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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventilmechanismus, der in einem Ventilsystem eines Verbrennungsmotors und dergleichen beispielsweise angewendet wird.
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Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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Als ein variabler Ventilmechanismus, der eine Anhebecharakteristik eines Einlassventils oder eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors ändern kann, wird ein variabler Ventilzeitmechanismus (VVT-Mechanismus) angewendet, der eine Ventilzeit kontinuierlich ändern kann. Die veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung von
JP 2010-520395 A beschreibt einen Mechanismus der Nockenschaltart, der so aufgebaut ist, dass ein Nockenträger (eine Nockeneinheit), der eine Vielzahl an Nocken hat, um eine Nockenwelle herum vorgesehen ist, und ein beliebiger Nocken gewählt wird, indem der Nockenträger in einer axialen Richtung (eine Nockenaxialrichtung) der Nockenwelle gleitet.
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In dem vorstehend erläuterten variablen Ventilmechanismus ist eine Spiralführungsnut an einem Außenumfang des Nockenträgers vorgesehen, und ein Eingriffselement (nachstehend ist dieses als ein Schaltstift bezeichnet) eines Servomechanismus steht in Eingriff mit der Spiralführungsnut des Nockenträgers. Bei einem derartigen Aufbau bewegt sich, wenn der Nockenträger einstückig mit der Nockenwelle dreht, der Schaltstift relativ entlang der Spiralführungsnut. Hierbei gleitet der Nockenträger praktisch in der Nockenaxialrichtung so, dass der Eingriff zwischen der Führungsnut und dem Schaltstift beibehalten bleibt.
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Wie dies in 8 gezeigt ist, ist die Spiralführungsnut G als eine Nut in der Form eines Y als Ganzes so ausgebildet, dass eine S-förmige Nut g1 und eine umgekehrt S-förmige Nut G2 an einem Außenumfang eines Nockenträgers so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Umfangsrichtung erstrecken, wobei sie miteinander verbunden sind. Wenn der Nockenträger zu einer linken Seite in 8 bewegt wird, wird der Schaltstift P in die S-förmige Nut g1 eingeführt, so dass der Schaltstift P entlang der Nut g1 zu einer rechten Seite in der Zeichnung relativ bewegt wird. Des Weiteren macht, wie dies in einer abgewickelten Ansicht von 9 gezeigt ist, die Y-förmige Führungsnut G eine Breite von zumindest 2 x S + D erforderlich. Hierbei zeigt S einen Gleitbetrag in der Nockenaxialrichtung zum Schalten der Nocken durch die S-förmige Nut g1 und die umgekehrt S-förmige Nut g2, und D zeigt einen Durchmesser des Schaltstifts P.
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Die
DE 10 2009 007 819 A1 offenbart einen variablen Ventilmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere ist dabei ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine offenbart mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das benachbarte Nocken unterschiedlicher Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse mit äußeren Nutwänden zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen aufweist, und mit einem Betätigungsstift zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen, wobei das Nockenstück mit einer Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglicher innerer Nutwände aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift lediglich eine der Kulissenbahnen freigegeben ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Außerdem ist eine kompakte Gestaltung bei dem Ventilsystem des Verbrennungsmotors angefordert. In dem vorstehend erläuterten Nockenträger der
JP 2010-520395 A wird eine Breite der Y-förmigen Führungsnut G mit Leichtigkeit breit, was zu einem Hindernis bei der kompakten Gestaltung wird.
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Des Weiteren ist bei der vorstehend erläuterten Technik, um den Nockenträger zu der linken Seite zu bewegen, es erforderlich, dass ein Schaltstift P mit der S-förmigen Nut g1 in Eingriff steht, und um den Nockenträger zu der rechten Seite zu bewegen, ist es erforderlich, dass ein anderer Schaltstift P mit der umgekehrt S-förmigen Nut g2 in Eingriff steht. In dieser Hinsicht sind zwei Servomechanismen erforderlich oder ein Aufbau zum Betätigen von zwei Schaltstiften P mit einem Servomechanismus wird kompliziert, was eine Zunahme der Kosten verursacht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen variablen Ventilmechanismus zu schaffen, bei dem eine kompakte Gestaltung einer Nockeneinheit verwirklicht wird, während eine Erhöhung der Kosten bei dem variablen Ventilmechanismus für einen Verbrennungsmotor oder dergleichen vermieden wird.
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Diese Aufgabe ist durch einen variablen Ventilmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 schafft einen variablen Ventilmechanismus mit einer Nockenwelle, einer Nockeneinheit, einem Führungsabschnitt und einem Schaltstift. Die Nockeneinheit hat eine zylindrische Form und ist um die Nockenwelle herum vorgesehen. Die Nockeneinheit hat eine Vielzahl an Nocken. Die Nockeneinheit ist so aufgebaut, dass sie in einer Nockenaxialrichtung zusammen mit einer Drehung der Nockenwelle so gleitet, dass einer der Vielzahl an Nocken gewählt wird. Die Nockenaxialrichtung ist eine axiale Richtung der Nockenwelle. Der Führungsabschnitt ist an einem Außenumfang der Nockeneinheit vorgesehen. Der Schaltstift ist so aufgebaut, dass er von außen mit dem Führungsabschnitt in Eingriff gelangt. Der Führungsabschnitt hat eine Führungsplatte, einen ersten Stopper und einen zweiten Stopper. Die Führungsplatte ist an dem Außenumfang der Nockeneinheit so vorgesehen, dass sich die Führungsplatte in einer Umfangsrichtung der Nockeneinheit erstreckt. Die Führungsplatte hat einen ersten Abschnitt (erster Teil) an einer Basisseite der Führungsplatte, und einen zweiten Abschnitt (zweiter Teil) an einer Endstückseite der Führungsplatte, wobei der zweite Abschnitt sich von dem ersten Abschnitt in einer Drehrichtung der Nockenwelle erstreckt. Die Führungsplatte ist an dem ersten Abschnitt drehbar gestützt. Die Führungsplatte ist so aufgebaut, dass sie so schwenkt, dass der zweite Abschnitt zu entweder einer ersten Seite oder einer zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung geneigt ist. Der erste Stopper ist so aufgebaut, dass er mit dem zweiten Abschnitt von der ersten Seite so anliegt, dass der erste Stopper die Führungsplatte an einer ersten Position geneigt zu der ersten Seite bei einem vorbestimmten Winkel hält. Der zweite Stopper ist so aufgebaut, dass er mit dem zweiten Abschnitt von der zweiten Seite so anliegt, dass der zweite Stopper die Führungsplatte bei einer zweiten Position geneigt zu der zweiten Seite bei einem vorbestimmten Winkel hält. Der erste Abschnitt hat zwei Arme, wobei die beiden Arme zu der ersten Seite und der zweiten Seite jeweils vorragen. Die beiden Arme sind so aufgebaut, dass sie die Führungsplatte durch einen Eingriff mit dem Schaltstift schwenken.
