DE10249187A1

DE10249187A1 - Unterstützungsvorrichtung und -verfahren für einen variablen Ventilmechanismus

Info

Publication number: DE10249187A1
Application number: DE10249187A
Authority: DE
Inventors: Ken Asakura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: US6742483B2; JP3826760B2; JP2003129810A; US20030075126A1; DE10249187B4

Abstract

Eine Ausgabe von jeder Ausgabestange 103a wird über eine entsprechende Walze 102k in eine Unterstützungskraft umgewandelt, während eine äußere Umfangsfläche jeder sich mit einer Steuerwelle 132 bewegenden Walze 102k als eine Umwandlungsebene dient. Diese Ausgabe wird auf die Steuerwelle 132 aufgebracht. Da die Steuerwelle 132 in einer solchen Richtung bewegt wird, dass die Ventilhubbeträge der Einlassventile erhöht werden, kann somit die Unterstützungskraft dementsprechend erhöht werden. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf die Steuerwelle 132 aufgebracht werden, die der Schubkraft entgegenwirken kann. Als ein Ergebnis besteht keine Besorgnis, dass ein minimaler Hydraulikfluiddruck auf der Seite eines größeren Ventilhubbetrags nicht sichergestellt wird oder das sich Reaktionseigenschaften der Bewegungen der Steuerwelle 132 verschlechtern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterstützungsvorrichtung und -verfahren für einen variablen Ventilmechanismus. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Unterstützungsvorrichtung zum Aufbringen einer Unterstützungskraft, die gegen eine in einer Steuerwelle erzeugten Schubkraft wirkt, auf einen variablen Ventilmechanismus, der Ventilhubbeträge ermöglicht, die sich auf so eine Weise kontinuierlich verändern, dass sie durch axiale Bewegung der Steuerwelle mit einer Axialstellung der Steuerwelle gekoppelt sind.

Aus dem Stand der Technik ist ein variabler Ventilmechanismus bekannt, in dem eine Nockenwelle mit dreidimensionalen Nocken, deren Nockennasen (Flächen) in Bezug auf die Höhe entlang einer Axialrichtung kontinuierlich zunehmen, in der Axialrichtung bewegt wird, um so die Ventilhubbeträge der Einlassventile einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit ihrem Betriebszustand kontinuierlich einzustellen (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-54814).

In einem variablen Ventilmechanismus, in dem eine Nockenwelle so axial bewegt wird, dass die Ventilhubbeträge sich kontinuierlich ändern können, wird eine Schubkraft in einer solchen Richtung erzeugt, dass die Ventilhubbeträge aufgrund einer Neigung der Nockenflächen der dreidimensionalen Nocken in Achsrichtung reduziert werden. Überdies werden, wenn die Ventilhubbeträge erhöht werden, Federauslenkungen von Ventilfedern erhöht, was zu einer kontinuierlichen Erhöhung ihrer Rückstellkräfte führt. Als ein Ergebnis wird die vorgenannte Schubkraft ebenso erhöht.

In dem Fall, in dem ein solcher variabler Ventilmechanismus verwendet wird, um die Einlassluftmenge in einer Brennkraftmaschine durch Einstellen der Ventilhubbeträge von Einlassventilen anstelle durch Einstellen eines Drosselventils verwendet wird, ist ein Stellglied zur Axialbewegung einer Nockenwelle erforderlich, um gute Reaktionseigenschaften zu haben. Insbesondere in dem Fall, in dem ein hydraulisches Stellglied zum Erreichen guter Reaktionseigenschaften verwendet wird, ist es erforderlich, die Durchflussrate eines hydraulischen Fluids durch Verringerung der Kolbendurchmesser zu verringern. Wenn jedoch die Kolbendurchmesser verringert werden, kann die Stellgliedausgabe nicht für ein Erhöhen der vorgenannten Schubkraft angepasst werden, was dazu führen kann, dass ein minimaler hydraulischer Fluiddruck nicht erzeugt wird oder dass sich die Reaktionseigenschaften verschlechtern.

In Hinsicht auf diese Probleme kann es naheliegend sein, eine Unterstützungsfeder zum Unterstützen des Betriebs des Stellglieds durch Erzeugen einer gegen die vorgenannte Schubkraft wirkende Unterstützungskraft vorzusehen. Wie dies jedoch vorstehend beschrieben ist, wird die Rückstellkraft der Unterstützungsfeder verringert, wenn die Nockenwelle auf die Seite für großen Hub geschoben ist, während die Schubkraft im Verhältnis zu einem Anstieg der Ventilhubbeträge erhöht wird. Daher ist diese Rückstellkraft als eine Unterstützungskraft unzulänglich.

