DE102016120447B4

DE102016120447B4 - Variabler Ventilmechanismus

Info

Publication number: DE102016120447B4
Application number: DE102016120447.1A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Yano; Yu Yokoyama; Toru Sakuma; Yuta Nishimura; Atsuhisa TAMANO
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: CN106968749A; US20170122136A1; JP2017082719A; CN106968749B; US10041383B2; DE102016120447A1; JP6233387B2

Abstract

Variabler Ventilmechanismus, der in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor vorgesehen ist, bei dem zwei Einlassventile (10) für jeden Zylinder (3) vorgesehen sind, wobei der variable Ventilmechanismus so aufgebaut ist, dass um eine Einlassnockenwelle (12) eine erste Nockeneinheit (6) und eine zweite Nockeneinheit (7) vorgesehen ist, und dass er die Einlassventile (10) antreibt,
wobei
in dem Mehrzylinderverbrennungsmotor zumindest zwei Zylinder (3) inklusive einem ersten Zylinder (3#1) und einem zweiten Zylinder (3#2) in einer angegebenen Reihenfolge von einer Seite zu einer anderen Seite in der Nockenaxialrichtung vorgesehen sind; und
der variable Ventilmechanismus folgendes aufweist
die erste Nockeneinheit (6), die zwei Nocken (60, 62) hat zum Antreiben des Einlassventils (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1);
einen ersten Gleitmechanismus (65, 51), der die erste Nockeneinheit (6) in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die erste Nockeneinheit (6) zwischen zwei Positionen geschaltet wird zum Wählen von irgendeinem der Nocken (60, 62);
die zweite Nockeneinheit (7), die zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat zum Antreiben des Einlassventils (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Nockeneinheit (7) zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat, die zum Antreiben des Einlassventils (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) dienen, und die zweite Nockeneinheit (7) zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat, die zum Antreiben des Einlassventils (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) dienen; und
dass der variable Ventilmechanismus aufweist:
einen zweiten Gleitmechanismus (75, 51), der die zweite Nockeneinheit (7) in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit (7) zwischen drei Positionen geschaltet wird, um irgendeinen der Nocken (70, 71, 72) für jeweils das Einlassventil (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1), das Einlassventil (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) und das Einlassventil (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) auszuwählen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventilmechanismus, der für ein Ventilsystem oder dergleichen eines Verbrennungsmotors beispielsweise angewendet wird, und die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen per Nocken schaltenden variablen Ventilmechanismus, der so aufgebaut ist, dass er einen aus einer Vielzahl an Nocken wählt, indem eine Nockeneinheit in einer axialen Richtung (eine axiale Richtung eines Nockens) gleitet, wobei die Nockeneinheit um eine Nockenwelle herum vorgesehen ist.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Im Stand der Technik ist als ein variabler Ventilmechanismus, der eine Anhebecharakteristik eines Einlassventils oder eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors ändern kann, eine variable Ventilzeit (VVT) weitgehend angewendet worden, die kontinuierlich eine Ventilzeit ändern kann. Des Weiteren ist, wie dies in der veröffentlichten Übersetzung des japanischen Patents einer PCT-Anmeldung von JP 2010-520395 A beispielsweise beschrieben ist, bislang ein per Nocken schaltender variabler Ventilmechanismus bekannt, der so aufgebaut ist, dass ein Nockenträger (eine Nockeneinheit), der eine Vielzahl an Nocken hat, um eine Nockenwelle herum vorgesehen ist, und ein beliebiger der Nocken wird gewählt, indem der Nockenträger in einer axialen Richtung der Nockenwelle gleitet.
Der variable Ventilmechanismus des herkömmlichen Beispiels ist in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor vorgesehen, bei dem zwei Einlassventile und zwei Auslassventile für jeden Zylinder vorgesehen sind. In einem Nockenträger, der für jeden Zylinder um eine Einlassnockenwelle herum vorgesehen ist, sind drei Nocken, d.h. ein großer Nocken, ein Zwischennocken und ein kleiner Nocken für jedes der beiden Einlassventile vorgesehen. Der Nockenträger gleitet in einer Nockenaxialrichtung so, dass zwischen einer Niedriganhebeposition (niedrige Anhebeposition), bei der der kleine Nocken gewählt wird, einer Zwischenanhebeposition, bei der der mittlere Nocken gewählt wird, und einer Hochanhebeposition (hohe Anhebeposition), bei der der große Nocken gewählt wird, geschaltet wird.
Die DE 10 2013 114 854 A1 offenbart einen variablen Ventilmechanismus, der folgendes aufweist: eine erste Nockeneinheit, die Nocken hat zum Antreiben eines Einlassventils an einer Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder; einen ersten Gleitmechanismus, der die erste Nockeneinheit in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die erste Nockeneinheit zwischen mehreren Positionen geschaltet wird zum Wählen von irgendeinem der Nocken; eine zweite Nockeneinheit, die Nocken hat zum Antreiben des Einlassventils an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder; und einen zweiten Gleitmechanismus, der die zweite Nockeneinheit in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit zwischen mehreren Positionen geschaltet wird zum Wählen von irgendeinem der Nocken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der Zwischenzeit hat zum Zwecke des Erhöhens der Montierbarkeit an einem Fahrzeug eine Anforderung an eine Verringerung der Größe des Verbrennungsmotors im Laufe der letzten Jahre zugenommen. Um die Gesamtlänge des Verbrennungsmotors zu verkürzen, ist ein Abstand zwischen einem ersten Achszapfen, der eine Einlassnockenwelle an einer Vorderseite (einem Endabschnitt an einer ersten Seite in der Nockenaxialrichtung) eines Ventilsystems hält, und einem Nocken, der ein Einlassventil an einer Vorderseite (die erste Seite in der Nockenaxialrichtung) in einem ersten Zylinder antreibt, außerordentlich gering.
In dieser Hinsicht wird, wenn eine Anhebecharakteristik des Einlassventils in drei Stufen geändert wird durch ein derartiges Gleiten eines Nockenträgers, dass der Nockenträger zwischen drei Positionen in der Nockenaxialrichtung schaltet, wie dies in dem herkömmlichen Beispiel beschrieben ist, ein Gleitbetrag für den Nockenträger für das Schalten hoch. Demgemäß kann es sein, dass der Nockenträger für den ersten Zylinder mit dem ersten Achszapfen in Beeinträchtigung gelangt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu ermöglichen, eine Anhebecharakteristik eines Einlassventils in drei Stufen durch Gleiten einer Nockeneinheit (eines Nockenträgers) sogar in einem Fall zu ändern, bei dem ein Raum an einem Ende eines Ventilsystems eines Verbrennungsmotors schmal (eng) ist.
Diese Aufgabe ist durch einen variablen Ventilmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine erste Nockeneinheit für ein Einlassventil an einer ersten Seite in einer Nockenaxialrichtung in einem ersten Zylinder von einer zweiten Nockeneinheit für ein Einlassventil an einer zweiten Seite getrennt (separat). Das Einlassventil an der zweiten Seite wird zwischen drei Stufen durch die zweite Nockeneinheit geschaltet, wohingegen das Einlassventil an der ersten Seite zwischen zwei Stufen durch die erste Nockeneinheit geschaltet wird, und somit ist der Gleitbetrag der ersten Nockeneinheit gering gestaltet.
