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Die vorliegende Erfindung betrifft variable Ventilmechanismen, die Ventile einer Brennkraftmaschine antreiben und den Antriebszustand der Ventile gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändern.
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Ein Beispiel von variablen Ventilmechanismen von Brennkraftmaschinen ist ein variabler Ventilmechanismus
90 eines bekannten Beispiels, das aus
12 ersichtlich ist (Druckschrift
JP 2001-263015 A ). Der variable Ventilmechanismus
90 ist ein Mechanismus, der Ventile
8 einer Mehrzahl von Zylindern
6 antreibt, die in einer linearen Richtung Seite an Seite angeordnet sind. Der variable Ventilmechanismus
90 hat eine Mehrzahl Schwingelemente
91, die in der linearen Richtung Seite an Seite angeordnet sind. Jedes Schwingelement
91 hat ein Eingangselement
92, Ausgangselemente
93,
93 und ein Gleiterrad
94, das mit dem Eingangselement
92 und den Ausgangselementen
93,
93 über schneckenförmige Keilwellen H kämmt. Wenn das Eingangselement
92 durch einen Nocken (nicht gezeigt) angetrieben ist, schwingt das Schwingelement
91, um die Ventile
8,
8 durch die Ausgangselemente
93,
93 anzutreiben.
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Dieser variable Ventilmechanismus 90 hat außerdem eine variable Vorrichtung 97. Die variable Vorrichtung 97 hat eine Steuerwelle 98. Die Steuerwelle 98 erstreckt sich in der linearen Richtung (die Richtung, in der die Schwingelemente 91 Seite an Seite angeordnet sind), und ist in der linearen Richtung zusammen mit der Mehrzahl der Gleiterräder 94 verschoben. Die variable Vorrichtung 97 verschiebt die Steuerwelle 98 in die lineare Richtung, um die Mehrzahl der Gleiterräder 94 zu einer Zeit mit Bezug auf die Mehrzahl der Eingangselemente 92 und die Mehrzahl der Ausgangselemente 93 zu verschieben, und dabei ähnlich die Ventilhübe der Mehrzahl der Schwingelemente 91 zu einer Zeit des Kämmens der schneckenförmigen Keilwellen H zu ändern.
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In diesem bekannten Beispiel werden die Ventilhübe der Mehrzahl der Schwingelemente 91 ähnlich zu einer Zeit durch Verschieben der Mehrzahl der Gleiterräder 94 zu einer Zeit durch die Steuerwelle 98 geändert. Der variable Ventilmechanismus dieses bekannten Beispiels kann daher nicht auf einen Zylinderabschaltvorgang angepasst werden, indem ein Teil der Zylinder 6 deaktiviert ist, um die Ventile 8, 8 nicht anzutreiben.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Art von variablem Ventilmechanismus an einen Zylinderabschaltbetrieb anzupassen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen variablen Ventilmechanismus gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
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Gemäß der Erfindung hat ein variabler Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Mehrzahl Schwingelemente, die Seite an Seite in einer linearen Richtung angeordnet sind, wovon jedes ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein Gleiterrad, das mit dem Eingangselement und dem Ausgangselement über schneckenförmige Keilwellen kämmt, hat, und jedes schwingt, um ein Ventil durch das Ausgangselement anzutreiben, wenn das Eingangselement durch einen Nocken angetrieben ist; und eine variable Vorrichtung, die eine Steuerwelle hat, die sich in der linearen Richtung erstreckt und in der linearen Richtung zusammen mit der Mehrzahl der Gleiterräder verschoben ist, und die die Steuerwelle in der linearen Richtung verschiebt, um die Mehrzahl der Gleiterräder zu einer Zeit mit Bezug auf die Mehrzahl der Eingangselemente und die Mehrzahl der Ausgangselemente zu verschieben, und dabei Ventilhübe der Mehrzahl der Schwingelemente zu einer Zeit durch Kämmen der schneckenförmigen Keilwellen zu ändern. Die Schwingelemente haben ein erstes Schwingelement, das für einen vorbestimmten Zylinder einer Mehrzahl von Zylindern bereitgestellt ist, und ein zweites Schwingelement, das für einen Zylinder bereitgestellt ist, der nicht der vorbestimmte Zylinder der Mehrzahl der Zylinder ist. Ein Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen variiert zwischen dem ersten Schwingelement und dem zweiten Schwingelement. Die variable Vorrichtung verschiebt die Steuerwelle zu einer vorbestimmten normalen Position, um einen normalen Betrieb durchzuführen, in dem sowohl das erste Schwingelement wie auch das zweite Schwingelement das Ventil antreiben, und die variable Vorrichtung verschiebt die Steuerwelle zu einer vorbestimmten Zylinderabschaltposition, um einen Zylinderabschaltbetrieb durchzuführen, indem das erste Schwingelement das Ventil antreibt, und das zweite Schwingelement das Ventil nicht antreibt.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen zwischen dem ersten Schwingelement und dem zweiten Schwingelement variiert, kann der Betrieb von dem normalen Betrieb zu dem Zylinderabschaltbetrieb durch Verschieben der Steuerwelle umgeschaltet werden. Der variable Ventilmechanismus der vorliegenden Erfindung ist daher an den Zylinderabschaltbetrieb angepasst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht eines variablen Ventilmechanismus einer ersten Ausführungsform;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Schwingelements des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsform;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Schwingelements des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsform;
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4A ist eine Schnittansicht, die den Fall zeigt, in dem eine Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsform an einer normalen Position angeordnet ist, und
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4B ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsformen an einer Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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5A ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsform an der normalen Position angeordnet ist, und
