Hub aufweisen, den Nockenmitnehmern C' entsprechen, beispielsweise aufgrund einer Abnahme in der Motordrehzahl umgeschaltet wird, der Schalt- bzw. Umschaltvorgang durch ein Verteilen von Leistung zu der ersten, dritten und fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ , 30₃ und 30₅ durchgeführt, um die Stiftteile 32 davon von den jeweiligen nicht-betätigten Positionen zu den jeweiligen betätigten Positionen vorzustellen.
Spezifisch wird zuerst, wie dies in 11A illustriert ist, das Stiftteil 32 der dritten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ zu einer Position zwischen den Nocken 23 einer gegenüberliegenden Fläche des zweiten und dritten Nockenelements 20₂ und 20₃ vorgestellt. Wenn der Auslasshub des zweiten Zylinders 1₂ endet, erreicht die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der Endfläche des zweiten Nockenelements 20₂ die Position des Stiftteils 32 und dann schiebt bzw. drückt das Stiftteil 32 das zweite Nockenelement 20₂ nach vorne, um die erste Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet. Als nächstes wird, wie dies in 11B illustriert ist, in einer Periode, in welcher die Position der Bezugsoberfläche c dieses Nockens 23 der Endfläche der orientierten Position in den axialen Richtungen entspricht, das Stiftteil 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ zu einer Position benachbart in den axialen Richtungen zu dem Nocken 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ vorgestellt, welches sich an der zweiten Position befindet, um mit dem Nocken 23 der Endfläche in Eingriff zu gelangen.
Danach erreicht, nachdem der Auslasshub des ersten Zylinders 1₁ endet, die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ die Position des Stiftteils 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ und dann schiebt bzw. drückt das Stiftteil 32 das erste Nockenelement 20₁ nach rückwärts, um die erste Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet. D.h., nach einem Schieben bzw. Gleiten des zweiten Nockenelements 20₂ zu der ersten Position, wird das erste Nockenelement 20₁ zu der ersten Position durch ein Rotieren der Nockenwelle 2 um 90° geschoben.
Darüber hinaus erreicht die Startposition i der Neigung 24, welche in der äußeren Umgangsfläche des Nockens 23 der vorderen Endfläche des ersten Nockenelements 20₁ gebildet ist, die Position des Stiftteils 32 der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ . Hier wird die Leistungsverteilung bzw. -zufuhr zu der ersten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ angehalten bzw. unterbrochen, und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33. Dann wirkt der vorragende Abschnitt h der Neigung 24 des ersten Nockenelements 20₁ , um zwangsweise das Stiftteil 32 zu der nicht-betätigten Position, während er in Kontakt mit dem Stiftteil 32 gleitet, gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 zu bewegen. Das Stiftteil 32 wird dann an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten.
Danach erreicht, nachdem der Auslasshub des dritten Zylinders 1₃ endet, wie dies in 11C illustriert ist, da sich das Stiftteil 32 der dritten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ in dem Zustand befindet, zu der Position zwischen den Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche des zweiten und dritten Nockenelements 20₂ und 20₃ vorgestellt zu sein, die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der Endfläche des dritten Nockenelements 20₃ die Position des Stiftteils 32 durch ein Rotieren der Nockenwelle 2 um 90°, nachdem das erste Nockenelement 20₁ zu der ersten Position geschoben wurde, und das Stiftteil 32 drückt das dritte Nockenelement 20₃ nach rückwärts, um die erste Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d gleitet.
Darüber hinaus erreicht die Startposition i der Neigung 24, welche in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des dritten Nockenelements 20₃ gebildet ist, die Position des Stiftteils 32 der dritten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ . Hier wird die Leistungszufuhr zu der dritten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₃ angehalten und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33. Dann wirkt der vorragende Abschnitt h der Neigung 24 des dritten Nockenelements 20₃ , um zwangsweise das Stiftteil 32 zu der nicht-betätigten Position, während er in Kontakt mit dem Stiftteil 32 gleitet, gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 zu bewegen. Das Stiftteil 32 wird dann an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten.