Genauer gesagt bezieht sich der Aspekt der vorliegenden Erfindung auf einen variablen Ventilmechanismus, der in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor vorgesehen ist, bei dem zumindest zwei Zylinder inklusive einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder in einer angegebenen Reihenfolge von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite, die zu der ersten Seite in einer Nockenaxialrichtung entgegengesetzt ist, vorgesehen sind und zwei Einlassventile für jeden der zumindest zwei Zylinder vorgesehen sind, wobei der variable Ventilmechanismus so aufgebaut ist, dass er die Einlassventile antreibt.
Der variable Ventilmechanismus hat eine erste Nockeneinheit, die um eine Einlassnockenwelle herum vorgesehen ist und eine Vielzahl an Nocken hat, die so aufgebaut sind, dass das Einlassventil an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder angetrieben wird; einen ersten Gleitmechanismus, der so aufgebaut ist, dass er die erste Nockeneinheit in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die erste Nockeneinheit zwischen zwei Positionen geschaltet wird zum Wählen von irgendeinem der Vielzahl an Nocken; eine zweite Nockeneinheit, die um die Einlassnockenwelle herum vorgesehen ist und eine Vielzahl an Nocken hat, die so aufgebaut sind, dass sie das Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder antreiben, wobei eine Vielzahl an Nocken so aufgebaut ist, dass das Einlassventil an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder angetrieben wird, und eine Vielzahl an Nocken so aufgebaut ist, dass das Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder angetrieben wird; und einen zweiten Gleitmechanismus, der so aufgebaut ist, dass er die zweite Nockeneinheit in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit zwischen drei Positionen geschaltet wird, um irgendeinen der Vielzahl an Nocken auszuwählen für jeweils das Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder, das Einlassventil an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder und das Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder.
In dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten variablen Ventilmechanismus lässt der erste Gleitmechanismus die erste Nockeneinheit zu einer beliebigen der zwei Positionen so gleiten, dass irgendeiner der Vielzahl an (beispielsweise zwei) Nocken gewählt wird, und somit kann eine Anhebecharakteristik des Einlassventils an der ersten Seite in dem ersten Zylinder in zwei Stufen geändert werden. Des Weiteren lässt der zweite Gleitmechanismus die zweite Nockeneinheit zu einer beliebigen der drei Positionen so gleiten, dass irgendeiner der Vielzahl an (beispielsweise zwei oder drei) Nocken für jedes der Einlassventile, d.h. dem Einlassventil an der zweiten Seite in dem ersten Zylinder und den beiden Einlassventilen für den zweiten Zylinder gewählt wird. Dies ermöglicht es, die Anhebecharakteristika dieser Einlassventile in drei Stufen zu ändern.
Das heißt im Hinblick auf den ersten Zylinder wird die Anhebecharakteristik des Einlassventils an der ersten Seite in den zwei Stufen geändert und wird die Anhebecharakteristik des Einlassventils an der zweiten Seite in den drei Stufen geändert.
Somit kann in dem gesamten ersten Zylinder, für den sowohl die Einlassventile an der ersten Seite als auch der zweiten Seite vorgesehen sind, die Einlassventilanhebecharakteristik in den drei Stufen geändert werden. Des Weiteren kann, da die erste Nockeneinheit zwischen den zwei Positionen gleitet, der Gleitbetrag der ersten Nockeneinheit gering gestaltet werden im Vergleich zu einem Fall, bei dem eine Nockeneinheit zwischen drei Positionen gleitet. Demgemäß kann eine Beeinträchtigung mit dem ersten Achszapfen verhindert werden.
Damit die Anhebecharakteristika der Einlassventile für den ersten Zylinder und den zweiten Zylinder gleichförmig gestaltet werden, kann die Anhebecharakteristik des Einlassventils an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder in zwei Stufen geändert werden anstelle von drei Stufen. Zu diesem Zweck können als die Vielzahl an Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie das Einlassventil an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder antreiben, Nocken vorgesehen werden, die die gleichen Profile wie die Profile der Vielzahl an Nocken haben, die so aufgebaut sind, dass sie das Einlassventil an der ersten Seite in dem ersten Zylinder antreiben.
Genauer gesagt können in der ersten Nockeneinheit ein kleiner Nocken und ein großer Nocken, der größer als der kleine Nocken ist, vorgesehen sein. In der zweiten Nockeneinheit können der kleine Nocken, der große Nocken und ein Zwischennocken mit einer Größe zwischen einer Größe des kleinen Nockens und einer Größe des großen Nockens für jedes Einlassventil, d.h. dem Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder und dem Einlassventil an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder vorgesehen sein, und der kleine Nocken und der große Nocken können für das Einlassventil an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder vorgesehen sein.
Das heißt in der zweiten Nockeneinheit können zwei kleine Nocken und ein großer Nocken vorgesehen sein oder ein kleiner Nocken und zwei große Nocken können vorgesehen sein für das Einlassventil an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder. In diesem Fall kann einer der zwei kleinen oder großen Nocken gewählt werden für das Einlassventil an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder in einer Position, an der die Zwischennocken für die Einlassventile an der zweiten Seite in dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder gewählt werden.
Alternativ können in der zweiten Nockeneinheit ein kleiner Nocken und ein großer Nocken vorgesehen sein für das Einlassventil an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder. In diesem Fall kann einer der Nocken so vorgesehen sein, dass er eine Nockenbreite hat, die breiter ist als (beispielsweise zweimal so groß wie) die Nockenbreite des anderen der Nocken. Dann kann der Nocken mit der breiteren Nockenbreite für das Einlassventil an der ersten Seite in dem zweiten Zylinder an einer Position gewählt werden, an der die Zwischennocken für die Einlassventile an der zweiten Seite in dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder gewählt werden.
Des Weiteren können der erste Gleitmechanismus und der zweite Gleitmechanismus so aufgebaut sein, dass die erste Nockeneinheit und die zweite Nockeneinheit synchron zueinander gleiten. Durch diesen Aufbau können die Anhebecharakteristika von sämtlichen Einlassventilen in dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder zur gleichen Zeit geändert werden. Demgemäß ist es möglich, ein Auftreten einer Situation zu vermeiden, bei der eine große Variation bei der Einlassluftauflademenge zwischen den Zylindern verursacht wird, wenn die Anhebecharakteristika der Einlassventile geändert werden.
Des Weiteren kann ein vorbestimmter Zwischenraum (beispielsweise ein Zwischenraum, der dem Doppelten einer Maßtoleranz der Nockeinheit entspricht) zwischen der ersten Nockeneinheit und der zweiten Nockeinheit ausgebildet sein, wenn die erste Nockeneinheit an einer zweiten Position an der zweiten Seite von den zwei Positionen inklusive einer ersten Position an der ersten Seite und der zweiten Position an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung angeordnet ist und die zweite Nockeneinheit an einer mittleren Position zwischen den drei Positionen inklusive einer dritten Position an der ersten Seite, einer vierten Position an der zweiten Seite und der mittleren Position zwischen der dritten Position an der ersten Seite und vierten Position an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung angeordnet ist.
Wenn bei diesem Aufbau die erste Nockeneinheit zu der ersten Position an der ersten Seite geschaltet wird, gelangt die erste Nockeneinheit nicht in Beeinträchtigung mit der zweiten Nockeneinheit unabhängig von der Position der zweiten Nockeneinheit. Des Weiteren gelangen selbst in dem Fall, bei dem die erste Nockeinheit zu der zweiten Position an der zweiten Seite gestaltet wird, wenn die zweite Nockeinheit zu der mittleren Position oder der vierten Position an der zweiten Seite geschaltet wird, diese nicht miteinander in Beeinträchtigung. Daher können die Anhebecharakteristika der Einlassventile geändert werden, indem die erste und zweite Nockeneinheit durch die Anwendung des ersten und zweiten Gleitmechanismus gleiten.