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In dem vorstehend beschrieben aufgebauten variablen Ventilmechanismus gleitet zunächst in einem Fall, bei dem die Führungsplatte an der ersten Position an dem Außenumfang der Nockeneinheit angeordnet ist, wenn der Schaltstift von außen mit der Führungsplatte in Eingriff steht, der Schaltstift an einer zweiten Seitenfläche der Führungsplatte von einer Endstückseite zu einer Basisseite zusammen mit einer Drehung der Nockeneinheit, um so die Nockeneinheit zu der ersten Seite über die Führungsplatte gleiten zu lassen. Dann gelangt der Schaltstift mit dem Arm in Eingriff, der zu der zweiten Seite von dem Basisseitenabschnitt der Führungsplatte vorragt, so dass die Führungsplatte zu der zweiten Position schwenkt.
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Des Weiteren gleitet zu dem Zeitpunkt, bei dem die Führungsplatte an der zweiten Position angeordnet ist, der Schaltstift an seiner ersten Seitenfläche von der Endstückseite zu der Basisseite, so dass die Nockeneinheit zu der zweiten Seite gleitet. Danach gelangt der Schaltstift mit dem Arm in Eingriff, der zu der ersten Seite von dem Basisseitenabschnitt der Führungsplatte vorragt, so dass die Führungsplatte zu der ersten Position schwenkt.
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Das heißt eine Richtung, in der die Führungsplatte geneigt ist, wird geändert zwischen der ersten und der zweiten Position, so dass die Nockeneinheit in einer hin- und hergehenden Weise zu der ersten Seite und der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung gleitet durch den Eingriff zwischen der Führungsplatte und dem Schaltstift. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Schaltstift relativ hin und her zu der ersten Seite und der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung an dem Außenumfang der Nockeneinheit.
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Daher ist, wenn ein Gleitbetrag der Nockeneinheit zum Schalten der Nocken durch S angegeben ist und ein Durchmesser des Schaltstiftes durch D angegeben ist, eine Länge in der Nockenaxialrichtung, die für eine Relativbewegung des Schaltstifts an dem Außenumfang der Nockeneinheit erforderlich ist, im Allgemeinen S + D. Daher wird im Vergleich zu dem Stand der Technik, bei dem eine Länge von zumindest 2 x S + D erforderlich ist, eine kompakte Gestaltung der Nockeneinheit erreicht.
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Im Übrigen unterscheidet sich eine Richtung, in der die Führungsplatte geneigt ist, zwischen einem Zeitpunkt, bei dem die Nockeneinheit zu der ersten Seite in der Nockenaxialrichtung bewegt wird, und einem Zeitpunkt, bei dem die Nockeneinheit zu der zweiten Seite bewegt wird, die eine zu der vorstehend erläuterten Seite umgekehrte Seite ist. Demgemäß ist lediglich erforderlich, dass ein Schaltstift mit der Führungsplatte in Eingriff steht. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Kostenverringerung im Vergleich zu dem zugehörigen Stand der Technik zu erzielen, bei dem zwei Schaltstifte erforderlich sind, und sogar dann, wenn die Führungsplatte, deren Position geändert wird, vorgesehen ist, ist es möglich, einer Erhöhung der Kosten zu vermeiden.
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In dem variablen Ventilmechanismus kann der erste Stopper so aufgebaut sein, dass er die an der ersten Position angeordnete Führungsplatte in einem Zustand hält, bei dem die Führungsplatte bei einem spitzen Winkel zu der ersten Position geneigt ist. Der zweite Stopper kann so aufgebaut sein, dass er die an der zweiten Position angeordnete Führungsplatte in einem Zustand hält, bei dem die Führungsplatte bei einem spitzen Winkel zu der zweiten Position geneigt ist. Wenn ein Neigungswinkel kleiner ist, kann eine Reibungskraft, die dann verursacht wird, wenn der Schaltstifft entlang der Seitenfläche der Führungsplatte gleitet, reduziert werden. Im Hinblick darauf wird bevorzugt, dass der Neigungswinkel beispielsweise 45 ° oder weniger beträgt.
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In dem variablen Ventilmechanismus kann der zweite Abschnitt eine erste Seitenfläche an der ersten Seite und eine zweite Seitenfläche an der zweiten Seite aufweisen. Die erste Seitenfläche kann mit einer ersten Anlagefläche versehen sein, die so aufgebaut ist, dass sie einen Flächenkontakt mit dem ersten Stopper ausführt, und die zweite Seitenfläche kann mit einer zweiten Anlagefläche versehen sein, die so aufgebaut ist, dass sie einen Flächenkontakt mit dem zweiten Stopper ausführt. Bei einem derartigen Aufbau ist, wenn eine der Anlageflächen einen Flächenkontakt mit einem entsprechenden Stopper aus dem ersten Stopper und dem zweiten Stopper ausführt, es möglich, die Führungsplatte an einer entsprechenden Position der ersten und zweiten Position stabil zu halten.
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Der variable Ventilmechanismus kann des Weiteren ein Kugelelement und ein Vorspannelement aufweisen. Die Führungsplatte kann einen Vorsprung haben. Das Kugelelement kann so aufgebaut sein, dass es an dem Vorsprung anliegt. Das Vorspannelement kann so aufgebaut sein, dass es das Kugelelement zu dem Vorsprung drückt. Der Vorsprung kann eine erste geneigte Fläche und eine zweite geneigte Fläche aufweisen. Das Kugelelement kann so aufgebaut sein, dass es die erste geneigte Fläche so drückt, dass die Führungsplatte zu der ersten Position vorgespannt wird, wenn die Führungsplatte näher zu der ersten Position relativ zu einer Zwischenposition zwischen der ersten Position oder der zweiten Position vorgespannt wird. Das Kugelelement kann so aufgebaut sein, dass es die zweite geneigte Fläche so drückt, dass die Führungsplatte zu der zweiten Position vorgespannt wird, wenn die Führungsplatte näher zu der zweiten Position relativ zu der Zwischenposition vorgespannt wird.
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Gemäß dem variablen Ventilmechanismus der vorliegenden Erfindung wird die Führungsplatte, mit der der Schaltstift in Eingriff steht, zwischen der ersten und der zweiten Position so geschaltet, dass die Nockeneinheit in einer hin- und hergehenden Bewegung zu der ersten Seite und der zweiten Seite in der Nockenaxialrichtung gleitet. Demgemäß ist eine große Breite (eine große Länge in der Nockenaxialrichtung) nicht wie bei der Y-förmigen Führungsnut im Stand der Technik erforderlich, wodurch eine kompakte Gestaltung der Nockeneinheit erzielt wird. Im Übrigen ist es möglich, dass die Nockeneinheit durch den gleichen Schaltstift zu sowohl der ersten Seite als auch der zweiten Seite gleitet, wodurch ermöglicht wird, eine Zunahme der Kosten zu vermeiden.