Als nächstes wird, wie dies in 11D illustriert ist, in einer Periode, in welcher die Bezugsoberfläche c dieses Nockens 23 der Endfläche sich auf derselben Seite in der Umfangsrichtung wie die orientierte Position und benachbart in den axialen Richtungen zu der orientierten Position befindet, das Stiftteil 32 der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ zu der Position benachbart in den axialen Richtungen zu dem Nocken 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ vorgestellt, welches sich an der zweiten Position befindet, um mit dem Nocken 23 der Endfläche in Eingriff zu gelangen.
Danach erreicht, nachdem der Auslasshub des vierten Zylinders 1₄ endet, die Vorsprungsstartposition e des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ die Position des Stiftteils 32 der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ , und dann drückt das Stiftteil 32 das vierte Nockenelement 20₄ nach vorne, um die erste Position zu erreichen, während es in Kontakt mit dem vorragenden Abschnitt d des Nockens 23 der Endfläche gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 gleitet.
Darüber hinaus erreicht die Startposition i der Neigung 24, welche in der äußeren Umfangsfläche des Nockens 23 der rückwärtigen Endfläche des vierten Nockenelements 20₄ ausgebildet ist, die Position des Stiftteils 32 der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ . Hier wird die Leistungszufuhr zu der fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₅ angehalten bzw. unterbrochen und das Stiftteil 32 startet ein Bewegen zu der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33. Dann wirkt der vorragende Abschnitt h der Neigung 24 des vierten Nockenelements 20₄ , um zwangsweise das Stiftteil 32 zu der nicht-betätigten Position, während er in Kontakt mit dem Stiftteil 32 gleitet, gemäß der Rotation der Nockenwelle 2 zu bewegen. Das Stiftteil 32 ist bzw. wird dann an der nicht-betätigten Position durch die Rückholfeder 33 gehalten.
Wie dies oben beschrieben ist, bewegen sich alle des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ von den jeweiligen zweiten Positionen zu den jeweiligen ersten Positionen, und wie dies in 1 illustriert ist, kehren die ersten Nockenteile 22₁ der betätigenden Teile 22 in beiden Endabschnitten von allen des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ zurück zu dem Zustand, wo die Positionen davon den Nockenmitnehmern C' der Kipphebel C entsprechen.
Zusätzlich können die Stiftteile 32 an den nicht-betätigten Positionen gehalten werden, indem sicher und zwangsweise die Stiftteile 32 der ersten, dritten und fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ , 30₃ und 30₅ in die Hauptkörper 31 bewegt werden, während das erste bis vierte Nockenelement 20₁ bis 20₄ von den jeweiligen zweiten Positionen zu den jeweiligen ersten Positionen durch ein Vorstellen bzw. Vorragen der Stiftteile 32 der ersten, dritten und fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ , 30₃ und 30₅ bewegt werden. Mit anderen Worten sind die Bewegungen des ersten bis vierten Nockenelements 20₁ bis 20₄ und die Bewegungen der Stiftteile 32 der ersten, dritten und fünften Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₁ , 30₃ und 30₅ zu einer der jeweiligen betätigten Positionen und der jeweiligen nicht-betätigten Positionen abgeschlossen, während sich die Nockenwelle einmal vollständig dreht.
Wie dies oben beschrieben ist, werden gemäß dieser Ausführungsform die vier Nockenelemente 20₁ bis 20₄ , welche an den jeweiligen vier Zylindern 1₁ bis 1₄ vorgesehen sind, durch die fünf Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ geregelt bzw. gesteuert, und jedes Nockenteil für ein Öffnen und Schließen des Auslassventils A wird zwischen dem ersten Nockenteil 22₁ mit dem geringen Hub und dem zweiten Nockenteil 22₂ mit dem großen Hub umgeschaltet.
Darüber hinaus wird, während sich die Nockenwelle 2 einmal vollständig dreht, der Schalt- bzw. Umschaltvorgang des Nockenteils abgeschlossen und es werden die Bewegungen der Stiftteile 32 der jeweiligen Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ zu den nicht-betätigten Positionen abgeschlossen.