Ein solches Problem tritt auch in anderen variablen Ventilmechanismusbauweisen auf, in denen Ventilhubbeträge aufgrund von Axialbewegungen einer Steuerwelle kontinuierlich geändert werden können, ebenso wie in einem variablen Ventilmechanismus, der dreidimensionale Nocken verwendet.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Unterstützungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist eine geeignete Unterstützungskraft auf einen variablen Ventilmechanismus aufzubringen, der ermöglicht, dass sich Ventilhubbeträge mit Änderungen einer Axialstellung einer Steuerwelle auf Grund von Axialbewegung der Steuerwelle kontinuierlich ändern.

Um die vorgenannten und/oder andere Aufgaben zu lösen, weist eine Unterstützungsvorrichtung zum Aufbringen einer Unterstützungskraft zum Entgegenwirken gegen eine in einem variablen Ventilmechanismus erzeugte Schubkraft gemäß einem Aspekt der Erfindung folgendes auf: Ventile, die in dem variablen Ventilmechanismus angeordnet sind, eine Steuerwelle die es gestatten, dass sich die Ventilhubbeträge der Ventile auf Grund von Änderungen einer axialen Stellung der Steuerwelle ändern, wobei die Steuerwelle die Schubkraft von den Ventilen empfängt, und einen Unterstützungskraftaufbringabschnitt zum Erzeugen und Aufbringen der Unterstützungskraft auf der Grundlage einer Rückstellkraft eines elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks und zum Erhöhen der Unterstützungskraft, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf eine Seite für großen Hub verschoben ist.

Dieser Aufbau ermöglicht eine auf den variablen Ventilmechanismus aufzubringende, geeignete Unterstützungskraft, die in der Lage ist, einer Schubkraft entgegenzuwirken, die erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite für großen Hub verschoben ist.