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Figurenliste
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Die Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen 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 ausgestattet ist.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines einlassseitigen Ventilsystems in einem vorgegebenen Zylinder in einer vergrößerten Weise gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 3 zeigt eine Querschnittansicht einer Nockeneinheit, die um eine Einlassnockenwelle herum vorgesehen ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 4A zeigt eine Darstellung eines Längsschnitts eines Arretiermechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 4B zeigt eine Darstellung des Längsschnitts des Arretiermechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung eines wesentlichen Abschnittes eines Nockenschaltmechanismus, und eine durchgehende Linie zeigt einen Fall, bei dem eine Führungsplatte an einer ersten Position angeordnet ist, und eine gestrichelte Linie zeigt einen Fall, bei dem die Führungsplatte an einer zweiten Position angeordnet ist, wobei die Darstellungen für das Ausführungsbeispiel gelten.
- 6A zeigt eine Ansicht zur Beschreibung des Gleitens der Nockeneinheit durch einen Eingriff zwischen einem Schaltstift und der Führungsplatte.
- 6B zeigt eine Ansicht zur Beschreibung des Gleitens der Nockeneinheit durch einen Eingriff zwischen dem Schaltstift und der Führungsplatte gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 6C zeigt eine Ansicht zur Beschreibung des Gleitens der Nockeneinheit durch einen Eingriff zwischen dem Schaltstift und der Führungsplatte gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 7 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Mechanismus zum Vorspannen der Führungsplatte gemäß dem Ausführungsbeispiel.
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Y-förmigen Führungsnut, die in einem Nockenträger des zugehörigen Standes der Technik vorgesehen ist.
- 9 zeigt eine abgewickelte Ansicht einer Breite, die für die Führungsnut in dem zugehörigen Stand der Technik erforderlich ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein variabler Ventilmechanismus der vorliegenden Erfindung bei einem Ventilsystem eines Verbrennungsmotors angewendet ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist beispielsweise ein Vier-Zylinder-Reihen-Benzinverbrennungsmotor 1. Wie dies schematisch in 1 gezeigt ist, sind vier Zylinder, d. h. ein erster bis vierter Zylinder 3 (#1 bis #4) Seite an Seite in einer Längsrichtung eines (nicht gezeigten) Zylinderblocks, d. h. in einer nach vorne und nach hinten weisenden Richtung (eine durch einen Pfeil in 1 gezeigte nach rechts und nach links weisende Richtung) des Verbrennungsmotors 1 angeordnet.
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Unter Betrachtung von oben in 1 ist ein Nockengehäuse 2 an einem oberen Abschnitt (ein Zylinderkopf) des Verbrennungsmotors 1 so angeordnet, dass Ventilsysteme für Einlassventile 10 und Auslassventile 11 untergebracht sind. Das heißt, wie dies durch eine gestichelte Linie in 1 gezeigt ist, die vier Zylinder 3, die in Reihe in der nach vorne und nach hinten weisenden Richtung des Verbrennungsmotors 1 angeordnet sind, sind jeweils mit zwei Einlassventilen 10 und zwei Auslassventilen 11 versehen, die durch eine Einlassnockenwelle 12 und eine Auslassnockenwelle 13 jeweils angetrieben werden.
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Jeweilige vordere Enden (linke Enden in 1) der Einlassnockenwelle 12 und der Auslassnockenwelle 13 sind mit jeweiligen variablen Ventilzeitmechanismen (VVT-Mechanismen) 14 versehen, die kontinuierlich die Ventilzeiten ändern. Die Einlassnockenwelle 12 hat einen Nockenschaltmechanismus (ein Beispiel eines variablen Ventilmechanismus), der eine Anhebecharakteristik des Einlassventils 10 durch Schalten von Nocken 41, 42 ändert, die das Einlassventil 10 antreiben (siehe 2). Der Nockenschaltmechanismus ist für jeden Zylinder 3 vorgesehen.
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Als ein Beispiel sind, wie dies in 2 gezeigt ist, in der der zweite Zylinder 3 (#2) in einer vergrößerten Weise gezeigt ist, zwei Nocken 41, 42 mit verschiedenen Profilen für jedes der beiden Einlassventile 10 in jedem Zylinder 3 so vorgesehen, dass einer der beiden Nocken 41, 42 sein entsprechendes Einlassventil 10 über einen Schwenkarm 15 antreibt. Die beiden Nocken 41, 42 sind benachbart in einer Richtung (eine Nockenaxialrichtung) einer Achse X der Einlassnockenwelle 12 vorgesehen. In 2 ist der Nocken 41 an einer linken Seite (eine erste Seite) ein Niedriganhebenocken 41, der eine relativ niedrige Nockenerhebung hat, und der Nocken 42 an einer rechten Seite (eine zweite Seite) ist ein Hochanhebenocken 42, der eine relative große (hohe) Nockenerhebung hat.
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Basiskreise des Niedriganhebenockens 41 und des Hochanhebenockens 42 haben den gleichen Durchmesser und sind als Bogenflächen ausgebildet, die zueinander fortlaufend sind. 2 zeigt einen Zustand, bei dem der Niedriganhebenocken 41 gewählt ist, und eine Rolle 15a des Schwenkarms 15 liegt an einer Basiskreiszone des Niedriganhebenockens 41 an, so dass die Rolle 15a gegen den Niedriganhebenocken 41 durch eine Reaktionskraft einer Ventilfeder 10a des Einlassventils 10 gedrückt wird. In einem Zustand, bei dem die Rolle 15a des Schwenkarms 15 an der Basiskreiszone als solche anliegt, wird das Einlassventil 10 nicht angehoben.
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Wenn die Einlassnockenwelle 12 sich in einer Richtung dreht, die durch einen Pfeil R gezeigt ist, drückt die Nockenerhebung des Niedriganhebenockens 41 die Rolle 15a so, dass der Schwenkarm 15 nach unten gedrückt wird, obgleich dies hier nicht gezeigt ist. Dadurch wird bewirkt, dass der Schwenkarm 15 das Einlassventil 10 gemäß dem Profil der Nockenerhebung antreibt, so dass das Einlassventil 10, wie dies durch eine angedeutete (gestrichelte) Linie in 2 gezeigt ist, entgegen der Reaktionskraft der Ventilfeder 10a angehoben wird.
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Nachstehend ist ein Aufbau des Nockenschaltmechanismus beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Nocken zum Anheben des Einlassventils 10 über den Schwenkarm 15 zwischen dem Niedriganhebenocken 41 und dem Hochanhebenocken 42 geschaltet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Das heißt, wie dies in den 2, 3, 4A und 4B gezeigt ist, sind die beiden Nocken 41, 42 einstückig in einer Ringform ausgebildet und sitzen an einem Endabschnitt einer zylindrischen Hülse 43 in seiner Richtung der Achse X, wodurch eine Nockeneinheit 4 gebildet ist. Die Nockeneinheit 4 (oder die Hülse 43) ist um die Einlassnockenwelle 12 herum gleitfähig vorgesehen.