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5B ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsformen an der Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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6A ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem eine Steuerwelle eines variablen Ventilmechanismus einer zweiten Ausführungsform an einer normalen Position angeordnet ist, und
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6B ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der zweiten Ausführungsform an einer Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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7A ist ein Diagramm, das die Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der zweiten Ausführungsform an der normalen Position angeordnet ist, und
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7B ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der zweiten Ausführungsform an der Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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8A ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem eine Steuerwelle eines variablen Ventilmechanismus einer dritten Ausführungsform an einer normalen Position angeordnet ist,
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8B ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der dritten Ausführungsform an einer ersten Position einer Zylinderabschaltposition angeordnet ist, und
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8C ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der dritten Ausführungsform an einer zweiten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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9A ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der dritten Ausführungsform an der normalen Position angeordnet ist,
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9B ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der dritten Ausführungsform an der ersten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist, und
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9C ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der dritten Ausführungsform an der zweiten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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10A ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem eine Steuerwelle eines variablen Ventilmechanismus einer vierten Ausführungsform an einer normalen Position angeordnet ist,
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10B ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der vierten Ausführungsform an einer ersten Position einer Zylinderabschaltposition angeordnet ist, und
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10C ist eine Schnittdraufsicht, die den Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der vierten Ausführungsform an einer zweiten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist;
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11A ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der vierten Ausführungsform an der normalen Position angeordnet ist,
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11B ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der vierten Ausführungsform an der ersten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist, und
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11C ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve in dem Fall zeigt, in dem die Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus der vierten Ausführungsform an der zweiten Position der Zylinderabschaltposition angeordnet ist; und
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12 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht eines variablen Ventilmechanismus eines bekannten Beispiels.
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Das erste Schwingelement kann in jeder der folgenden Formen [1] oder [2] vorliegen.
- [1] Die schneckenförmigen Keilwellen des ersten Schwingelements sind mit einem derartigen Schrägungswinkel ausgebildet, dass der Ventilhub des ersten Schwingelements sich verringert, wenn die Steuerwelle von der normalen Position zu der Zylinderabschaltposition verschoben wird.
- [2] Die schneckenförmigen Keilwellen des ersten Schwingelements sind mit einem derartigen Schrägungswinkel ausgebildet, dass der Ventilhub des ersten Schwingelements sich erhöht, wenn die Steuerwelle von der normalen Position zu der Zylinderabschaltposition verschoben wird.
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Die erste Form wird nämlich auf Brennkraftmaschinen angewendet, die derartige Eigenschaften haben, die mehr vorteilhaft sind, falls der Ventilhub des ersten Schwingelements sich verringert, wenn der Betrieb von dem normalen Betrieb zu dem Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet wird, und die zweite Form wird auf Brennkraftmaschinen angewendet, die derartige Eigenschaften aufweisen, die mehr vorteilhaft sind, falls der Ventilhub des ersten Schwingelements sich erhöht, wenn der Betrieb von dem normalen Betrieb zu dem Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet wird. Die Eigenschaften der Brennkraftmaschinen können somit vorteilhafter im Vergleich mit dem Fall implementiert werden, indem der Ventilhub des ersten Schwingelements nicht geändert wird, und das zweite Schwingelement lediglich deaktiviert wird, um das Ventil nicht anzutreiben.
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Die variable Vorrichtung kann lediglich die Steuerwelle von der normalen Position zu der Zylinderabschaltposition und von der Zylinderabschaltposition zu der normalen Position verschieben. Die variable Vorrichtung kann außerdem die Steuerwelle verschieben, wie folgt. Die variable Vorrichtung kann die Steuerwelle innerhalb der Zylinderabschaltposition verschieben, um den Ventilhub des ersten Schwingelements zu erhöhen oder zu verringern, während der Zylinderabschaltbetrieb beibehalten bleibt. In diesem Fall kann der Ventilhub wie notwendig während des Zylinderabschaltbetriebs erhöht oder verringert werden.