Daher kann, da ein Zusammentreffen zwischen der Regel- bzw. Steuereinrichtung und dem Nockenelement sicher selbst in einem Fall eines Umschaltens des Nockens jedes Mal, wenn sich die Nockenwelle 2 einmal vollständig dreht, d.h. mit anderen Worten in jedem Verbrennungszyklus, verhindert werden kann, der Schalt- bzw. Umschaltvorgang des Nockenteils aufeinanderfolgend und unmittelbar bzw. verzögerungsfrei durchgeführt werden. Darüber hinaus kann durch die einfache Konfiguration, in welcher das Kontaktteil an jeder Regel- bzw. Steuereinrichtung und die Neigung an jedem Nockenelement vorgesehen sind, das zwangsweise Zurückziehen der Regel- bzw. Steuereinrichtung zu der nicht-betätigten Position einfach erzielt werden, ohne andere Arten einer Leistung bzw. Versorgung zu erfordern, und daher kann der Größenanstieg der Regel- bzw. Steuereinrichtung vermieden werden. Somit kann der Schaltvorgang des Nockens aufeinanderfolgend und unmittelbar bzw. verzögerungsfrei durch ein sicheres Verhindern eines Zusammenwirkens bzw. -treffens zwischen der Regel- bzw. Steuereinrichtung und dem Nockenelement durchgeführt werden, während die Einfachheit einer Installation der Regel- bzw. Steuereinrichtung in dem Motor sichergestellt wird.
Darüber hinaus überlappen, wie oben beschrieben, die vorragenden Abschnitte d der Nocken 23 der gegenüberliegenden Endfläche miteinander in den axialen Richtungen, wenn die benachbarten Nockenelemente nahe zueinander sind bzw. liegen, wie dies durch „P1“ und „P2“ in 1 und „P3“ in 4 angedeutet ist. Somit kann jedes der Stiftteile 32 der zweiten bis vierten Regel- bzw. Steuereinrichtung 30₂ bis 30₄ , welche jeweils in Eingriff mit den Nocken 23 der Endfläche stehen bzw. gelangen, die zwei Nockenelemente, welche nahe zueinander sind bzw. liegen, in den Richtungen eines Trennens derselben voneinander schieben, ohne den Durchmesser des Stiftteils 32 zu vergrößern. Somit kann die Größenreduktion der Stiftteile 32 erzielt werden und das Regel- bzw. Steueransprechverhalten kann erhöht bzw. verbessert werden. Weiterhin können das Layout des ersten und zweiten Nockenelements 20₁ und 20₂ und das Layout des dritten und vierten Nockenelements 20₃ und 20₄ derart sein, dass sie einen geringeren Raum einnehmen, wenn das erste und zweite Nockenelement 20₁ und 20₂ nahe beieinander sind bzw. liegen und das dritte und vierte Nockenelement 20₃ und 20₄ nahe beieinander liegen, wobei dies eine weitere Reduktion in der gesamten Größe der Nockenwelle 2 in den axialen Richtungen stimulieren kann.
Es ist festzuhalten, dass, obwohl die obige Beschreibung über die Nockenwelle auf der Auslassseite gegeben wurde, die Nockenwelle auf der Einlassseite ähnlich oder gleich konfiguriert sein kann, und die gleichen Effekte auf der Einlassseite ebenfalls erhalten werden können.
Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform in allen der Nockenelemente 20₁ bis 20₄ der Hub in dem ersten Nockenteil 22₁ auf niedrig eingestellt bzw. festgelegt und der Hub in dem zweiten Nockenelement 22₂ ist auf hoch eingestellt; jedoch kann dies umgekehrt sein. Weiterhin kann es derart sein, dass ein Nockenteil (22₁' in dieser Modifikation) mit einem normalen Nasenteil versehen ist, jedoch das andere Nockenteil 22₂' vollständig unmittelbar durch den Basiskreis ohne ein Nasenteil ausgebildet ist (der Hub in dem Nasenteil ist Null), so dass das Ventil nicht geöffnet oder geschlossen wird, wenn das Nockenteil 22₂' verwendet wird. Gemäß diesem wird ein Betrieb mit reduziertem Zylinder in einem Motorbetrieb bei beispielsweise einer niedrigen Motorlast verfügbar.