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Wie dies in einem Querschnitt senkrecht zu der Achse X in 3 gezeigt ist, ist eine Keilinnenverzahnung an einem Innenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 ausgebildet und steht in Zahneingriff mit einer Außenkeilverzahnung, die an einem Außenumfang der Einlassnockenwelle 12 ausgebildet ist. Das heißt die Nockeneinheit 4 (die Hülse 43) steht in Keileingriff mit der Einlassnockenwelle 12, und die Nockeneinheit 4 dreht sich einstückig mit der Einlassnockenwelle 12 und gleitet an dieser in der Richtung der Achse X. Aufgrund des Gleitens wird die Nockeneinheit 4 zwischen einer Niedriganhebeposition, an der der Niedriganhebenocken 41 gewählt ist, und einer Hochanhebeposition geschaltet, an der der Hochanhebenocken 42 gewählt wird.
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Damit die Nockeneinheit 4 als solche gleitet, ist eine Führungsplatte 45 zum Führen eines Schaltstifts 51 an einem Außenumfang (ein Außenumfang der Nockeneinheit 4) der Hülse 43 in einem Zwischenabschnitt in der Richtung der Achse X vorgesehen, wie dies nachstehend beschrieben ist. Wie dies in 3 gezeigt ist, erstreckt sich die Führungsplatte 45 in einer Umfangsrichtung, während sie im Allgemeinen entlang einer Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 gekrümmt ist. Des Weiteren schwenkt, wie dies nachstehend beschrieben ist, die Führungsplatte 45 so, dass sie zu der ersten Seite oder der zweiten Seite in der Richtung der Achse X geneigt ist.
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Das heißt, wie dies in 2 gezeigt ist, ein Aktuator 5, der so aufgebaut ist, dass er den Schaltstift 51 in einer hin- und hergehenden Weise antreibt, ist für jeden Zylinder 3 so vorgesehen, dass er oberhalb der Einlassnockenwelle 12 angeordnet ist. Der Aktuator 5 ist durch das Nockengehäuse 2 über eine Strebe 52 gestützt, die sich beispielsweise in der Richtung der Achse X erstreckt. Der Aktuator 5 treibt den Schaltstift 51 durch einen elektromagnetischen Solenoid an, und in einem eingeschalteten Zustand bewegt sich der Schaltstift 51 so nach vorn, dass er mit der Führungsplatte 45 in Eingriff steht.
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Wenn der Schaltstift 51 sich so nach vorne bewegt, dass er mit der Führungsplatte 45 in Eingriff steht, bewegt sich der Schaltstift 51 relativ an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 in einer Umfangsrichtung zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12, und er bewegt sich außerdem zu der ersten Seite in der Richtung der Achse X entlang der Führungsplatte 45, d. h. er bewegt sich diagonal. Dies ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt gleitet die Nockeneinheit 4 praktisch relativ zu dem Schaltstift 51 in der Richtung der Achse X, während sie sich relativ zu dem Schaltstift 51 dreht.
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Beispielsweise steht, wie dies in 2 gezeigt ist, in einem Fall, bei dem eine Endstückseite (eine obere Seite in der Zeichnung) der Führungsplatte 45 zu der ersten Seite (die linke Seite in der Zeichnung) in der Richtung der Achse X geneigt ist, wenn der Aktuator 5 eingeschaltet wird, der sich hierbei nach vorn bewegende Schaltstift 51 mit einer Seitenfläche der Führungsplatte 45 an der zweiten Seite (die rechte Seite in der Zeichnung) in der Richtung der Achse X in Eingriff. Zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12, wie es durch einen Pfeil R in 2 gezeigt ist, drückt der Schaltstift 51 die Nockeneinheit 4 zu der ersten Seite (die linke Seite in der Zeichnung) in der Richtung der Achse X so, dass die Nockeneinheit 4 gleitet.
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Des Weiteren ändert sich, damit der Schaltstift 51 mit der Führungsplatte 45 sanft als solches in Eingriff gelangt, ein Außendurchmesser einer Außenumfangsfläche der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 allmählich in der Nähe der Führungsplatte 5, wie dies in 3 gezeigt ist. Das heißt eine Außenform der Hülse 43 ist grundsätzlich eine perfekte Kreisform, wie dies durch eine gestrichelte Linie in 3 gezeigt ist, und der Außenseitendurchmesser (Außendurchmesser) nimmt allmählich zu zu einer Seite, die sich in einer Umfangsrichtung von einem Basisende 45a (ein basisseitiger Abschnitt, der an einer hinteren Seite in einer Richtung R angeordnet ist, wenn sich die Einlassnockenwelle 12 dreht) der Führungsplatte 45 und einem Endstückende 45b der Führungsplatte 45 entfernt.
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Solch ein Abschnitt, der einen Außendurchmesser hat, der zu der Seite zunimmt, die sich in der Umfangsrichtung von dem Endstückende 45b der Führungsplatte 45 trennt (entfernt) ist eine Einleitzone (Einführzone) 43a zu dem Zeitpunkt, bei dem der Schaltstift 51 mit der Führungsplatte 45 in Eingriff steht. Wenn der Schaltstift 51 in der Einleitzone 43a so nach vorn bewegt wird, dass sein Endstückende gegen die Außenumfangsfläche der Hülse 43 gedrückt wird, bewegt sich der Schaltstift 51 allmählich nach vorn zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12, so dass der Schaltstift 51 sanft mit der Führungsplatte 45 in Eingriff gelangt.
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Außerdem ist ein derartiger Abschnitt, bei dem der Außendurchmesser zu der Seite zunimmt, die sich in der Umfangsrichtung von dem Basisende 45a der Führungsplatte 45 entfernt, eine Herausführzone 43b, an der der Schaltstift 51 sich von der Führungsplatte 45 zurückbewegt. In der Herausführzone 43b wird zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12 das Endstückende des Schaltstifts 51 durch die Außenumfangsfläche der Hülse 43 allmählich zurückgedrückt. Wenn der Aktuator 5 ausgeschaltet wird, wird der Schaltstift 51 zu einer Position zurückbewegt, an der der Schaltstift 51 nicht mit der Führungsplatte 45 in Eingriff steht.