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Erste Ausführungsform
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Ein variabler Ventilmechanismus einer ersten Ausführungsform, die in 1 bis 5B gezeigt ist, ist ein Mechanismus, der die Ventile 8 einer Mehrzahl von Zylinder 6 antreibt, die Seite an Seite in einer linearen Richtung angeordnet sind. In der folgenden Beschreibung wird die „lineare Richtung“ als die „Schubrichtung“ bezeichnet, eine Seite in der Längsrichtung einer geraden Linie rechtwinklig zu der Schubrichtung wird als „vorne“ oder „vorwärts“ bezeichnet, und die andere Seite in der Längsrichtung der geraden Linie wird als „hinten“ oder „rückwärts“ bezeichnet.
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Der variable Ventilmechanismus 1 hat eine Mehrzahl Schwingelemente 20, die Seite an Seite in der Schubrichtung angeordnet sind. Jedes Schwingelement 20 hat ein Eingangselement 21, Ausgangselemente 31, 31 und ein Gleiterrad 41, das mit dem Eingangselement 21 und den Ausgangselementen 31, 31 über schneckenförmige Keilwellen H kämmt. Wenn das Eingangselement 21 durch einen Nocken 10 angetrieben ist, schwingt das Schwingelement 20, um die Ventile 8, 8 durch die Ausgangselemente 31, 31 anzutreiben.
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Dieser variable Ventilmechanismus 1 hat außerdem eine variable Vorrichtung 70. Die variable Vorrichtung 70 hat eine Steuerwelle 71. Die Steuerwelle 71 erstreckt sich in die Schubrichtung und wird zusammen mit der Mehrzahl der Gleiterräder 41 in die Schubrichtung verschoben. Die variable Vorrichtung 70 verschiebt die Steuerwelle 71 in die Schubrichtung, um die Mehrzahl der Gleiterräder 41 zu einer Zeit mit Bezug auf die Mehrzahl der Eingangselemente 21 und die Mehrzahl der Ausgangselemente 31 zu verschieben, und dabei die Ventilhübe der Mehrzahl der Schwingelemente 20 zu einer Zeit des Kämmens der schneckenförmigen Keilwellen H zu ändern.
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Die Schwingelemente 20 haben erste Schwingelemente 20a, 20a, die für vorbestimmte Zylinder (im Folgenden als die „Nicht-Deaktivierungszylinder 6a, 6a“ bezeichnet) der Mehrzahl der Zylinder 6 bereitgestellt sind, um zwei der Schwingelemente 20b, 20b, die für die anderen Zylinder als die vorbestimmten Zylinder (im Folgenden als die „Deaktivierungszylinder 6b, 6b“ bezeichnet) der Mehrzahl der Zylinder 6 bereitgestellt sind. Die ersten Schwingelemente 20a, 20a unterscheiden sich von den zweiten Schwingelementen 20b, 20b in dem Schwingungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen H (Ha, Hb).
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Wie aus 4A ersichtlich ist, verschiebt die variable Vorrichtung 70 die Steuerwelle 71 zu einer vorbestimmten Normalposition P, die an einer Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, um einen normalen Betrieb durchzuführen, in dem sowohl die ersten Schwingelemente 20a, 20a, wie auch die zweiten Schwingelemente 20b, 20b die Ventile 8 antreiben, wie in 5A ersichtlich ist. Wie aus 4B ersichtlich ist, verschiebt die variable Vorrichtung 70 die Steuerwelle 71 zu einer vorbestimmten Zylinderabschaltposition Q, die an der anderen Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, um einen Zylinderabschaltbetrieb durchzuführen, in dem die ersten Schwingelemente 20a, 20a die Ventile 8 antreiben, und die zweiten Schwingelemente 20b, 20b die Ventile 8 nicht antreiben, wie aus 5B ersichtlich ist.
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Insbesondere hat dieser variable Ventilmechanismus die Nocken 10, die Schwingelemente 20, Schaukelarme 50, Bewegungsverlustmechanismen 60 und die variable Vorrichtung 70, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Nocken 10
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Die Nocken 10 sind auf einer Nockenwelle 18 bereitgestellt, die sich in der Schubrichtung erstreckt. Ein Nocken 10 ist für jeden Zylinder 6 bereitgestellt. Die Nockenwelle 18 dreht gemäß der Drehung einer Brennkraftmaschine, und die Nocken 10 drehen ebenfalls zusammen mit der Nockenwelle 18. Jeder Nocken 10 hat einen Grundkreisabschnitt 11, der einen Kreisabschnitt aufweist, und eine Nase 12, die von dem Grundkreisabschnitt 11 vorspringt.
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Schwingelement 20
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Ein Schwingelement 20 ist für jeden Zylinder 6 bereitgestellt, und alle Schwingelemente 20 sind durch eine einzelne Lagerwelle 48 gelagert, die sich in der Schubrichtung erstreckt. Die Lagerwelle 48 ist eine rohrförmige Welle, die sich durch eine Mehrzahl stehender Wände 7 erstreckt. Die Mehrzahl der stehenden Wände 7 sind Seite an Seite in der Schubrichtung in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet, um von dem Zylinderkopf vorzuspringen. Jedes Teil der Lagerwelle 48, das zwischen zwei der stehenden Wände 7 angeordnet ist, lagert ein Schwingelement 20. Jedes der Teile der Lagerwelle 48, die die Schwingelemente 20 lagern, weist eine Einfügebohrung 49 auf, die sich in der Schubrichtung erstreckt.