Darüber hinaus werden in dieser Ausführungsform die Rückholfedern 33 verwendet, um die Stiftteile 32 der Regel- bzw. Steuereinrichtungen 30₁ bis 30₅ an den nicht-betätigten Positionen zu halten; jedoch zusätzlich zu den Rückholfedern 33 oder anstelle von diesen können Magnete, welche jeweils an einer der Seite des Stiftteils 32 und der Seite des Hauptkörpers 31 der Regel- bzw. Steuereinrichtung angeordnet sind und das Stiftteil 32 an der nicht-betätigten Position anziehen, vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt sein, um einen Betätigungsmechanismus mit einer erhöhten Zurückhaltung bzw. Rückhaltekraft zu konfigurieren.
Darüber hinaus sind die Start- und Endpositionen der Neigung 24 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Endposition kann verschieden von der Vorsprungsendposition f des Nockens 23 der Endfläche sein. Spezifisch ist für die Neigung nur gefordert, dass sie einen Positionszusammenhang aufweist, in welchem die Bewegung des Stiftteils 32, nachdem die Bewegung des Nockenelements abgeschlossen ist, durch das Zusammenwirken des Nockens 23 der Endfläche mit dem Stiftteil 32 rasch abgeschlossen ist bzw. wird. Beispielsweise können die Start- und Endposition der Neigung 24 eine Phase aufweisen, in welcher die Endposition der Neigung 24 in der Drehrichtung der Nockenwelle 2 von der Endposition f des Nockens 23 der Endfläche vorgestellt bzw. vorgerückt ist.
Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform das Beispiel, in welchem die vorliegende Erfindung auf den Vierzylinder-Vierventil DOHC Motor angewandt wird, beschrieben; jedoch ist sie auch auf verschiedene Arten von Motoren mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zylindern und Ventilbetätigungsarten, wie beispielsweise Einzylinder-Motoren, Reihen-Sechszylinder-Motoren und V-förmige Mehrzylinder-Motoren anwendbar.
Es ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt sein sollte, und verschiedene Arten von Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Geist oder dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welche durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
Wie dies oben beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit bzw. bei einer Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor für beispielsweise ein Fahrzeug ein Zusammentreffen zwischen der Regel- bzw. Steuereinrichtung und dem Nockenelement verhindert und der Schalt- bzw. Umschaltvorgang des Nockenteils kann unmittelbar bzw. verzögerungsfrei durchgeführt werden, während die Einfachheit einer Installation der Regel- bzw. Steuereinrichtung in dem Motor sichergestellt wird, und es kann daher die vorliegende Erfindung geeignet in einem Gebiet einer Herstellungsindustrie einer derartigen Art von Motoren angewandt bzw. eingesetzt werden.

Claims

Verbrennungskraftmaschine, umfassend wenigstens eine Nockenwelle (2) für ein Betätigen von Einlass- und/oder Auslassventilen (A) der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Nockenwelle (2) wenigstens zwei Nockenelemente (20₁ bis 20₄) beinhaltet, welche auf der Nockenwelle (2) festgelegt sind, um integral mit der Nockenwelle (2) drehbar und in axialer Richtung entlang der Nockenwelle (2) bewegbar zu sein, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) zylindrisch ausgebildet ist und ein vorderes und ein rückwärtiges Ende aufweist, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) wenigstens zwei unterschiedliche Nockenteile (22₁, 22₂) umfasst, welche nebeneinander in der axialen Richtung der Nockenwelle (2) angeordnet sind, wobei ein erster Endflächennocken (23), welcher einen vorragenden Abschnitt (d) aufweist, welcher in der axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragt, an dem vorderen Ende des Nockenelements (20₁ bis 20₄) vorgesehen ist, wobei ein zweiter Endflächennocken (23), welcher einen vorragenden Abschnitt (d) aufweist, welcher in der entgegengesetzten axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragt, an dem rückwärtigen Ende des Nockenelements (20₁ bis 20₄) vorgesehen ist, und eine Neigung (24) an dem Nockenelement (20₁ bis 20₄) in einer Umfangsfläche des Endflächennockens (23) vorgesehen ist, um ein Kontaktteil (34) zu kontaktieren, welches an einem Stiftteil (32) vorgesehen ist, so dass das Stiftteil (32) zurück in eine nicht-betätigte Position bewegt wird, nachdem das Nockenelement (20₁ bis 20₄) in der axialen Richtung bewegt wird, wobei die wenigstens zwei Nockenelemente (20i, 20e) vorgesehen sind, um axial verschiebbar in wenigstens zwei Positionen zu sein, wobei in einer ersten Position ein Abstand von zwei benachbarten Nockenelementen (20i, 20e) minimiert ist, so dass die vorragenden Abschnitte (d) der benachbarten Nockenelemente (20i, 20e) einander in der axialen Richtung überlappen, wobei das Stiftteil (32) in einen Spalt zwischen den benachbarten zwei Nockenelementen (20i, 20e) in der ersten Position einsetzbar ist, so dass die Nockenelemente (20i, 20e) in axialer Richtung weg voneinander durch einen Eingriff des Stiftteils (32) mit jedem der vorragenden Abschnitte (d) während einer Drehbewegung der Nockenwelle (2) geschoben werden.
Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Motor, welche eine Nockenwelle (2) aufweist, wobei die Nockenwelle (2) eine Welle (10) und wenigstens zwei Nockenelemente (20₁ bis 20₄) beinhaltet, welche auf der Welle (10) festgelegt sind, um integral mit der Welle (10) drehbar und in axialer Richtung entlang der Welle (10) bewegbar zu sein, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) zylindrisch ausgebildet ist und ein vorderes und ein rückwärtiges Ende aufweist, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) mit wenigstens zwei benachbarten Nockenteilen (22₁, 22₂) versehen ist, welche einen gemeinsamen Basiskreis (a) für ein Ventil (A) aufweisen und Vorsprungsteile (b₁, b₂) mit unterschiedlichen Formen aufweisen, wobei die Nockenteile (22₁, 22₂) für ein Öffnen und Schließen des Ventils (A) umschaltbar sind, indem das Nockenelement (20₁ bis 20₄) in den axialen Richtungen auf der Welle (10) bewegt wird, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) an seinem vorderen Ende einen ersten Endflächennocken (23) aufweist, der mit einem in der axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragenden Abschnitt (d) ausgebildet ist, wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) an seinem rückwärtigen Ende einen zweiten Endflächennocken (23) aufweist, der mit einem in der entgegengesetzten axialen Richtung der Nockenwelle (2) vorragenden Abschnitt (d) ausgebildet ist, und wobei das Nockenelement (20₁ bis 20₄) in einer Umfangsfläche des Endflächennockens (23) eine Neigung (24) aufweist, welche sich in einer Umfangsrichtung des Nockenelements (20₁ bis 20₄) neigt, und welche, wenn sich ein Stiftteil (32) an der betätigten Position befindet, für ein Gleiten in Kontakt mit einem Kontaktteil (34) dient, welches an dem Stiftteil (32) vorgesehen ist, um zwangsweise das Stiftteil (32) zurück zu der nicht-betätigten Position zu bewegen, nachdem die Bewegung des Nockenelements (20₁ bis 20₄) über den Endflächennocken (23) abgeschlossen ist, wobei die vorragenden Abschnitte (d) von wenigstens zwei benachbarten der Nockenelemente (20₁ bis 20₄) in einer Phase versetzt ausgebildet sind, so dass die vorragenden Abschnitte (d) in den axialen Richtungen überlappen, wenn die zwei Nockenelemente (20₁ bis 20₄) axial nahe beieinander liegen, wobei das Stiftteil (32) zu einer betätigten Position vorgestellt wird, um mit den Endflächennocken (23) der zwei benachbarten Nockenelemente (20₁ bis 20₄) in Eingriff zu gelangen, um die benachbarten Nockenelemente (20₁ bis 20₄) axial voneinander wegzubewegen, wenn die Nockenelemente (20₁ bis 20₄) nahe beieinander sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, darüber hinaus umfassend eine Steuereinrichtung (30₁ bis 30₅) für ein Bewegen des Stiftteils (32) zu der betätigten Position, wenn sich der Motor bei einem vorbestimmten Drehwinkel befindet, und eine Rückholfeder (33), um das Stiftteil (32) an der nicht-betätigten Position zu halten, wenn keine Leistung zu der Steuereinrichtung (30₁ bis 30₅) zugeführt wird.