Außerdem wird in einem Fall, bei dem ein Fehler in dem ersten Gleitmechanismus auftritt und die erste Nockeneinheit an der zweiten Position an der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung anhält, wenn die zweite Nockeneinheit von der mittleren Position durch den zweiten Gleitmechanismus so gleitet, dass sie zu der dritten Position an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung geschaltet wird, die erste Nockeneinheit durch die zweite Nockeneinheit so gedrückt, dass sie zu der ersten Position an der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung geschaltet wird. Das heißt eine Ausfallsicherung gegenüber dem Fehler bei dem ersten Gleitmechanismus wird ausgeführt.
In dem variablen Ventilmechanismus gemäß dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Nocken, der so aufgebaut ist, dass er das Einlassventil an der zweiten Seite in dem ersten Zylinder des Verbrennungsmotors antreibt, so separiert, dass er mit der zweiten Nockeneinheit für den zweiten Zylinder einstückig ist, und die Anhebecharakteristik des Einlassventils an der zweiten Seite in dem ersten Zylinder wird in drei Stufen durch das Gleiten der zweiten Nockeneinheit geändert. Des Weiteren wird die erste Nockeneinheit, die so aufgebaut ist, dass sie das Einlassventil an der ersten Seite in dem ersten Zylinder antreibt, zwischen zwei Stufen geschaltet, wodurch ermöglicht wird, den Gleitbetrag der ersten Nockeneinheit zu verringern. Als ein Ergebnis ist es sogar in dem Fall, bei dem ein Raum an einem Ende des Ventilsystems des Verbrennungsmotors schmal (eng) ist, möglich, die Einlassventilanhebecharakteristik in drei Stufen durch das Gleiten der Nockeneinheit zu ändern.
Figurenliste
Die Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Bezeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

1 zeigt eine schematische Aufbaudarstellung eines Ventilsystems eines Verbrennungsmotors, der mit einem variablen Ventilmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Basisaufbaus eines Ventilsystems an einer Einlassseite.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Nockeneinheit, die um eine Einlassnockenwelle herum vorgesehen ist.
4 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht eines Aufbaus der Nockeneinheit.
5 zeigt eine Ansicht eines Basisaufbaus und eines Betriebs eines Nockenschaltmechanismus, bei dem die Nockeneinheit gleitet durch einen Eingriff eines Schaltstifts mit einer Führungsnut.
6 zeigt schematisch einen Aufbau einer ersten und einer zweiten Nockeneinheit, wobei 6 einen niedrigen Anhebezustand zeigt.
7 zeigt eine 6 entsprechende Ansicht, wobei 7 einen mittleren Anhebezustand zeigt.
8 zeigt eine 6 entsprechende Ansicht, wobei 8 einen hohen Anhebezustand zeigt.
9 zeigt eine Ansicht von Änderungen bei der Anhebecharakteristik von Einlassventilen durch ein Schalten zwischen den Nocken.
10 zeigt eine Ansicht eines Ausfallsicherungsvorgangs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein Ventilsystem eines Verbrennungsmotors angewendet ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist beispielsweise ein Vierzylinder-Reihen-Benzin-Verbrennungsmotor 1. Wie dies in 1 schematisch gezeigt ist, sind vier Zylinder, d.h. ein erster bis vierter Zylinder 3 (#1 bis #4) in einer Längsrichtung eines (nicht gezeigten) Zylinderblocks, d.h. in einer nach vorn und nach hinten weisenden Richtung (eine nach rechts und nach links weisende Richtung, die durch einen Pfeil in 1 gezeigt ist) des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Es ist hierbei zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung die nach vorn und nach hinten weisende Richtung des Verbrennungsmotors 1 einfach als die nach vorn und nach hinten weisende Richtung bezeichnet ist.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist unter Betrachtung von oben ein Nockengehäuse 2 an einem oberen Abschnitt (einem Zylinderkopf) des Verbrennungsmotors 1 so angeordnet, dass Ventilsysteme der Einlassventile 10 und Auslassventile 11 untergebracht sind. Das heißt, wie dies anhand einer gestrichelten Linie in 1 gezeigt ist, sind die vier Zylinder 3, die in Reihe in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung des Verbrennungsmotors 1 angeordnet sind, jeweils mit zwei Einlassventilen 10 und zwei Auslassventilen 11 versehen, die jeweils durch eine Einlassnockenwelle 12 und eine Auslassnockenwelle 13 angetrieben werden.
Vordere Enden der Einlassnockenwelle 12 und der Auslassnockenwelle 13 sind mit jeweiligen variablen Ventilzeiten (VVTs) 14 versehen, die kontinuierlich die Ventilzeiten ändern können. Des Weiteren ist, da eine hohe Last auf den ersten Achszapfen 16 aufgebracht wird, der das vordere Ende der Einlassnockenwelle 12 hält, die Breite des ersten Achszapfens 16 breiter als die Breite von jeweils einem zweiten Achszapfen 17 und einem dritten Achszapfen 18. Des Weiteren ist die Einlassnockenwelle 12 mit einem Nockenschaltmechanismus (einem variablen Ventilmechanismus der vorliegenden Erfindung) versehen, der eine Anhebecharakteristik des Einlassventils 10 ändert durch Schalten zwischen Nocken 40 bis 42 (sh. 2), die das Einlassventil 10 antreiben. Der Nockenschaltmechanismus ist für jeden Zylinder 3 vorgesehen.
Als ein Beispiel sind, wie dies in 2 gezeigt ist, in der der dritte Zylinder 3 (#3) in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, zwei oder drei Nocken 40 bis 42, die verschiedene Profile haben, für jedes der beiden Einlassventile 10 vorgesehen, die in einer Richtung einer Achse X der Einlassnockenwelle 12 in jeden Zylinder 3 angeordnet sind, und irgendeiner der Nocken 40 bis 42 treibt das entsprechende Einlassventil 10 über einen Schwenkarm 15 an. Die Richtung der Achse X der Einlassnockenwelle 12 (die Richtung der Achse X) ist eine Nockenaxialrichtung, und nachstehend kann sie als die nach vorn und nach hinten weisende Richtung bezeichnet sein. Es ist hierbei zu beachten, dass in der nachfolgenden Beschreibung ein kleiner Nocken, der relativ klein ist, als ein niedriger Anhebenocken (Niedriganhebenocken) 40 bezeichnet ist, ein großer Nocken, der relativ groß ist, als ein hoher Anhebenocken (Hochanhebenocken) 42 bezeichnet ist, und ein mittlerer Nocken, der eine mittlere Größe zwischen der Größe des niedrigen Anhebenockens 40 und der Größe des hohen Anhebenockens 42 hat, als ein mittlerer Anhebenocken 41 bezeichnet ist.
Beispielsweise sind, wie dies in 2 gezeigt ist, in dem dritten Zylinder 3 (#3) zwei niedrige Anhebenocken 40 und ein hoher Anhebenocken 42 in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung für das Einlassventil 10 an einer vorderen Seite des Verbrennungsmotors 1 (eine linke Seite in 2, d.h. eine erste Seite in der Richtung der Achse X) angeordnet. Des Weiteren sind ein niedriger Anhebenocken 40, ein mittlerer Anhebenocken 41 und ein hoher Anhebenocken 42 in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung für das Einlassventil 10 an einer hinteren Seite (eine rechte Seite in 2, d.h. eine zweite Seite in der Richtung der Achse X) angeordnet.