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Jedes Schwingelement 20 hat ein Eingangselement 21, zwei Ausgangselemente 31, 31, die an beiden Seiten des Eingangselements 21 in der Schubrichtung bereitgestellt sind, und ein Gleiterrad 41, das in das Eingangselement 21 und die zwei Ausgangselemente 31, 31 eingepasst sind. Die Verschiebung des Eingangselements 21 und der Ausgangselemente 31, 31 in der Schubrichtung ist beschränkt, da eine Endfläche an einer Seite in der Schubrichtung von einem Ausgangselement 31, das an der einen Seite in der Schubrichtung des Eingangselements 21 angeordnet ist, und eine Endfläche an der anderen Seite in der Schubrichtung des anderen Ausgangselements 31, das an der anderen Seite in der Schubrichtung des Eingangselements 21 angeordnet ist, entweder direkt oder mit einer dazwischen eingefügten Scheibe (nicht gezeigt), die stehenden Wände 7, 7 berühren, die an beiden Seiten in der Schubrichtung des Schwingelements 20 angeordnet sind.
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Jedes Eingangselement 21 hat einen rohrförmigen Abschnitt 22, ein Paar Arme 23, 23 und einen Vorsprung 26. Der rohrförmige Abschnitt 22 weist die Form eines Rohrs auf. Die Arme 23, 23 des Paars Arme 23, 23 sind an zwei Positionen auf dem rohrförmigen Abschnitt 22 bereitgestellt, die voneinander in der Schubrichtung getrennt liegen, und ragen von dem rohrförmigen Abschnitt 22 nach vorwärts vor. Der Vorsprung 26 ragt von dem rohrförmigen Abschnitt 22 nach rückwärts vor. Eine Walze 24, die den Nocken 10 berührt, ist drehbar zwischen den vorderen Enden des Paars der Arme 23, 23 gelagert.
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Jedes Eingangselement 20 weist schneckenförmige Keilwellen h1 auf der inneren Randoberfläche des rohrförmigen Abschnitts 22 auf. Die schneckenförmigen Keilwellen h1 sind in eine Richtung verdreht (verdreht, um an einer Seite in der Umfangsrichtung näher an der einen Seite in der Schubrichtung abgeschrägt zu sein). Der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen h1 variiert zwischen dem ersten Schwingelement 20a und dem zweiten Schwingelement 20b. Der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21 des zweiten Schwingelements 20b ist größer als der der schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21 des ersten Schwingelements 20a.
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Jedes Ausgangselement 31 hat einen rohrförmigen Abschnitt 32, der die Form eines Rohrs aufweist, und eine Nase 35, die von dem rohrförmigen Abschnitt 32 nach vorwärts vorragt. Jedes Ausgangselement 31 weist Kreisoberflächen in den unteren Oberflächen des rohrförmigen Abschnitts 32 und der Nase 35 auf, um das Ventil 8 anzuheben.
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Jedes Ausgangselement 31 weist schneckenförmige Keilwellen h4 auf der inneren Randoberfläche des rohrförmigen Abschnitts 32 auf. Die schneckenförmigen Keilwellen h4 sind in die andere Richtung entgegengesetzt zu der einen Richtung verdreht (verdreht, um zu der anderen Seite in der Umfangsrichtung näher an der einen Seite in der Schubrichtung abgeschrägt zu sein). Der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen h4 variiert zwischen dem ersten Schwingelement 20a und dem zweiten Schwingelement 20b. Der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31 des zweiten Schwingelements 20b ist größer als der der schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31 des ersten Schwingelements 20a.
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Jedes Gleiterrad 41 weist die Form eines Rohrs auf, und weist eine Einrückbohrung 42 auf, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Jedes Gleiterrad 41 weist eingangsseitige schneckenförmige Keilwellen h2 und ausgangsseitige schneckenförmige Keilwellen h3, h3 an seiner äußeren Randoberfläche auf. Die eingangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h2 kämmen mit den schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21, und der ausgangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h3, h3 kämmen mit den schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31.
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Die eingangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h2 sind somit in die eine Richtung wie die schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21 verdreht, und der Schrägungswinkel der eingangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h2 variiert zwischen dem ersten Schwingelement 20a und dem zweiten Schwingelement 20b wie die schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21. Die ausgangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h3, h3 sind in der anderen Richtung wie die schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31 verdreht, und der Schrägungswinkel der ausgangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h3, h3 variiert zwischen dem ersten Schwingelement 20a und dem zweiten Schwingelement 20b wie die schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 des Ausgangselements 31, 31.