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Nachstehend ist die Führungsplatte 45 noch genauer beschrieben. Wie dies schematisch in 5 gezeigt ist, ist das Basisende 45a der Führungsplatte 45 durch eine Spindel 46 drehbar gestützt, die in der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 sitzt. Dann schwenkt die Führungsplatte 45 um das Basisende 45a so, dass ein endstückseitiger Abschnitt (ein endstückseitiger Abschnitt, der an einer Vorderseite in einer Richtung angeordnet ist, in der sich die Einlassnockenwelle 12 dreht) der Führungsplatte 45, der sich von dem Basisende 45a in der Richtung erstreckt, in der sich die Einlassnockenwelle 12 dreht, zu der ersten Seite oder der zweiten Seite (der linken Seite oder der rechten Seite in 5) in der Richtung der Achse X geneigt ist.
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Hierbei sind in dem Fall, bei dem sich die Beschreibung auf 5 bezieht, die erste Seite und die zweite Seite in der Richtung der Achse X einfach als die linke Seite bzw. die rechte Seite aus Gründen der Vereinfachung bezeichnet. Eine Anlagefläche 45c ist an der linken Seite des Endstückendes 45b der Führungsplatte 45 ausgebildet, die wie vorstehend beschrieben schwenkt, so dass die Anlagefläche 45c einen Flächenkontakt mit einer Seitenfläche des Hochanhebnockens 42 ausführt, der an der linken Seite von dieser angeordnet ist. Hierbei wird die Führungsplatte 45 an einer ersten Position, die nach links bei einem vorbestimmten Winkel (ein spitzer Winkel von beispielsweise vorzugsweise 25 ° bis 45 °) auf der Basis einer Richtung (der nach oben und nach unten weisenden Richtung in 5) geneigt ist, die senkrecht zu der Achse X ist, an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4 stabil gehalten.
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In ähnlicher Weise ist eine Anlagefläche von 45d an der rechten Seite des Endstückendes 45b der Führungsplatte 45 so ausgebildet, dass sie einen Flächenkontakt mit einer Seitenfläche des Niedriganhebenockens 41 ausführt, die an seiner rechten Seite angeordnet ist. Hierbei wird die Führungsplatte 45 auch stabil an einer zweiten Position gehalten, die nach rechts bei dem vorbestimmten Winkel geneigt ist. Anders ausgedrückt werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Nocken 41 und 42 als erster und zweiter Stopper angewendet, die an Anlageflächen 45c, 45d an der Endstückseite der Führungsplatte 45 so anliegen, dass die Führungsplatte 45 gehalten wird.
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Bei einem derartigen Aufbau bewegt sich, wie dies durch eine durchgehende Linie in 5 gezeigt ist, in einem Fall, bei dem die Führungsplatte 45 an der ersten Position angeordnet ist, wenn der Schaltstift 51 mit einer rechten Seitenfläche der Führungsplatte 45 in Eingriff steht, der Schaltstift 51 relativ in der Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12 und der Nockeneinheit 4, und er bewegt sich außerdem zu der ersten Seite in der Richtung der Achse X entlang der Führungsplatte 45, d. h. er bewegt sich diagonal, wie dies durch einen Pfeil in der Zeichnung gezeigt ist.
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Zu diesem Zeitpunkt drückt, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschrieben ist, der Schaltstift 51 die Führungsplatte 45 von der rechten Seite zusammen mit der Drehung der Nockeneinheit 4. Hierbei lässt praktisch der Schaltstift 51 die Nockeinheit 4 nach links dadurch gleiten. Um hierbei von dem Niedriganhebenocken 41 zu dem Hochanhebenocken 42 zu schalten, indem die Nockeneinheit 4 als solche gleitet, gleitet die Nockeneinheit 4 lediglich um einen Abstand S (ein Maß in der Richtung der Achse X) zwischen diesen beiden Nocken 41 und 42.
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Das heißt, wie dies in 5 gezeigt ist, ein Relativbewegungsbetrag des Schaltstiftes 51 zu der rechten Seite (die zweite Seite in der Richtung der Achse X) an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 ist der Gleiche wie ein Abstand S zwischen den beiden Nocken 41 und 42. Daher soll, wie dies in 5 gezeigt ist, wenn ein Durchmesser des Schaltstiftes 51 mit D bezeichnet wird, ein Maß (eine Breite) in der Richtung der Achse X auf ungefähr S + D in der Richtung der Achse X an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 festgelegt sein, damit die Nockeneinheit 4 gleitet, um zu der Hochanhebeposition von der Niedriganhebeposition geschaltet zu werden, wie dies vorstehend beschrieben ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Arretiermechanismus 6 so vorgesehen, dass er eine Position (die Niedriganhebeposition, die Hochanhebeposition) der Nockeneinheit 4 zu dem Zeitpunkt hält, bei dem der Niedriganhebenocken 41 zu dem Hochanhebenocken 42 geschaltet wird oder umgekehrt. Das heißt zwei ringartige Nuten 43c, 43d sind Seite an Seite in der Nähe einer Mitte der Richtung der Achse X (die nach rechts und nach links weisende Richtung in den 4A, 4B) auf einer Innenumfangsfläche der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 ausgebildet, wie dies in den 4A und 4B gezeigt ist, und ein ringartiger Vorsprung 43e, der so ausgebildet ist, dass er zwischen ihnen verbleibt, ist im Allgemeinen an einer Mitte in der Richtung der Achse X angeordnet.
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Ein Arretierelement 61 ist an dem Außenumfang der Einlassnockenwelle 12 so zurückversetzbar angeordnet, dass es mit einer entsprechenden der ringartigen Nuten 43c, 43d zu dem Zeitpunkt in Eingriff steht, wenn die Nockeneinheit 4 an der Niedriganhebeposition oder der Hochanhebeposition angeordnet ist. Beispielsweise ist das Arretierelement 61 eine Arretierkugel. Das Arretierelement 61 ist in einem Loch 12a untergebracht, das eine kreisartige Querschnittsform hat und an einer Außenumfangsfläche der Einlassnockenwelle 12 offen ist, und es wird durch eine Schraubenfeder 62 nach außen gedrückt. Das heißt das Arretierelement 61 wird zu der Innenumfangsfläche der Hülse 43, die ihm gegenüberliegt, radial nach außen aus dem Loch 12a der Einlassnockenwelle 12 gedrückt.
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Hierbei steht, wenn die Nockeneinheit 4 an der Niedriganhebeposition (niedrige Anhebeposition) an der zweiten Seite in der Richtung der Achse X (die rechte Seite in 4A) angeordnet ist, wie dies in 4A gezeigt ist, das Arretierelement 61 mit der ringartigen Nut 43c so in Eingriff, dass die Position der Nockeneinheit 4 gehalten wird. Des Weiteren steht, wenn die Nockeneinheit 4 an der Hochanhebeposition (hohe Anhebeposition) an der ersten Seite in der Richtung der Achse X (die linke Seite in 4B) angeordnet ist, wie dies in 4B gezeigt ist, das Arretierelement 61 mit der ringartigen Nut 43d in Eingriff, um so die Position der Nockeneinheit 4 zu halten.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 5 ist das Basisende 45a der Führungsplatte 45 mit Armen 45e, 45f so versehen, dass es mit dem Schaltstift 51 in Eingriff steht, und die Führungsplatte 45 schwenkt, nachdem die Nockeneinheit 4 gleitet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Diese Arme 45e, 45f ragen nach links und nach rechts von dem Basisende 45a der Führungsplatte 45 jeweils vor und haben allmählich vertiefte gekrümmte Flächen, die zu jeweiligen Seitenflächen der Führungsplatte 45 fortlaufend sind. Eine Krümmung der vertieften gekrümmten Flächen ist im Allgemeinen die gleiche wie eine Krümmung der Außenumfangsfläche des Schaltstiftes 51.