Basiskreise des niedrigen Anhebenockens 40, des mittleren Anhebenockens 41 und des hohen Anhebenockens 42 haben den gleichen Durchmesser und sind als Bogenflächen ausgebildet, die zueinander fortlaufend sind. 2 zeigt einen Zustand, bei dem der niedrige Anhebenocken 40 gewählt ist, und eine Rolle 15a des Schwenkarms 15 steht in Kontakt mit einer Basiskreiszone des niedrigen Anhenenockens 40, und die Rolle 15a wird gegen den niedrigen Anhebenocken 40 durch eine Reaktionskraft einer Ventilfeder 10a des Einlassventils 10 gedrückt. In einem Zustand, bei dem die Rolle 15a des Schwenkarms 15 somit mit der Basiskreiszone in Kontakt steht, wird das Einlassventil 10 nicht angehoben.
Wenn die Einlassnockenwelle 12 sich in einer durch einen Pfeil R gezeigten Richtung dreht, drückt eine Nockenerhebung des niedrigen Anhebenockens 40 die Rolle 15a so, dass der Schwenkarm 15 nach unten gedrückt wird, obwohl dies hierbei nicht gezeigt ist. Dies bewirkt, dass der Schwenkarm 15 das Einlassventil 10 gemäß dem Profil der Nockenanhebung antreibt, und somit wird das Einlassventil 10, wie dies durch eine angedeutete Linie in 2 gezeigt ist, entgegen der Reaktionskraft der Ventilfeder 10a angehoben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Nocken, der das Einlassventil 10 über den Schwenkarm 15 anhebt, zwischen dem niedrigen Anhebenocken 40, dem mittleren Anhebenocken 41 und dem hohen Anhebenocken 42 geschaltet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Das heißt, wie dies in den 3 und 4 zusätzlich zu 2 gezeigt ist, sind die zwei oder drei Nocken 40 bis 42 einstückig miteinander ausgebildet und sitzen an einem Endabschnitt einer zylindrischen Hülse 43 in der Richtung der Achse X. Die Hülse 43 ist um die Einlassnockenwelle 12 herum gleitfähig vorgesehen.
Wie dies in einem senkrecht zur Achse X dargestellten Schnitt in 3 gezeigt ist, sind Innenzähne eines Keilaufbaus an einem Innenumfang der Hülse 43, der Nockeneinheit 4 ausgebildet und stehen in Zahneingriff mit Außenzähnen eines Keilaufbaus, der an einem Außenumfang der Einlassnockenwelle 12 ausgebildet ist. Das heißt die Nockeneinheit 4 (die Hülse 43) ist mit der Einlassnockenwelle 12 per Keil verbunden, und die Nockeneinheit 4 dreht sich einstückig mit der Einlassnockenwelle 12 und gleitet auf dieser in der Richtung der Achse X (der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung).
Damit die Nockeneinheit 4 wie vorstehend beschrieben gleitet, ist eine Nockennut 45, die mit einem Schaltstift 51 in Eingriff steht, an einem Außenumfang der Nockeneinheit 4 vorgesehen, wie dies nachstehend beschrieben ist. Das heißt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sitzt ein ringartiges mit einem großen Durchmesser versehenes Element 44 mit einem Außendurchmesser, der größer als eine Nockenerhebung des hohen Anhebenockens 42 ist, an einem mittleren Abschnitt der Hülse 43 in der Richtung der Achse X, und die Führungsnut 45, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ist über einen gesamten Umfang eines Außenumfangs des mit dem großen Durchmesser versehenen Elementes 44 vorgesehen.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist zumindest ein Aktuator 5 für jeden Zylinder 3 so vorgesehen, dass er oberhalb der Einlassnockenwelle 12 angeordnet ist. Jeder Aktuator 5 ist so aufgebaut, dass er den Schaltstift 51 so antreibt, dass der Schaltstift 51 sich hin- und hergehend bewegt (d.h. der Schaltstift 51 bewegt sich nach vorn und zurück). Jeder Aktuator 5 ist durch das Nockengehäuse 2 über eine Strebe 52 gestützt, die sich in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung des Verbrennungsmotors 1 erstreckt. Jeder Aktuator 5 treibt den entsprechenden Schaltstift 51 durch einen elektromagnetischen Solenoid an. Wenn der Aktuator 5 in einem eingeschalteten Zustand ist, wird der Schaltstift 51 so vorwärts bewegt, dass er mit der Führungsnut 45 in Eingriff steht.
Wenn der Schaltstift 51 so vorwärts bewegt ist, dass er mit der Führungsnut 45 in Eingriff steht, bewegt sich der Schaltstift 51 relativ an einer Außenumfangsfläche der Nockeinheit 4 in der Umfangsrichtung, und er bewegt sich außerdem in der Richtung der Achse X, d.h. er bewegt sich diagonal, wie dies durch einen Pfeil in 4 gezeigt ist, zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12. Dies ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Nockeneinheit 4 praktisch und gleitet relativ zu dem Schaltstift 51 in der Richtung der Achse X. Somit wird die Nockeneinheit 4 zu einer beliebigen Position einer niedrigen Anhebeposition, einer mittleren Anhebeposition und einer hohen Anhebeposition geschaltet.
Genauer gesagt hat, wie dies in 4 gezeigt ist, die Führungsnut 45 gerade Nuten 45a, 45b, die jeweils näher zu der ersten Seite und der zweiten Seite (die vordere Seite und die hintere Seite) in der Richtung Achse X in dem mit dem großen Durchmesser versehenen Element 44 der Hülse 43 jeweils so vorgesehen sind, dass die geraden Nuten 45a, 45b sich in der Umfangsrichtung linear erstrecken; und S-förmige gekrümmte Nuten 45c, 45d, die die geraden Nuten 45a, 45b miteinander verbinden. Wenn der niedrige Anhebenocken 40 gewählt ist, wie dies in 2 gezeigt ist (die Nockeneinheit 4 bei der niedrigen Anhebeposition angeordnet ist), ist die vorderseitige gerade Nut 45a dem Schaltstift 51 des Aktuators 5 der hinteren Seite zugewandt.
Wenn der Aktuator 5 der hinteren Seite in diesem Zustand eingeschaltet wird, gelangt der Schaltstift 51, der sich vorwärts bewegt, wie dies in einer oberen Seite in 5 gezeigt ist, mit der vorderseitigen geraden Nut 45a der Führungsnut 45 in Eingriff. Zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12 bewegt sich, wie dies durch den Pfeil R in 2 gezeigt ist, der Schaltstift 51 entlang der vorderseitigen geraden Nut 45a und erreicht dann die gekrümmte Nut 45c, wie dies in der Mitte von 5 gezeigt ist. Der Schaltstift 51 bewegt sich dann relativ zu der hinteren Seite entlang der gekrümmten Nut 45c, und somit drückt der Schaltstift 51 praktisch die Nockeneinheit 4 zu der vorderen Seite in derartiger Weise, dass die Nockeneinheit 4 zu der vorderen Seite gleitet.
Wenn die Nockeneinheit 4 zu der vorderen Seite gleitet und der Schaltstift 51 die hinterseitige gerade Nut 45b erreicht, wie dies in der unteren Seite von 5 gezeigt ist, wird die Nockeneinheit 4 zu der mittleren Anhebeposition geschaltet. Somit wird der Schaltstift 51 so zurückbewegt, dass er von der Führungsnut 45 außer Eingriff gelangt. An der mittleren Anhebeposition wird der hinterseitige kleine Anhebenocken 40 von den beiden kleinen Anhebenocken 40 für das vorderseitige Einlassventil 10 gewählt, und der mittlere Anhebenocken 41 wird für das hinterseitige Einlassventil 10 gewählt. Somit wird der Zylinder 3 als Ganzes zu einem mittleren Anhebezustand zwischen einem geringen Anhebezustand und einem hohen Anhebezustand gebracht.