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Die schneckenförmigen Keilwellen H des Schwingelements 20 sind aus den schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21, den eingangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h2 und den ausgangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h3, h3 des Gleiterrads 41 und den schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31 aufgebaut. In der folgenden Beschreibung bezeichnet „Ha“ die schneckenförmigen Keilwellen H des ersten Schwingelements 20a, und „Hb“ bezeichnet die schneckenförmigen Keilwellen H des zweiten Schwingelements 20b.
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Der Unterschied in dem Schrägungswinkel zwischen den schneckenförmigen Keilwellen Ha des ersten Schwingelements 20a und den schneckenförmigen Keilwellen Hb des zweiten Schwingelements 20b funktioniert wie folgt. Wenn die Steuerwelle 71 zu der vorbestimmten normalen Position P verschoben ist, die an einer Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 4A ersichtlich ist, weisen das erste Schwingelement 20a und das zweite Schwingelement 20b die gleiche Ventilhubkurve auf, wie aus 5A ersichtlich ist. Wenn die Steuerwelle 71 von der normalen Position P zu der vorbestimmten Zylinderabschaltposition Q verschoben ist, die an der anderen Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 4B ersichtlich ist, verringert sich der Ventilhub des ersten Schwingelements 20a relativ sanft gemäß der Verschiebung der Steuerwelle 71, und der Ventilhub des zweiten Schwingelements 20b verringert sich relativ plötzlich auf null gemäß der Verschiebung der Steuerwelle 71, wie aus 5B ersichtlich ist.
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Schaukelarm 50
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Ein Schaukelarm 50 ist zwischen jedem Ausgangselement 31 und einem entsprechenden der Ventile 8 bereitgestellt. Der Schaukelarm 50 ist aus seinem rückwärtigen Ende durch einen Laschenantaster 51 gelagert, und lagert drehbar eine Walze 53 in ihrem Mittelteil in der Längsrichtung. Das vordere Ende von jedem Schaukelarm 50 berührt das Ventil 8. Die Walze 53 berührt die Pressoberflächen des rohrförmigen Abschnitts 32 und die Nase 35 des Ausgangselements 31.
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Bewegungsverlustmechanismus 60
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Die Bewegungsverlustmechanismen 60 sind Mechanismen, die die Schwingelemente 20 in eine Rückkehrrichtung (die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in die die Ventile 8 angehoben werden) vorspannt. Jeder Bewegungsverlustmechanismus 60 hat einen rohrförmigen Körper 61, einen Heber 62 und eine Feder 63. Der Körper 61 öffnet sich nach unten. Das obere Teil des Hebers 62 ist in den Körper 61 eingefügt, und die untere Oberfläche des Hebers 62 berührt den Vorsprung 26 des Eingangselements 21. Die Feder 63 ist zwischen dem Körper 61 und den Heber 62 eingefügt.
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Variable Vorrichtung 70
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Die variable Vorrichtung 70 hat die Steuerwelle 71 und eine Verschiebungsvorrichtung (nicht gezeigt).
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Die Steuerwelle 71 tritt durch die rohrförmige Lagerwelle 48, und Eingriffstifte 72 sind an der Steuerwelle 71 so angebracht, dass sie in die radiale Richtung vorstehen. Ein Eingriffstift 72 ist für jedes Schwingelement 20 bereitgestellt. Die Eingriffstifte 72 treten durch die Einfügebohrungen 49 der Lagerwelle 48 durch und geraten mit den Eingriffbohrungen 42 der Gleiterräder 41 in Eingriff. Alle Gleiterräder 41 geraten somit mit der Steuerwelle 71 so in Eingriff, dass die Gleiterräder 41 in die Schubrichtung zusammen mit der Steuerwelle 71 verschoben werden können, und relativ zu der Steuerwelle 71 in der Umfangsrichtung gedreht werden können.
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Die Verschiebungsvorrichtung (nicht gezeigt) ist eine Vorrichtung, die die Steuerwelle 71 in die Schubrichtung verschiebt. Zum Beispiel kann die Verschiebungsvorrichtung eine elektromagnetische Verschiebungsvorrichtung sein, die die Steuerwelle 71 in die Schubrichtung durch eine elektromagnetische Kraft verschiebt, eine hydraulische Verschiebungsvorrichtung, die die Steuerwelle 71 durch einen Öldruck verschiebt, oder eine pneumatische Verschiebungsvorrichtung, die die Steuerwelle 71 durch einen Luftdruck verschiebt. Diese Verschiebungsvorrichtung verschiebt die Steuerwelle 71 lediglich in zwei Stufen, nämlich zwischen der aus 4A und 5A ersichtlichen normalen Position P und der aus 4B und 5B ersichtlichen normalen Zylinderabschaltposition Q.