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Nachdem der Schaltstift 51 mit der rechten Seitenfläche der Führungsplatte 45, die an der ersten Position angeordnet ist, in Eingriff gelangt ist und die Nockeneinheit 4 nach links gleitet, wie dies vorstehend beschrieben ist, gelangt der Schaltstift 51 mit dem rechten Arm 45f des Basisendes 45a der Führungsplatte 45 so in Eingriff, dass der rechte Arm 45f nach hinten (zu einer unteren Seite in 5) in einer Richtung gedrückt wird, in der die Nockeneinheit 4 dreht, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschrieben ist. Hierbei schwenkt die Führungsplatte 45 um die Spindel 46 des Basisendes 45a so, dass sie zu der zweiten Position geschaltet wird.
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Es ist hierbei zu beachten, dass, wenn die Führungsplatte 45 an der zweiten Position angeordnet ist, wie dies durch eine gestrichelte Linie in 5 gezeigt ist, der Schaltstift 51 mit der linken Seitenfläche der Führungsplatte 45 so in Eingriff gelangen kann, dass die Nockeneinheit 4 nach rechts gleitet, obgleich dies hier nicht gezeigt ist. Danach gelangt der Schaltstift 51 mit dem linken Arm 45e des Basisendes 45a der Führungsplatte 45 in Eingriff, um so den linken Arm 45e in 5 nach unten zu drücken. Dadurch schwenkt die Führungsplatte 45 so, dass sie zu der ersten Position geschaltet wird.
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Die Führungsplatte 45 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist außerdem mit einem Mechanismus zum Vorspannen der Führungsplatte 45 zu der ersten und der zweiten Position versehen, um wie vorstehend beschrieben geschaltet zu werden. Das heißt, wie dies an der oberen Seite in 7 dargestellt ist, in der ein Schnitt entlang einer Linie VII-VII von 5 gezeigt ist, ist das Basisende 45a der Führungsplatte 45 mit einem Vorsprung 45g versehen, der einen dreieckigen Querschnitt hat und zu der Außenumfangsfläche der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 (in 7 nach unten) vorwagt.
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Ein Endstück des Vorsprungs 45g ist auf einer Mittellinie der Führungsplatte 45 in seiner Längsrichtung angeordnet und hat eine erste und zweite geneigte Fläche 45g1 und 45g2 an jeweils der ersten Seite (die linke Seite in 7) und der zweiten Seite (die rechte Seite von 7) in einer Breitenrichtung der Führungsplatte 45. Wenn die Führungsplatte 45 zwischen der ersten und der zweiten Position geschaltet wird, wird ein Kugelelement 47, das zurückversetzbar an dem Außenumfang der Hülse 43 vorgesehen ist, gegen die erste geneigte Fläche 45g1 oder die zweite geneigte Fläche 45g2 des Vorsprungs 45g gedrückt.
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Darüber hinaus ist das Kugelelement 47 in einem Loch 43f untergebracht, das eine kreisartige Querschnittsform hat und an der Außenumfangsfläche der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 offen ist, und es wird durch eine Schraubenfeder 48 (ein Federelement) nach außen gedrückt. Wie dies an der oberen Seite von 7 gezeigt ist, drückt, wenn die Führungsplatte 45 näher zu der ersten Position (näher zu der rechten Seite in der Zeichnung) vorgespannt wird, das Kugelelement 47 die erste geneigte Fläche 45g1 (eine linke geneigte Fläche in der Zeichnung) des Vorsprungs 45g so, dass die Führungsplatte 45 zu der ersten Position vorgespannt wird.
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Umgekehrt herum drückt, wenn die Führungsplatte 45 näher zu der zweiten Position (näher zu der linken Seite in 7) vorgespannt wird, das Kugelelement 47 die zweite geneigte Fläche 45g2 (eine rechte geneigte Fläche in der Zeichnung) des Vorsprungs 45g so, dass die Führungsplatte 45 zu der zweiten Position vorgespannt wird, wie dies an der unteren Seite in 7 gezeigt ist. Wenn die Führungsplatte 45 eine Drückkraft aufnimmt, die von dem Kugelelement 47 zu der ersten geneigten Fläche 45g1 des Vorsprungs 45g aufgebracht wird, wird die Führungsplatte 45 zu der ersten Position vorgespannt. Des Weiteren wird, wenn die Führungsplatte 45 eine Drückkraft aufnimmt, die von dem Kugelelement 47 zu der zweiten geneigten Fläche 45g2 des Vorsprungs 45g aufgebracht wird, die Führungsplatte 45 zu der zweiten Position vorgespannt.
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Der Betrieb des Nockenschaltmechanismus ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. Zunächst sind während eines Betriebs des Verbrennungsmotors 1, wenn der Niedriganhebenocken 41 wie vorstehend beschrieben unter Bezugnahme auf 2 gewählt wird, ein Anhebebetrag und ein Arbeitswinkel des Einlassventils 10, das über den Schwenkarm 15 angetrieben wird, relativ gering. Zu diesem Zeitpunkt ist, wie dies in 5 gezeigt ist, die Führungsplatte 45 in der Nockeneinheit 4 an der ersten Position angeordnet, und ihre Endstückseite ist zu der ersten Seite (nachstehend ist diese als die linke Seite bezeichnet) in der Richtung der Achse X geneigt.
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Wenn der Aktuator 5 eingeschaltet wird, um zu dem Hochanhebenocken 42 in diesem Zustand zu schalten, wird der Schaltstift 51 so vorwärts bewegt, dass er mit einer Seitenfläche der Führungsplatte 45 an der zweiten Seite (die nachstehend als die rechte Seite bezeichnet ist) in der Richtung der Achse X in Eingriff gelangt, wie dies in 6A gezeigt ist. Genauer gesagt liegt das Endstückende des Schaltstifts 51 zuerst an der Einleitzone 43a an dem Außenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 an und bewegt sich allmählich nach vorn zusammen mit einer Drehung der Nockeneinheit 4, so dass der Schaltstift 51 sanft und gleichmäßig mit der Führungsplatte 45 in Eingriff gelangt.