Nachdem die Nockeneinheit 4 zu der mittleren Anhebeposition wie vorstehend beschrieben geschaltet worden ist, wird dann der vorderseitige Aktuator 5 (an der ersten Seite in der Richtung der Achse X) so eingeschaltet, dass bewirkt wird, dass der Schaltstift 51 in einer Weise vorwärts bewegt wird, die ähnlich der vorstehend beschriebenen Weise ist. Somit gelangt der Schaltstift 51 mit der vorderseitigen geraden Nut 45a in Eingriff und bewegt sich relativ zu der hinterseitigen geraden Nut 45b entlang einer gekrümmten Form der Führungsnut 45, obgleich dies hier nicht gezeigt ist. Somit gleitet die Nockeneinheit 4 praktisch zu der Vorderseite, und somit wird die Nockeneinheit 4 zu der hohen Anhebeposition geschaltet.
Es ist hierbei zu beachten, dass ein Gleitbetrag S (gezeigt in 4) der Nockeneinheit 4 zu dem Zeitpunkt, bei dem die Nockeneinheit 4 von der niedrigen Anhebeposition zu der mittleren Anhebeposition oder von der mittleren Anhebeposition zu der hohen Anhebeposition geschaltet wird, der gleiche ist wie ein Abstand zwischen dem niedrigen Anhebenocken 40 und dem mittleren Anhebenocken 41 oder ein Abstand zwischen dem mittleren Anhebenocken 41 und dem hohen Anhebenocken 42. Außerdem ist, obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ein Mechanismus zum Beibehalten einer Position der Nockeneinheit 4 in jeder Position, d.h. der niedrigen Anhebeposition, der mittleren Anhebeposition und der hohen Anhebeposition, zwischen der Nockeneinheit 4 und der Einlassnockenwelle 12 vorgesehen.
Des Weiteren kann, obgleich detaillierte Erläuterungen weggelassen sind, in dem Fall, bei dem die Nockeneinheit 4 an der hohen Anhebeposition angeordnet ist, wenn der vorderseitige Aktuator 5 so eingeschaltet ist, dass der entsprechende Schaltstift 51 mit der hinterseitigen geraden Nut 45b der Führungsnut 45 in Eingriff steht, die Nockeneinheit 4 zu der hinteren Seite so gleiten, dass sie zu der mittleren Anhebeposition zurückkehrt. In ähnlicher Wiese kann, wenn der Schaltstift 51, der dem hinterseitigen Aktuator 5 entspricht, mit der Führungsnut 45 der Nockeneinheit 4 in Eingriff steht, die an der mittleren Anhebeposition angeordnet ist, die Nockeneinheit 4 zu der niedrigen Anhebeposition zurückkehren.
Nachstehend sind Nockenschaltmechanismen für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) als ein charakteristischer Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine Gesamtlänge, die so weit wie möglich verkürzt ist, um seine Montierbarkeit an einem Fahrzeug zu verbessern. Aus diesem Grund ist ein Abstand zwischen dem ersten Achszapfen 16 (sh. 1), der den vorderen Teil der Einlassnockenwelle 12 hält, und dem vorderseitigen Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) außerordentlich kurz.
In dieser Hinsicht wird, wenn die vorstehend erwähnte Nockeneinheit 4 für den ersten Zylinder 3 (#1) vorgesehen ist und entlang der Einlassnockenwelle 12 so gleitet, dass sie zwischen irgendeiner der niedrigen Anhebeposition, der mittleren Anhebeposition und der hohen Anhebeposition geschaltet wird (d.h. die Nockeneinheit 4 für den ersten Zylinder 3 (#1) wird in den drei Stufen geschaltet), der Gleitbetrag für das Schalten in den drei Stufen hoch, und als ein Ergebnis kann die Nockeneinheit 4 mit dem ersten Achszapfen 16 in Beeinträchtigung gelangen.
In dieser Hinsicht ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erste Nockeneinheit 6 lediglich für das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1), vorgesehen, und Nocken 70 bis 72, die so aufgebaut sind, dass sie das hinterseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) antreiben, sind mit einer zweiten Nockeneinheit 7 für den zweiten Zylinder 3 (#2) integriert. Die zweite Nockeneinheit 7 wird in drei Stufen geschaltet ähnlich wie die Nockeneinheit 4 für den vorstehend erwähnten dritten Zylinder 3 (#3) oder dergleichen, wohingegen die erste Nockeneinheit 6 in zwei Stufen so geschaltet wird, dass der Gleitbetrag der ersten Nockeneinheit 6 gering gestaltet ist.
6 zeigt schematisch die erste und zweite Nockeneinheit 6, 7. Wie dies in 6 gezeigt ist, hat die erste Nockeneinheit 6 einen Aufbau, der erlangt wird, indem ein hinterer Teil der vorstehend erwähnten Nockeneinheit 4 für den dritten Zylinder 3 (#3) so entfernt wird, dass ein vorderer Teil und ein mittlerer Teil von ihr belassen bleiben. Ein niedriger Anhebenocken 60 und ein hoher Anhebenocken 62, die so aufgebaut sind, dass sie das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) antreiben, sitzen an einem vorderen Ende einer Hülse 63 der ersten Nockeneinheit 6.
Es ist hierbei zu beachten, dass ein Basisaufbau der Hülse 63 in der ersten Nockeneinheit 6 ähnlich ist wie die vorstehend erwähnte Hülse 43 für den dritten Zylinder 3 (#3) oder dergleichen. Die Hülse 63 ist per Keil mit der Einlasswelle 12 verbunden, und ein mit einem großen Durchmesser versehenes Element 64, das ähnlich wie das mit dem großen Durchmesser versehene Element 44 ist, sitzt an der Hülse 63. Des Weiteren ist eine Führungsnut 65, die die gleiche Form wie die Form der Führungsnut 45 hat, an einem Außenumfang des mit dem großen Durchmesser versehenen Elementes 64 ausgebildet. Des Weiteren sind der niedrige Anhebenocken 60 und der hohe Anhebenocken 62 die gleichen wie jeweils der niedrige Anhebenocken 40 und der hohe Anhebenocken 42.
Wenn ein Schaltstift 51 mit der Führungsnut 65 in Eingriff steht, kann die erste Nockeneinheit 6 so gleiten, dass sie zwischen einer niedrigen Anhebeposition und einer hohen Anhebeposition geschaltet wird. Anders ausgedrückt bilden die Führungsnut 65 und der Schaltstift 51 (der Aktuator 5) einen ersten Gleitmechanismus, der so ausgebaut ist, dass die erste Nockeneinheit 6 so gleitet, dass die erste Nockeneinheit 6 zwischen der niedrigen Anhebeposition und der hohen Anhebeposition geschaltet wird.
Die zweite Nockeneinheit 7 hat einen Aufbau, der erlangt wird, indem der entfernte hintere Abschnitt der Nockeneinheit 4 zu einer anderen Nockeneinheit hinzugefügt wird, die die gleiche wie die Nockeneinheit 4 für den dritten Zylinder 3 (#3) ist. Eine Hülse 73, die mit der Einlassnockenwelle 12 in Keilkontakt verbunden ist, erstreckt sich von einem hinteren Abschnitt des ersten Zylinders 3 (#1) zu dem zweiten Zylinder 3 (#2). Die Hülse 73 wird durch den zweiten Achszapfen 17 des Verbrennungsmotors 1 an einer Position zwischen dem ersten Zylinder 3 (#1) und dem zweiten Zylinder 3 (#2) gehalten.