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Strukturell ist es möglich, die Steuerwelle 71 an einer Zwischenposition zwischen den zwei Stufen anzuhalten. Da es jedoch nicht sehr bevorzugt ist, dass das erste Schwingelement 20a und das zweite Schwingelement 20b die Ventile 8 gemäß unterschiedlichen Ventilhubkurven antreiben. Die Steuerwelle 71 ist daher so ausgeführt, dass sie die Zwischenposition so schnell wie möglich passiert. Die Steuerwelle 71 wird nicht aktiv an der Zwischenposition angehalten.
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Die erste Ausführungsform weist die folgenden Wirkungen A und B auf.
- [A] Da der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen H (Ha, Hb) zwischen dem ersten Schwingelement 20a und dem zweiten Schwingelement 20b variiert, kann der normale Betrieb durch das Verschieben der Steuerwelle 71 zu der normalen Position P durchgeführt werden, und der Zylinderabschaltbetrieb kann durch Verschieben der Steuerwelle 71 zu der Zylinderabschaltposition Q durchgeführt werden. Der Betrieb kann somit zwischen dem normalen Betrieb und dem Zylinderabschaltbetrieb wie notwendig umgeschaltet werden, was zu einem verbesserten Kraftstoffverbrauch führt.
- [B] Der Ventilhub des ersten Schwingelements 20a verringert sich, wenn die Steuerwelle 71 von der normalen Position P zu der Zylinderabschaltposition Q verschoben wird. Entsprechend können durch Anwenden des variablen Ventilmechanismus 1 der ersten Ausrührungsform an Brennkraftmaschinen, die derartige Charakteristiken aufweisen, die vorteilhafter sind, falls der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a sich verringert, wenn der Betrieb von dem normalen Betrieb zu dem Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet wird, die Eigenschaften der Brennkraftmaschine vorteilhafter implementiert werden als im Vergleich zu dem Fall, in dem der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a nicht geändert wird, und die zweiten Schwingelemente 20b, 20b, lediglich deaktiviert werden, um die Ventile 8 nicht anzutreiben (der Fall, in dem die Anzahl der Zylinder, die die Ventile antreiben, reduziert ist).
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Zweite Ausführungsform
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Die Struktur eines variablen Ventilmechanismus 2 einer zweiten Ausführungsform, die aus 6A bis 7B ersichtlich ist, ist unterschiedlich zu der des variablen Ventilmechanismus der ersten Ausführungsform darin, dass der Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen Ha des ersten Schwingelements 20a entgegengesetzt zu dem der schneckenförmigen Keilwellen Ha des ersten Schwingelements 20a in der ersten Ausführungsform ist. Die Struktur des variablen Ventilmechanismus 2 ist ansonsten ähnlich zu der des variablen Ventilmechanismus 1.
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Die schneckenförmigen Keilwellen h1 des Eingangselements 21 und die eingangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h2 des Gleiterrads 41 des ersten Schwingelements 20a der zweiten Ausführungsform sind in die andere Richtung verdreht, nämlich in die entgegengesetzte Richtung zu der der ersten Ausführungsform. Die ausgangsseitigen schneckenförmigen Keilwellen h3, h3 des Gleiterrads 41 und die schneckenförmigen Keilwellen h4, h4 der Ausgangselemente 31, 31 des ersten Schwingelements 20a der zweiten Ausführungsform sind in die eine Richtung verdreht, nämlich in die entgegengesetzte Richtung zu der der ersten Ausführungsform.
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Der Unterschied in dem Schrägungswinkel zwischen den schneckenförmigen Keilwellen Ha des ersten Schwingelements 20a und den schneckenförmigen Keilwellen Hb des zweiten Schwingelements 20b funktioniert wie folgt. Wenn die Steuerwelle 71 zu der vorbestimmten normalen Position P verschoben ist, die an einer Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 6A ersichtlich ist, weisen das erste Schwingelement 20a und das zweite Schwingelement 20b die gleiche Ventilhubkurve auf, wie aus 7A ersichtlich ist. Wenn die Steuerwelle 71 von der normalen Position P zu der vorbestimmten Zylinderabschaltposition Q verschoben ist, die auf der anderen Seite in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 6B ersichtlich ist, steigt der Ventilhub des ersten Schwingelements 20a relativ sanft, und der Ventilhub des zweiten Schwingelements 20b verringert sich relativ plötzlich auf null, wie aus 7B ersichtlich ist.
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Die zweite Ausführungsform weist zusätzlich zu der Wirkung A der ersten Ausführungsform die folgende Wirkung B‘ auf.