Die Erfindung wird mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das den Gesamtaufbau einer Kraftmaschine zeigt, die mit einer Unterstützungsvorrichtung und einem variablen Ventilmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und mit einem Steuersystem für die Kraftmaschine ausgestattet ist;
Fig. 2 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines Zylinderkopfabschnitts der Kraftmaschine ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Innenaufbaus eines Gleitstellglieds gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 4 ebenfalls eine Schnittansicht des inneren Aufbaus des Gleitstellglieds ist;
Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Kolbenkörpers des ersten Ausführungsbeispiels ist;
Fig. 6 ebenfalls eine Perspektivansicht des Kolbenkörpers ist;
Fig. 7A bis 7C beispielhafte Ansichten eines Unterstützungsvorgangs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das zeigt, wie sich eine Schubkraft Fs und eine Unterstützungskraft Fa zu einer Bewegungsstrecke einer Steuerwelle verhalten;
Fig. 9 eine Perspektivansicht des Aufbaus eines Zwischenantriebsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 10 ebenso eine Teilschnittansicht des inneren Aufbaus des Zwischenantriebsmechanismus zeigt;
Fig. 11A bis 11C erklärende Ansichten der Formen einer Steuerwelle und eines Stützrohrs des zwischenliegenden Antriebsmechanismus sind;
Fig. 12A bis 12B erläuternde Ansichten der Ventilhubbetrageinstellfunktion des Zwischenantriebsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind;
Fig. 13A bis 13B erläuternde Ansichten einer Ventilhubbetrageinstellfunktion des Zwischenantriebmechanismus sind;
Fig. 14A bis 14B erläuternde Ansichten einer Ventilhubbetrageinstellfunktion des Zwischenantriebsmechanismus sind;
Fig. 15 ein Schaubild ist, das zeigt, wie sich der durch den Zwischenantriebsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erreichte Ventilhubbetrag ändert;
Fig. 16 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines variablen Ventilmechanismus und einer Unterstützungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 17 eine erläuternde Ansicht der Funktionen des variablen Ventilmechanismus und der Unterstützungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 18 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines modifizierten Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels zeigt; und
Fig. 19 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines modifizierten Beispiels des zweiten Anwendungsbeispiels zeigt.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (im weiteren Verlauf als "Kraftmaschine" bezeichnet) 2 als eine mit einer Unterstützungsvorrichtung und einem variablen Ventilmechanismus ausgestatteten Brennkraftmaschine, auf die die vorgenannte Erfindung angewandt wird und eines Steuersystems für die Kraftmaschine 2.
Die Kraftmaschine 2 ist in einem Fahrzeug als eine Antriebsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs installiert. Die Kraftmaschine 2 hat einen Zylinderblock 4, Kolben (nicht gezeigt), einen an dem Zylinderblock 4 montierten Zylinderkopf 8 und dgl. Eine Vielzahl von Zylindern sind in dem Zylinderblock 4 ausgebildet. Beispielsweise sind in diesem Fall vier Zylinder 2a in dem Zylinderblock 4 ausgebildet. Jeder Zylinder 2a hat einen entsprechenden Brennraum 10, der durch den Zylinderblock 4 definiert ist, einen entsprechenden Kolben und den Zylinderkopf 8. In jedem Brennraum 10 sind vier Ventile, nämlich ein entsprechendes erstes Einlassventil 12a, ein entsprechendes zweites Einlassventil 12b, ein entsprechendes erstes Auslassventil 16a und ein entsprechendes des zweites Auslassventil 16b angeordnet. Jedes erste Auslassventil 12a öffnet und schließt einen entsprechenden ersten Einlassdurchlass 14a. Jedes zweite Einlassventil 12b öffnet und schließt einen entsprechenden zweiten Einlassdurchlass 14b. Jedes erste Auslassventil 16a öffnet und schließt einen entsprechenden ersten Auslassdurchlass 18a. Jedes zweite Auslassventil 16b öffnet und schließt einen entsprechenden zweiten Auslassdurchlass 18b.
Der erste Einlassdurchlass 14a und der zweite Einlassdurchlass 14b jedes Zylinders 2a ist über eine entsprechende in einem Einlasskrümmer 30 ausgebildete Einlassleitung 30a mit einem Zwischenbehälter 32 verbunden. In jeder Einlassleitung 30a ist ein entsprechender Kraftstoffinjektor 34 angeordnet, der es ermöglicht, Kraftstoff in den entsprechenden ersten Einlassdurchlass 14a und den entsprechenden zweiten Einlassdurchlass 14b einzuspritzen.
Der Zwischenbehälter 32 ist über einen Einlasskanal 40 an einen Luftfilter 42 gekoppelt. Es ist hierbei anzumerken, dass kein Drosselventil in dem Einlasskanal 40 angeordnet ist. Eine Betätigung eines Gaspedals 74 und eine Einlassluftmengensteuerung entsprechend einer Kraftmaschinendrehzahl NE während einer Leerlaufsteuerung werden durch Einstellen von Ventilhubbeträgen der ersten Einlassventile 12a und der zweiten Einlassventile 12b durchgeführt.