Ein niedriger Anhebenocken 70, ein mittlerer Anhebenocken 71 und ein hoher Anhebenocken 72, die so aufgebaut sind, dass sie das hinterseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) antreiben, sitzen an einem vorderen Ende der Hülse 73. Der niedrige Anhebenocken 70, der mittlere Anhebenocken 71 und der hohe Anhebenocken 72 sind außerdem die gleichen wie jeweils der niedrige Anhebenocken 40, der mittlere Anhebenocken 41 und der hohe Anhebenocken 42 der Nockeneinheit 4.
Des Weiteren sind zwei niedrige Anhebenocken 70 und ein hoher Anhebenocken 72, die so aufgebaut sind, dass sie das vorderseitige Einlassventil 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) antreiben, in einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt der Hülse 73 in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung so vorgesehen, dass sie in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung angeordnet sind, und der niedrige Anhebenocken 70, der mittlere Anhebenocken 71 und der hohe Anhebenocken 72, die so aufgebaut sind, dass sie das hinterseitige Einlassventil 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) antreiben, sind in einem hintern Ende der Hülse 73 so vorgesehen, dass sie in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung angeordnet sind.
Es ist hierbei zu beachten, dass die Nocken für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) bei verschiedenen Phasen so vorgesehen sind, dass sie den jeweiligen Öffnungs-/Schließzeiten der Einlassventile 10 entsprechen. Jedoch sind zum leichten Unterscheiden der niedrigen Anhebenocken 60, 70 des mittleren Anhebenockens 71 und der hohen Anhebenocken 62, 72 voneinander in 6, d.h. zum Zwecke der Beschreibung, die Nocken 60, 62, 70, 71, 72 bei der gleichen Phase dargestellt, dies gilt auch für die 7 und 8.
Des Weiteren sitzt ähnlich wie bei den Hülsen 43 und 63 ein mit einem großen Durchmesser versehenes Element 74 an einem Außenumfang der Hülse 73, und eine Führungsnut 75 mit der gleichen Form wie die Form der Führungsnuten 45, 65 ist an einem Außenumfang des mit dem großen Durchmesser versehenen Elementes 74 ausgebildet. Wenn der Schaltstift 51 mit der Führungsnut 75 in Eingriff steht, kann die zweite Nockeneinheit 7 so gleiten, dass sie zwischen einer niedrigen Anhebeposition, einer mittleren Anhebeposition oder einer hohen Anhebeposition geschaltet wird. Anders ausgedrückt bilden die Führungsnut 75 und der Schaltstift 51 (der Aktuator 5) einen zweiten Gleitmechanismus, der so aufgebaut ist, dass er die zweite Nockeneinheit 7 so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit 7 zwischen der niedrigen Anhebeposition, der mittleren Anhebeposition und der hohen Anhebeposition geschaltet wird.
Somit haben in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Führungsnuten 65 und 75 zum Ermöglich des Gleitens jeweils der ersten und zweiten Nockeneinheit 6 und 7 die gleiche Form. Daher gleiten, wenn die jeweiligen Schaltstifte 51 mit den Führungsnuten 65 und 75 in Eingriff stehen, die erste und die zweite Nockeneinheit 6 und 7 synchron zueinander. Demgemäß werden die Anhebecharakteristika der Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) mit der gleichen Zeitabstimmung geändert, wodurch ermöglicht wird, dass ein Auftreten einer Situation vermieden wird, bei der eine große Schwankung bei einer Einlassluftauflademenge zwischen den Zylindern verursacht wird, wenn die Anhebecharakteristika der Einlassventile 10 geändert werden.
Des Weiteren ist der Gleitbetrag für das Gleiten der zweiten Nockeneinheit 7 in den drei Stufen zweimal so groß wie der Gleitbetrag S für das Schalten der ersten Nockeneinheit 6 in den zwei Stufen. Demgemäß ist, damit die erste Nockeneinheit 6 und die zweite Nockeinheit 7 synchron zueinander arbeiten, ein geeigneter Abstand zwischen der ersten Nockeneinheit 6 und der zweiten Nockeneinheit 7 erforderlich. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wenn die erste Nockeneinheit 6 bei der niedrigen Anhebeposition angeordnet ist und die zweite Nockeneinheit 7 bei der mittleren Anhebeposition angeordnet ist, wie dies in 7 gezeigt ist, ein minimaler Zwischenraum C (beispielsweise ein Zwischenraum, der dem Doppelten einer Maßtoleranz entspricht) zwischen der ersten Nockeneinheit 6 und der zweiten Nockeneinheit 7 so ausgebildet, dass die erste Nockeneinheit 6 nicht mit der zweiten Nockeneinheit 7 in Kontakt gelangt.
Nachfolgend ist das Gleiten der ersten und zweiten Nockeneinheit 6 und 7 beschrieben, d.h. es sind die Betriebsvorgänge des Nockenschaltmechanismus bei dem ersten und zweiten Zylinder 3, unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 zusätzlich zu 6 beschrieben. Es ist hierbei zu beachten, dass der gleiche Betrieb wie der Betrieb der Nockeneinheit 4 für den dritten Zylinder 3 (#3), der vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben ist, kurz beschrieben wird.
In einem niedrigen Anhebezustand während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 sind die erste und zweite Nockeneinheit 6 und 7 beide bei der niedrigen Anhebeposition angeordnet, wie dies in 6 gezeigt ist. Das heißt, wie dies in der oberen Seite von 9 dargestellt ist, sind sämtliche Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) in dem niedrigen Anhebezustand. Es ist hierbei zu beachten, dass eine linke Anhebekurve Ex in 9 eine linke Kurve eines Auslassventils 11 zeigt, und eine rechte Anhebekurve In eine linke Kurve des Einlassventils 10 zeigt.
In dem niedrigen Anhebezustand wird der hinterseitige Aktuator 5 für den zweiten Zylinder 3 (#2) so eingeschaltet, dass bewirkt wird, dass der Schaltstift 51 sich vorwärts bewegt, wie dies durch einen schwarzen Pfeil in 6 gezeigt ist, so dass der Schaltstift 51 mit der vorderseitigen geraden Nut der Führungsnut 75 der zweiten Nockeneinheit 7 in Eingriff gelangt. Somit bewegt sich der Schaltstift 51 relativ entlang der gekrümmten Form der Führungsnut 75 zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12 und der zweiten Nockeneinheit 7 ähnlich wie die Nockeneinheit 4 für den dritten Zylinder 3 (#3), die vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
Somit gleitet die zweite Nockeneinheit 7 praktisch zu der Vorderseite, so dass die zweite Nockeneinheit 7 zu der mittleren Anhebeposition geschaltet wird, wie dies in 7 gezeigt ist. Bei der mittleren Anhebeposition wird der mittlere Anhebenocken 71 für das hinterseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) gewählt, und der niedrige Anhebenocken 70 und der mittlere Anhebenocken 71 werden für das vorderseitige Einlassventil 10 und das hinterseitige Einlassventil 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) jeweils gewählt.
Demgemäß sind, wie dies schematisch in der Mitte von 9 gezeigt ist, jeweilige vorderseitige Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) in dem niedrigen Anhebezustand, und jeweilige hinterseitige Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) sind in einem mittleren Anhebezustand. Das heißt sowohl der erste Zylinder 3 (#1) als auch der zweite Zylinder 3 (#2) ist zu dem mittleren Anhebezustand zwischen einem geringen Anhebezustand und einem hohen Anhebezustand insgesamt gebracht. Es ist hierbei zu beachten, dass, wenn die erste Nockeneinheit 6 bei der niedrigen Anhebeposition angeordnet ist und die zweite Nockeneinheit 7 bei der mittleren Anhebenposition angeordnet ist, der Zwischenraum C zwischen der ersten Nockeneinheit 6 und der zweiten Nockeneinheit 7 ausgebildet ist, und somit sie miteinander nicht in Beeinträchtigung gelangen.