- [B‘] Der Ventilhub des ersten Schwingelements 20a erhöht sich, wenn die Steuerwelle 71 von der normalen Position P zu der Zylinderabschaltposition Q verschoben wird. Entsprechend können durch Anwenden des variablen Ventilmechanismus 2 der zweiten Ausführungsform auf Brennkraftmaschinen, die derartige Eigenschaften aufweisen, die vorteilhafter sind, falls der Ventilhub des ersten Schwingelements 20a, 20a sich erhöht, wenn der Betrieb von dem normalen Betrieb zu dem Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet wird, die Eigenschaften der Brennkraftmaschine vorteilhafter implementiert werden als im Vergleich mit dem Fall, in dem der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a nicht geändert wird, und die zweiten Schwingelemente 20b, 20b lediglich deaktiviert werden, um die Ventile 8 nicht anzutreiben (der Fall, in dem die Anzahl der Zylinder, die die Ventile antreiben, reduziert ist.)
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Dritte Ausführungsform
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Ein variabler Ventilmechanismus 3 einer in 8A bis 9C gezeigten dritten Ausführungsform ist unterschiedlich von dem variablen Ventilmechanismus 1 der ersten Ausführungsform darin, dass die variable Vorrichtung 70 nicht nur die Steuerwelle 71 in zwei Stufen verschiebt, nämlich zwischen der normalen Position P und der Zylinderabschaltposition Q, sondern ebenfalls die Steuerwelle 71 innerhalb der Zylinderabschaltposition Q verschiebt, um den Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a kontinuierlich oder in mehreren Stufen zu erhöhen oder verringern, während der Zylinderabschaltbetrieb beibehalten bleibt.
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Der variable Ventilmechanismus 3 der dritten Ausführungsform ist ansonsten ähnlich zu dem variablen Ventilmechanismus 1 der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere funktioniert der Unterschied in dem Schrägungswinkel zwischen den schneckenförmigen Keilwellen Ha des ersten Schwingelements 20a und den schneckenförmigen Keilwellen Hb des zweiten Schwingelements 20b wie folgt. Wenn die Steuerwelle 71 zu einer vorbestimmten ersten Position Q1 verschoben wird, eine Position, die an einer Seite (der Seite der normalen Position P) in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 8B ersichtlich ist, innerhalb der Zylinderabschaltposition Q, wie in 8B und 8C ersichtlich ist, erhöht sich der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a, wie in 9B ersichtlich ist. Zu dieser Zeit verbleibt der Ventildruck der zweiten Schwingelemente 20b, 20b bei null. Wenn die Steuerwelle 71 zu einer vorbestimmten zweiten Position Q2 verschoben wird, einer Position, die an der anderen Seite (der entgegengesetzten Seite von der Seite der normalen Position P) in der Schubrichtung angeordnet ist, wie aus 8C ersichtlich ist, innerhalb der Zylinderabschaltposition Q, wie aus 8B und 8C ersichtlich ist, verringert sich der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a, wie aus 9C ersichtlich ist. Der Ventilhub der zweiten Schwingelemente 20b, 20b verbleibt zu dieser Zeit ebenfalls bei null.
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Die zweiten Schwingelemente 20b, 20b treiben somit nicht die Ventile 8 während des Zylinderabschaltbetriebs an. Da keine Möglichkeit besteht, dass die ersten Schwingelemente 20a, 20a und die zweiten Schwingelemente 20b, 20b die Ventile 8 gemäß unterschiedlichen Ventilhubkurven während des Zylinderabschaltbetriebs antreiben, kann die Steuerwelle 71 an einer beliebigen Position innerhalb der Zylinderabschaltposition Q zusätzlich zu der ersten Position Q1 und der zweiten Position Q2 angehalten werden. Der Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a kann somit kontinuierlich oder in mehreren Schritten während des Zylinderabschaltbetriebs erhöht oder verringert werden.
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Die dritte Ausführungsform weist die folgende Wirkung C zusätzlich zu den Wirkungen A und B der ersten Ausführungsform auf.
- [C] Der Ventilhub kann entweder kontinuierlich oder in mehreren Schritten wie notwendig während des Zylinderabschaltbetriebs erhöht oder verringert werden, was zu einem weiter verbesserten Kraftstoffverbrauch führt.
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Vierte Ausführungsform
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Ein variabler Ventilmechanismus 4 einer vierten Ausführungsform, die aus 10A bis 11C ersichtlich ist, unterscheidet sich von dem variablen Ventilmechanismus 2 der zweiten Ausführungsform dadurch, dass die variable Vorrichtung 70 nicht nur die Steuerwelle 71 in zwei Schritten verschiebt, nämlich zwischen der normalen Position P und der Zylinderabschaltposition Q, sondern ebenfalls die Steuerwellen 71 innerhalb der Zylinderabschaltposition Q verschiebt, um den Ventilhub der ersten Schwingelemente 20a, 20a kontinuierlich oder in mehreren Schritten zu erhöhen oder verringern, während der Zylinderabschaltbetrieb beibehalten bleibt. Der variable Ventilmechanismus 4 der vierten Ausführungsform ist ansonsten ähnlich zu dem variablen Ventilmechanismus 2 der zweiten Ausführungsform.