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Wenn die Nockeneinheit 4 weiterdreht, gleitet der Schaltstift 51 an der rechten Seitenfläche der Führungsplatte 45, wie dies in den 6B bis 6C gezeigt ist, und dadurch drückt der Schaltstift 51 die Nockeneinheit 4 nach links in einer gleitenden Weise über die Führungsplatte 45. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich in dem Arretiermechanismus 6 der Nockeneinheit 4 das Arretierelement 61, das mit der ringartigen Nut 43c an der Innenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 (die Hülse 43) in Eingriff steht, über den ringartigen Vorsprung 43e, wie dies in 4A gezeigt ist, und bewegt sich dann zu der benachbarten ringartigen Nut 43d, wie dies in 4B gezeigt ist.
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Wenn die Nockeneinheit 4 zu der Hochanhebeposition als solches gleitet, wird der Schwenkarm 15 durch den Hochanhebenocken 42 heruntergedrückt, gegen den die Rolle 15a gedrückt wird. Als ein Ergebnis arbeitet das Einlassventil 10 bei einem hohen Anhebebetrag und einem hohen Arbeitswinkel. Es ist hierbei zu beachten, dass, während die Nockeneinheit 4 von der unteren Anhebeposition zu der hohen Anhebeposition gleitet, die Rolle 15a des Schwenkarms 15 gegen die Basiskreiszonen des Niedriganhebenockens 41 und des Hochanhebenockens 42 gedrückt wird.
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Des Weiteren gleitet, während die Nockeneinheit 4 von der Niedriganhebeposition zu der Hochanhebeposition gleitet, der Schaltstift 51 entlang der rechten Seitenfläche der Führungsplatte 45. Danach gelangt, wie dies in 6B gezeigt ist, der Schaltstift 51 in Eingriff mit dem rechten Arm 45f des Basisendes 45a der Führungsplatte 45, um so den rechten Arm 45f zu drücken. Hierbei schwenkt die Führungsplatte 45 um die Spindel 46 des Basisende 45a so, dass sie zu der zweiten Position geschaltet wird, wie dies in 6C gezeigt ist.
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Des Weiteren bewegt sich, wenn die Führungsplatte 45 von der ersten Position zu der zweiten Position geschaltet wird, der an dem Basisende 45a der Führungsplatte 45 vorgesehene Vorsprung 45g über das Kugelelement 47, wie dies in 7 gezeigt ist. Das heißt wenn die Führungsplatte 45 an der ersten Position angeordnet ist, drückt das Kugelelement 47 die erste geneigte Platte 45g1 des Vorsprungs 45g, wie dies in der oberen Seite von 7 gezeigt ist, so, dass die Führungsplatte 45 zu der ersten Position vorgespannt wird.
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Wenn die Führungsplatte 45 wie vorstehend beschrieben schwenkt, drückt der Vorsprung 45g das Kugelelement 47 entgegen einer Drückkraft der Schraubenfeder 48 nach unten, wie dies in dem mittleren Abschnitt von 7 gezeigt ist, und bewegt sich über das Kugelelement 47. Danach drückt, wenn die Führungsplatte 45 zu der zweiten Position geschaltet wird, das Kugelelement 47 die zweite geneigte Fläche 45g2 des Vorsprungs 45g, wie dies an der unteren Seite von 7 gezeigt ist, so dass die Führungsplatte 45 zu der zweiten Position vorgespannt wird.
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Nachdem die Führungsplatte 45 zu der zweiten Position geschaltet worden ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Schaltstift 51 von dem Arm 45f der Führungsplatte 45 entfernt, wie dies in 6C gezeigt ist, und dann von dem Basisende 45a der Führungsplatte 45 zusammen mit der Drehung der Nockeneinheit 4 entfernt. Wenn der Aktuator 5 zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet wird, wird der Schaltstift 51 in der Herausführzone 43b an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 allmählich zurückgedrückt und bewegt sich zurück zu einer Position, an der der Schaltstift 51 nicht mit der Führungsplatte 45 in Eingriff steht. Dann wird danach, bis der Aktuator 5 erneut eingeschaltet wird, um den Schaltstift 51 nach vorne zu bewegen, der Schaltstift 51 nicht mit der Führungsplatte 45 in Beeinträchtigung sein.
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Obgleich detaillierte Erläuterungen weggelassen sind, gelangt umgekehrt zu einem Fall, bei dem der Niedriganhebenocken 41 wie vorstehend beschrieben gewählt wird, wenn der Aktuator 5 in einem Zustand eingeschaltet wird, bei dem der Hochanhebenocken 42 gewählt ist, der sich vorwärts bewegende Schaltstift 51 in Eingriff mit der ersten Seite in der Richtung der Achse X der Führungsplatte 45, die an der zweiten Position angeordnet ist, und gleitet zu dem Basisende 45a. Hierbei gleitet die Nockeneinheit 4 von der Hochanhebeposition zu der Niedriganhebeposition an der zweiten Seite in der Richtung der Achse X. Somit wird der Niedriganhebenocken 41 erneut gewählt, so dass das Einlassventil 10 bei einem geringen Anhebebetrag und einem geringen Arbeitswinkel tätig ist.
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Gemäß dem variablen Ventilmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels, der vorstehen beschrieben ist, ist die Nockeneinheit 4, die den Niedriganhebenocken 41 und den Hochanhebenocken 42 hat, um die Einlassnockenwelle 12 herum vorgesehen, und der Schaltstift 51 gelangt mit der Führungsplatte 45, die an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4 vorgesehen ist, so in Eingriff, dass die Nockeneinheit 4 zu der ersten Seite oder der zweiten Seite in der Richtung der Achse X gleitet. Hierbei kann einer der beiden, d. h. der Niedriganhebenocken 41 oder der Hochanhebenocken 42, gewählt werden, um die Anhebecharakteristik des Einlassventils 10 zwischen einem Niedriganhebezustand und einem Hochanhebezustand zu ändern.
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Die Führungsplatte 45, mit der der Schaltstift 51 in Eingriff gelangt, schwenkt um ihr Basisende 45a, so dass die Führungsplatte 45 so geschaltet wird, dass sie zu entweder der ersten Seite oder der zweiten Seite in der Richtung der Achse X geneigt wird. Daher wird, wenn der Schaltstift 51 mit der Führungsplatte 45 so in Eingriff gelangt, dass die Nockeneinheit 4 in einer hin- und hergehenden Weise zu der ersten Seite und der zweiten Seite in der Richtung der Achse X gleitet, der Schaltstift 51 relativ hin- und herbewegt zu der zweiten Seite und der ersten Seite in der Richtung der Achse X an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4.
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Von diesem Punkt ist, wenn ein Gleitbetrag der Nockeneinheit 4 anhand S angegeben ist und ein Durchmesser des Schaltstiftes anhand D angegeben ist, wie dies in 5 gezeigt ist, eine Breite, bei der die Führungsplatte 45 an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4 schwenkt (ein Abstand zwischen dem Hochanhebenocken 42 an der ersten Seite und dem Niedriganhebenocken 41 an der zweiten Seite) im allgemeinen S + D, was kleiner ist als eine Breite (2 x S + D) einer Y-förmigen Führungsnut G (siehe 8). Dadurch wird eine kompakte Gestaltung der Nockeneinheit 4 erzielt.