Anschließend werden in dem mittleren Anhebezustand der Aktuator 5 für den ersten Zylinder 3 (#1) und der vorderseitige Aktuator 5 für den zweiten Zylinder 3 (#2) so eingeschaltet, dass bewirkt wird, dass die jeweiligen Schaltstifte 51 vorwärts bewegt werden, wie dies durch schwarze Pfeile in 7 gezeigt ist. Somit gleiten, wenn die jeweiligen Schaltstifte 51 mit den Führungsnuten 65 und 75 der ersten und zweiten Nockeneinheit 6 und 7 in Eingriff gelangen, die erste und zweite Nockeneinheit 6 und 7 zu der Vorderseite synchron zueinander, und somit werden die erste und zweite Nockeneinheit 6 und 7 zu den hohen Anhebepositionen geschaltet.
Somit wird, wie dies in 8 gezeigt ist, in der ersten Nockeneinheit 6 der hohe Anhebenocken 62 für das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) gewählt, und außerdem werden in der zweiten Nockeneinheit 7 die jeweiligen hohen Anhebenocken 72 für das hinterseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und das vorderseitige und hinterseitige Einlassventil 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) gewählt. Demgemäß sind, wie dies schematisch in der unteren Seite von 9 gezeigt ist, sämtliche Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) in dem hohen Anhebezustand.
Obgleich detaillierte Erläuterungen unterlassen sind, ist ein Betrieb zum Schalten des Zustands der Einlassventile 10 von dem hohen Anhebezustand zu dem mittleren Anhebezustand und weiter zu dem niedrigen Anhebezustand zu dem vorstehend erläuterten Betrieb entgegengesetzt. Das heißt, wenn beispielsweise in 8 die jeweiligen Schaltstifte 51 mit den hinterseitigen geraden Nuten der Führungsnuten 65 und 75 der ersten und zweiten Nockeneinheit 6 und 7 in Eingriff stehen, ist es möglich, den Zustand der Einlassventile 10 von dem hohen Anhebezustand zu dem mittleren Anhebezustand zu schalten, wie dies unter Bezugnahme auf 7 beschrieben ist.
Nachstehend ist eine Ausfallsicherung zu dem Zeitpunkt, bei dem ein Fehler bei dem Aktuator 5 für das Gleiten der ersten Nockeneinheit 6 auftritt, unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Wie dies in 6 gezeigt ist, sind, wenn sowohl die erste als auch die zweite Nockeneinheit 6 und 7 bei den niedrigen Anhebepositionen angeordnet sind, sämtliche Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) in dem niedrigen Anhebezustand (sh. die obere Seite in 9).
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Fall angenommen, bei dem ein Fehler in dem Aktuator 5 für die erste Nockeneinheit 6, dargestellt an einer oberen Seite in 10, auftritt und die erste Nockeneinheit 6 nicht gleiten kann (eine Markierung „X“ ist an dem Aktuator 5 in der Zeichnung gezeigt, um anzuzeigen, dass der Fehler in dem Aktuator 5 auftritt). Als ein Ergebnis bleibt das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) in dem niedrigen Anhebezustand. Demgemäß wird selbst dann, wenn das hinterseitige Einlassventil 10 zu dem hohen Anhebezustand gebracht wird, die Effizienz der Aufladeeinlassluft zu dem ersten Zylinder 3 (#1) unzureichend.
In dieser Hinsicht ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Aktuator 5 für die zweite Nockeneinheit so betätigt wird, dass die zweite Nockeneinheit 7 zu der mittleren Anhebeposition geschaltet wird, der Zwischenraum C unmittelbar zwischen der ersten Nockeneinheit 6 und der zweiten Nockeneinheit 7 ausgebildet, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben ist. Demgemäß gleitet, indem die zweite Nockeneinheit 7 weiter zu der Vorderseite von der mittleren Anhebeposition so gleitet, dass die zweite Nockeneinheit 7 zu der hohen Anhebeposition geschaltet wird, die erste Nockeneinheit 6 ebenfalls zu der vorderen Seite, wie dies in der unteren Seite von 10 gezeigt ist, und zwar so, dass die erste Nockeneinheit 6 zu der hohen Anhebeposition geschaltet wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat der Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Gesamtlänge, die so weit wie möglich verkürzt ist, um seine Montierbarkeit an dem Fahrzeug zu verbessern. Als ein Ergebnis ist der Abstand zwischen dem ersten Achszapfen 16, der den vorderen Abschnitt der Einlassnockenwelle 12 hält, und dem vorderseitigen Einlassventil 10 für das erste Ventil 3 (#1) außerordentlich gering. Im Hinblick darauf ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, die erste Nockeneinheit 6 für das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) so aufgebaut, dass sie zwischen den beiden Stufen, d.h. der niedrigen Anhebeposition und der hohen Anhebeposition geschaltet wird, und somit ist der Gleitbetrag S für das Schalten gering gestaltet, um so eine Beeinträchtigung mit dem ersten Achszapfen 16 zu verhindern.
Die Nocken 70 bis 72, die so aufgebaut sind, dass sie das hinterseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) antreiben, sind mit der zweiten Nockeneinheit 7 für die beiden Einlassventile 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) einstückig gestaltet. Indem die zweite Nockeinheit 7 zum Schalten der hinterseitigen Einlassventile 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) und den zweiten Zylinder 3 (#2) zwischen den drei Stufen, d.h. der niedrigen Anhebeposition, der mittleren Anhebeposition und der hohen Anhebeposition gleitet, ist es außerdem möglich, den Zustand des ersten Zylinders 3 (#1) zwischen den drei Stufen zu schalten.
Somit ist es sogar in dem Fall, bei dem ein Raum an dem vorderen Ende des Nockengehäuses 2 zum Unterbringen eines Ventilsystems des Verbrennungsmotors 1 schmal ist, möglich, die Anhebecharakteristika der Einlassventile 10 in drei Stufen zu ändern, indem die Nockeneinheiten 4, 6, 7 für die Zylinder 3 gleiten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschriebenen Aufbau beschränkt. Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Beispiel, und der Aufbau, der Zweck und dergleichen der vorliegenden Erfindung ist nicht begrenzt. Beispielsweise sind in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel zwei niedrige Anhebenocken 70 und ein hoher Anhebenocken 72 so vorgesehen, dass die Anhebecharakteristik des vorderseitigen Einlassventils 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) zwischen den beiden Stufen, d.h. der hohen Anhebeposition und der niedrigen Anhebeposition geändert wird, indem die zweite Nockeneinheit 7 gleitet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Das heißt die Arten der Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie das vorderseitige Einlassventil 10 für den zweiten Zylinder 3 (#2) in der zweiten Nockeneinheit 7 antreiben, können die gleichen sein wie die Nocken der ersten Nockeneinheit 6, und beispielsweise können ein niedriger Anhebenocken 70 und zwei hohe Anhebenocken 72 vorgesehen sein. Des Weiteren kann in dem vorstehend erläuternden Ausführungsbeispiel jeder der niedrigen Anhebenocken 40, 60, 70 ein Nullanhebenocken sein.