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Insbesondere trifft die gleiche Beschreibung wie die der dritten Ausführungsform für die vierte Ausführungsform zu, mit Ausnahme, dass „8A bis 8C“ in der Beschreibung der dritten Ausführungsform mit „10A bis 10C“ ersetzt sind, „9A bis 9C“ mit „11A bis 11C“ ersetzt sind, „die dritte Ausführungsform“ mit „die vierte Ausführungsform“ ersetzt ist, „der variable Ventilmechanismus 3“ mit „dem variable Ventilmechanismus 4“ ersetzt ist, „die erste Ausführungsform“ mit „die zweite Ausführungsform“ ersetzt ist, „erhöhen“ mit „verringern“ ersetzt ist, „verringern“ mit „erhöhen“ ersetzt ist, und „B“ mit „B‘“ ersetzt ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen der ersten bis vierten Ausführungsform begrenzt, sondern kann wie geeignet modifiziert werden, ohne von dem Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung ähnlich wie die folgenden Modifikationen modifiziert sein.
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Erste Modifikation
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In 1 sind die ersten Schwingelemente 20a für zwei von vier Zylindern bereitgestellt, die an beiden Enden angeordnet sind, und die zweiten Schwingelemente 20b sind für die verbleibenden zwei Zylinder bereitgestellt. Jedoch kann das erste Schwingelement 20a für einen beliebigen einer beliebigen Anzahl von Zylinder bereitgestellt sein (z.B. für einen vorbestimmten einen von drei Zylindern, für vorbestimmte drei von fünf Zylindern, für vorbestimmte zwei von sechs Zylindern, usw.), und das zweite Schwingelement 20b kann für den anderen Zylinder bereitgestellt sein. Die Nicht-Deaktivierungszylinder 6a und der Deaktivierungszylinder 6b können daher ausgewählt werden, wie gewünscht ist.
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Zweite Modifikation
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In der ersten bis vierten Ausführungsform ist die Steuerwelle 71 nicht aktiv an der Zwischenposition zwischen der normalen Position P und der Zylinderabschaltposition Q angehalten. Jedoch kann die Steuerwelle 71 an der Zwischenposition in dem Fall aktiv angehalten werden, in dem es vorteilhaft ist, die Steuerwelle 71 an einer Zwischenposition anzuhalten, usw.
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Dritte Modifikation
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In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist die Eingriffbohrung 42 eine Durchgangsbohrung, die in dem Gleiterrad 41 ausgebildet ist. Jedoch kann die Eingriffbohrung 42 eine Nut sein, die in der inneren Randoberfläche des Gleiterrads 41 ausgebildet ist, um sich in der Umfangsrichtung zu erstrecken.
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Ein variabler Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine hat eine Mehrzahl Schwingelemente und eine variable Vorrichtung, die eine Steuerwelle verschiebt, um eine Mehrzahl von Gleiterrädern der Schwingelemente zu einer Zeit zu verschieben, und dabei Ventilhübe der Mehrzahl von Schwingelementen zu einer Zeit durch Kämmen von schneckenförmigen Keilwellen zu ändern. Die Schwingelemente haben ein erstes Schwingelement für einen vorbestimmten Zylinder einer Mehrzahl von Zylinder und ein zweites Schwingelement für einen Zylinder, der der nicht der vorbestimmte Zylinder ist, und ein Schrägungswinkel der schneckenförmigen Keilwellen variiert zwischen den ersten und zweiten Schwingelementen. Die variable Vorrichtung verschiebt die Steuerwelle zu einer vorbestimmten normalen Position, um einen normalen Betrieb durchzuführen, und verschiebt die Steuerwelle zu einer vorbestimmten Zylinderabschaltposition, um einen Zylinderabschaltbetrieb durchzuführen, in dem das zweite Schwingelement ein Ventil nicht antreibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- variabler Ventilmechanismus (erste Ausführungsform)
- 2
- variabler Ventilmechanismus (zweite Ausführungsform)
- 3
- variabler Ventilmechanismus (dritte Ausführungsform)
- 4
- variabler Ventilmechanismus (vierte Ausführungsform)
- 6
- Zylinder
- 6a
- Nicht-Deaktivierungszylinder (vorbestimmter Zylinder)
- 6b
- Deaktivierungszylinder (anderer Zylinder als der vorbestimmte Zylinder)
- 8
- Ventil
- 10
- Nocken
- 20
- Schwingelement
- 20a
- erstes Schwingelement
- 20b
- zweites Schwingelement
- 21
- Eingangselement
- 31
- Ausgangselement
- 41
- Gleiterrad
- 70
- variable Vorrichtung
- 71
- Steuerwelle
- H
- schneckenförmige Keilwelle
- Ha
- schneckenförmiger Keilwelle des ersten Schwingelements
- Hb
- schneckenförmige Keilwelle des zweiten Schwingelements
- P
- normale Position
- Q
- Zylinderabschaltposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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