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Im Übrigen unterscheidet sich eine Richtung, in der die Führungsplatte 45 geneigt ist, zwischen einem Zeitpunkt, bei dem die Nockeneinheit 4 zu der ersten Seite in der Richtung der Achse X bewegt wird, und einem Zeitpunkt, bei dem die Nockeneinheit 4 zu der zweiten Seite bewegt wird, die eine zu der vorstehend erläuterten Seite umgekehrte Seite ist. Demgemäß ist lediglich ein Schaltstift 51 erforderlich, der mit der Führungsplatte 45 in Eingriff gelangt. In dieser Hinsicht ist es möglich, eine Verringerung der Kosten zu erzielen im Vergleich zu einem Fall (der vorstehend unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschriebene zugehörige Stand der Technik), bei dem zwei Schaltstifte erforderlich sind, und selbst wenn die Führungsplatte 45 vorgesehen ist, führt dies nicht zu einer Zunahme der Kosten.
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Des Weiteren sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anlageflächen 45c und 45d an beiden Seiten des Endstückendes 45b der Führungsplatte 45 ausgebildet, und wenn eine von ihnen in Flächenkontakt mit der Seitenfläche des entsprechenden Nockens von dem Niedriganhebenocken 41 und dem Hochanhebenocken 42 gebracht wird, wird die Führungsplatte 45 stabil an einer entsprechenden Position aus der ersten Position und der zweiten Position gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird der Vorsprung 45g des Basisendes 45a der Führungsplatte 45 durch das Kugelelement 47 so gedrückt, dass die Führungsplatte 45 zu der entsprechenden Position, d. h. der ersten Position oder der zweiten Position, vorgespannt wird.
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Da die Führungsplatte 45 an der ersten Position oder der zweiten Position als solche stabil gehalten werden kann, ist es möglich, zu verhindern, dass die Führungsplatte 45 aufgrund eines Stoßes zu dem Zeitpunkt, bei dem der Schaltstift 51 mit der Führungsplatte 45 in Eingriff gelangt, springt oder schwingt (Vibration). Des Weiteren ist es ebenfalls möglich, zu verhindern, dass eine übermäßige Kraft auf die Führungsplatte 45 und den Schaltstift 51 aufgebracht wird.
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Des Weiteren ist an der ersten und der zweiten Position die Führungsplatte 45 bei einem vorbestimmten Winkel, wie beispielsweise 25 ° bis 45 °, in einer Richtung (die nach oben und nach unten weisende Richtung in 5), die senkrecht zu der Achse X ist, an der Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 geneigt. Das heißt, da der Neigungswinkel nicht groß ist, ist eine Reibungskraft ebenfalls gering, die dann verursacht wird, wenn der Schaltstift 51, der mit der Seitenfläche der Führungsplatte 45 in Eingriff steht, entlang der Seitenfläche der Seitenfläche der Führungsplatte 45 zusammen mit einer Drehung der Nockeneinheit 4 gleitet.
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Andere Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den im vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel beschriebenen Aufbau beschränkt. Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Beispiel, und der Aufbau, der Zweck und dergleichen der vorliegenden Erfindung unterliegen keine Einschränkungen. Beispielsweise ist in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Führungsplatte 45 um eine Mitte in der Richtung der Achse X an dem Außenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Führungsplatte 45 kann an einer Seite angeordnet sein, die näher zu einem Ende an der ersten Seite oder der zweiten Seite ist.
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Des Weiteren ist in dem vorstehenden dargelegten Ausführungsbeispiel die Führungsplatte 45 an dem Außenumfang der Hülse 43 angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Führungsplatte 45 kann an einem Außenumfang eines anderen zylindrischen Elementes außer der Hülse 43 angeordnet sein, und das zylindrische Element kann mit einem Ende der Hülse 43 an der ersten Seite oder der zweiten Seite verbunden sein. In diesem Fall ist die Nockeneinheit 4 so gebildet, dass sie das zylindrische Element zusätzlich zu dem Niedriganhebenocken 41, dem Hochanhebenocken 42 und der Hülse 43 hat.
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Des Weiteren werden in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die Anlageflächen 45c, 45d an beiden Seiten des Endstückendes 45b der Führungsplatte 45 jeweils in Kontakt mit einem entsprechenden Nocken, d. h. dem Hochanhebenocken 42 oder dem Niedriganhebenocken 41, so gebracht, dass die Führungsplatte 45 an einer entsprechenden Position, d. h. der ersten oder zweiten Position, gehalten wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können, anstatt dass die Nocken 41, 42 als erster und zweiter Stopper angewendet werden, Vorsprungsabschnitte an der Außenumfangsfläche der Hülse 43 als der erste und der zweite Stopper vorgesehen sein.
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Darüber hinaus behandelt das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel einen Nockenschaltmechanismus, der die Anhebecharakteristik des Einlassventils 10 in einem Ventilsystem der DOHC-Art des Verbrennungsmotors 1 ändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Nockenschaltmechanismus zum Ändern einer Anhebecharakteristik des Auslassventils 11 angewendet werden. Darüber hinaus ist das Ventilsystem nicht auf das Ventilsystem der DOHC-Art beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Ventilsystem der SOHC-Art angewendet werden.
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In der vorliegenden Erfindung kann eine Nockeneinheit so aufgebaut werden, dass sie in einem variablen Ventilmechanismus der Nockenschaltart kompakt ist. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung hochgradig effektiv, wenn sie bei einem Verbrennungsmotor angewendet wird, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
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Der variable Ventilmechanismus hat eine Nockenwelle 12, eine Nockeneinheit 4, einen Führungsabschnitt und einen Schaltstift 51. Der Führungsabschnitt hat eine Führungsplatte 45, die an einem Außenumfang einer Nockeneinheit 4 vorgesehen ist, einen ersten Stopper und einen zweiten Stopper. Die Führungsplatte 45 ist an dem ersten Abschnitt 45a so drehbar gestützt, dass ein zweiter Abschnitt 45b der Führungsplatte 45 zu einer ersten Seite oder einer zweiten Seite geneigt ist. Der erste und der zweite Stopper liegen jeweils an dem zweiten Abschnitt 45b von der ersten Seite und der zweiten Seite so an, dass der zweite Abschnitt 45b an einer ersten Position und an einer zweiten Position jeweils gehalten wird. Der erste Abschnitt 45a hat zwei Arme 45e, 45f, die zu der ersten Seite und der zweiten Seite vorragen. Die beiden Arme sind so aufgebaut, dass sie die Führungsplatte 45 schwenken.