Des Weiteren hat in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die Führungsnut 45 (oder 65 oder 75) zum Ermöglichen des Gleitens der Nockeneinheit 4 (oder 6 oder 7) zwei gerade Nuten 45a und 45b und zwei gekrümmte Nuten 45c und 45d. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und gut bekannte Führungsnuten mit verschiedenen Formen können vorgesehen sein. Die gut bekannten Führungsnuten umfassen eine Führungsnut in der Form eines Y, wie dies in JP 2010-520395 A beschrieben ist. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Führungsnut beschränkt, und ein Führungsabschnitt mit einer Form, die mit dem Schaltstift 51 so in Eingriff steht, dass die Nockeneinheit 4, 6 oder 7 gleitet, kann vorgesehen sein.
Des Weiteren ist in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel, wie dies in 7 gezeigt ist, wenn die erste Nockeneinheit 6 an der niedrigen Anhebeposition angeordnet ist und die zweite Nockeneinheit 7 an der mittleren Anhebeposition angeordnet ist, der minimale Zwischenraum C zwischen der ersten Nockeneinheit 6 und der zweiten Nockeneinheit 7 so ausgebildet, dass die erste Nockeneinheit 6 keinen Kontakt zu der zweiten Nockeneinheit 7 ausführt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und ein größerer Zwischenraum C kann ausgebildet sein. Im Hinblick auf die Ausfallsicherung zu dem Zeitpunkt, bei dem ein Fehler in dem Aktuator 5 für die erste Nockeneinheit 6 auftritt, sollte eine Größe des Zwischenraums C geringer als eine Hälfte von einem Gleitbetrag S von jeder der Nockeneinheiten 4, 6 und 7 betragen.
Des Weiteren ist in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die erste Nockeneinheit 6, die zwischen den zwei Stufen geschaltet wird, für das vorderseitige Einlassventil 10 für den ersten Zylinder 3 (#1) nahe zu dem vorderen Ende des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und eine Nockeneinheit, die zwischen zwei Stufen schalten kann, kann für das hinterseitige Einlassventil 10 für den vierten Zylinder 3 (#4) nahe zu dem hinteren Ende des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen sein, und ein Nocken, der so aufgebaut ist, dass er das vorderseitige Einlassventil 10 für den vierten Zylinder 3 (#4) antreibt, kann mit der Nockeneinheit 4 für den dritten Zylinder 3 (#3) einstückig vorgesehen sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es sogar in dem Fall, bei dem ein Raum an einem Ende eines Ventilsystems eines Verbrennungsmotors schmal (klein) ist, möglich, zwischen Nocken in drei Stufen durch einen variablen Ventilmechanismus der Nockenschaltart zu schalten. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung hochgradig effektiv, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Verbrennungsmotor angewendet wird, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
Der variable Ventilmechanismus hat eine erste Nockeneinheit 6 mit Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie ein Einlassventil an einer ersten Seite in einem ersten Zylinder antreiben; einen ersten Gleitmechanismus 65, 51, der so aufgebaut ist, dass er die erste Nockeneinheit 6 so gleiten lässt, dass die erste Nockeneinheit 6 zwischen zwei Positionen geschaltet wird, um irgendeinen der Nocken zu wählen; eine zweite Nockeneinheit 7 mit Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie ein Einlassventil an einer zweiten Seite in dem ersten Zylinder antreiben, Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie ein Einlassventil an der ersten Seite in einem zweiten Zylinder antreiben, und Nocken, die so aufgebaut sind, dass sie ein Einlassventil an der zweiten Seite in dem zweiten Zylinder antreiben; und einen zweiten Gleitmechanismus 75, 51, der so aufgebaut ist, dass er die zweite Nockeneinheit 7 so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit 7 zwischen drei Positionen geschaltet wird, um irgendeinen der Nocken für jedes der Einlassventile zu wählen.

Claims

Variabler Ventilmechanismus, der in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor vorgesehen ist, bei dem zwei Einlassventile (10) für jeden Zylinder (3) vorgesehen sind, wobei der variable Ventilmechanismus so aufgebaut ist, dass um eine Einlassnockenwelle (12) eine erste Nockeneinheit (6) und eine zweite Nockeneinheit (7) vorgesehen ist, und dass er die Einlassventile (10) antreibt, wobei in dem Mehrzylinderverbrennungsmotor zumindest zwei Zylinder (3) inklusive einem ersten Zylinder (3#1) und einem zweiten Zylinder (3#2) in einer angegebenen Reihenfolge von einer Seite zu einer anderen Seite in der Nockenaxialrichtung vorgesehen sind; und der variable Ventilmechanismus folgendes aufweist die erste Nockeneinheit (6), die zwei Nocken (60, 62) hat zum Antreiben des Einlassventils (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1); einen ersten Gleitmechanismus (65, 51), der die erste Nockeneinheit (6) in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die erste Nockeneinheit (6) zwischen zwei Positionen geschaltet wird zum Wählen von irgendeinem der Nocken (60, 62); die zweite Nockeneinheit (7), die zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat zum Antreiben des Einlassventils (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nockeneinheit (7) zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat, die zum Antreiben des Einlassventils (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) dienen, und die zweite Nockeneinheit (7) zwei oder drei Nocken (70, 71, 72) hat, die zum Antreiben des Einlassventils (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) dienen; und dass der variable Ventilmechanismus aufweist: einen zweiten Gleitmechanismus (75, 51), der die zweite Nockeneinheit (7) in der Nockenaxialrichtung so gleiten lässt, dass die zweite Nockeneinheit (7) zwischen drei Positionen geschaltet wird, um irgendeinen der Nocken (70, 71, 72) für jeweils das Einlassventil (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem ersten Zylinder (3#1), das Einlassventil (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) und das Einlassventil (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) auszuwählen.
Variabler Ventilmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei: in der ersten Nockeneinheit (6) ein kleiner Nocken (60) und ein großer Nocken (62), der größer als der kleine Nocken (60) ist, vorgesehen sind; und in der zweiten Nockeneinheit (7) der kleine Nocken (70), der große Nocken (72) und ein mittlerer Nocken (71), der eine Größe zwischen deren Größen hat, für das Einlassventil (10) an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung in sowohl dem ersten Zylinder (3#1) als auch dem zweiten Zylinder (3#2) vorgesehen sind, und der kleine Nocken (70) und der große Nocken (72) für das Einlassventil (10) an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung in dem zweiten Zylinder (3#2) vorgesehen sind.
Variabler Ventilmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Gleitmechanismus (65, 51) und der zweite Gleitmechanismus (75, 51) so aufgebaut sind, dass die erste Nockeneinheit (6) und die zweite Nockeneinheit (7) synchron zueinander gleiten.
Variabler Ventilmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: ein vorbestimmter Zwischenraum (C) zwischen der ersten Nockeneinheit (6) und der zweiten Nockeneinheit (7) ausgebildet ist, wenn die erste Nockeneinheit (6) an einer Position an der anderen Seite von den zwei Positionen angeordnet ist, die eine Position an der einen Seite und die Position an der anderen Seite in der Nockenaxialrichtung umfassen, und die zweite Nockeneinheit (7) an einer mittleren Position zwischen den drei Positionen angeordnet ist, die eine Position an der einen Seite, eine Position an der anderen Seite und die mittlere Position zwischen ihnen in der Nockenaxialrichtung umfassen; und wenn die zweite Nockeneinheit (7) von der mittleren Position durch den zweiten Gleitmechanismus (75, 51) so gleitet, dass sie zu der Position an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung geschaltet wird, die erste Nockeneinheit (6) durch die zweite Nockeneinheit (7) so gedrückt wird, dass sie zu der Position an der einen Seite in der Nockenaxialrichtung geschaltet wird.