Hubbewegungen der Einlassnocken 45a an einer Einlassnockenwelle 45 werden über einen entsprechenden, später beschriebenen, Zwischenantriebsmechanismus 120 übertragen, der in dem Zylinderkopf 8 angeordnet ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wodurch ermöglicht ist, die Einlassventile 12a, 12b anzutreiben. Bei dieser Übertragung wird ein Hubübertragungszustand über den Zwischenantriebsmechanismus 120 durch eine Funktion eines später beschriebenen Gleitstellglied 100 eingestellt, wodurch die Ventilhubbeträge eingestellt werden. Die Einlassnockenwelle 45ist mit einer Drehung einer Kurbelwelle 49 der Kraftmaschine 2 über eine Synchronkette 47 und ein Synchronritzel gekoppelt (das durch ein Synchronzahnrad oder eine Synchronriemenscheibe ersetzt werden kann), die an einem Ende der Einlassnockenwelle 45 angeordnet sind.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist wird jedes erste Auslassventil 16a zum Öffnen und Schließen eines entsprechenden ersten Auslassdurchlasses 18a eines entsprechenden Zylinders 2a und jedes zweite Auslassventil 16b zum Öffnen und Schließen eines entsprechenden zweiten Auslassdurchlasses 18b eines entsprechenden Zylinders 2a durch Drehung der Auslassnocken 46a (Fig. 2) an einer Auslassnockenwelle 46 (Fig. 2) als Ergebnis einer Drehung der Kraftmaschine 2 um einen gewissen Ventilhubbetrag geöffnet und geschlossen. Der erste Auslassdurchlass 18a und der zweite Auslassdurchlass 18b eines jeden Zylinders 2a sind an einen Auslasskrümmer 48 gekoppelt. Somit wird Abgas über einen Katalysator 50 nach außen abgeführt.
Eine elektronische Steuereinheit (im weiteren Verlauf als die ECU bezeichnet) 60 besteht aus einem Digitalcomputer und hat Komponenten, wie z. B. eine CPU, einen ROM, einen RAM, verschiedene Treiberschaltungen, Eingabeanschlüsse und Ausgabeanschlüsse, die über einen bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind.
Verschiedene Ausgabespannungen und verschiedene Impulse werden zu den Eingabeanschlüssen der ECU 60 eingegeben. Die verschiedenen Ausgabespannungen beinhalten eine Ausgabespannung, die zu einem Niederdrückbetrag des Gaspedals 74 als eine Ausgabe von einem Gaspedalöffnungssensor 46 (in weitern Verlauf als ein "Gaspedalöffnung ACCP" bezeichnet werden) proportional ist, einer Ausgabespannung als eine Ausgabe von einem Einlassluftmengensensor 84, die einer Menge GA von durch den Einlasskanal 40 hindurch strömender Einlassluft entspricht, eine Ausgabespannung als eine Ausgabe von einem Kühlmitteltemperatursensor 86, die einer Kühlmitteltemperatur THW der Kraftmaschine 2 entspricht, der in dem Zylinderblock 4 der Kraftmaschine 2 angeordnet ist, einer Ausgabespannung die einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als eine Ausgabe von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 88 entspricht, der in dem Auslasskrümmer 48 angeordnet ist und eine Ausgabespannung entsprechend einer Axialverschiebung, die als eine Ausgabe von einem Wellenpositionssensor 90 zum Ermitteln einer Axialbewegungsstrecke einer später beschriebenen, durch das Gleitstellglied 100 bewegten Steuerwelle 132.
Die verschieden Impulse beinhalten einen Impuls, der durch einen Kurbelwinkelsensor 82 jedes Mal dann ausgegeben wird, wenn sich die Kurbelwelle um 30 Grad dreht und einen Impuls, der von einem Nockenwinkelsensor 92 zum Ermitteln von Nockenwinkeln der Einlassnocken 45a zum Antreiben der Einlassventile 12a, 12b über den Zwischenantriebsmechanismus 120 ausgegeben wird.
Die ECU 60 berechnet einen gegenwärtigen Kurbelwinkel auf der Grundlage eines von dem Kurbelwinkelsensors 82 ausgegebenen Impulses und eines Impulses des Nockenwinkelsensor 92 und berechnet eine Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage einer Frequenz, mit der die Impulse von dem Kurbelwinkelsensor 82 ausgegeben werden.
Obwohl zusätzlich zu den vorstehenden Ausgabespannungen und Impulsen verschiedene Signale in die Eingabeanschlüsse der ECU 60 eingegeben werden, sind diese nicht in den Zeichnungen gezeigt, da sie zum Erläutern des ersten Ausführungsbeispiels nicht von Bedeutung sind.
Jeder Ausgabeanschluss der ECU 60 ist an einen entsprechenden Kraftstoffinjektor 34 über eine entsprechende Treiberschaltung angeschlossen. Die ECU 60 führt eine Öffnungssteuerung des Kraftstoffinjektors 34 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine 2 durch und führt somit eine Kraftstoffeinspritzungszeitgebungssteuerung und eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung durch. Überdies ist einer der Ausgabeanschlüsse der ECU 60 an ein Ölsteuerventil (im weitern Verlauf als das "OC- Ventil") 104 über eine entsprechende Treiberschaltung angeschlossen. Die ECU 60 steuert das Gleitstellglied 100 über eine Hydrauliksteuerung durch das OC-Ventil 104 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine 2, wie z. B. einer erforderlichen Einlassluftmenge.
Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils einen Schnitt des inneren Aufbaus des Gleitstellglieds 100. Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht (entlang einer Linie B-B aus Fig. 4), betrachtet von einer Stelle vor dem Gleitstellglied 100. Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht (entlang einer Linie A-A aus Fig. 3), betrachtet von einer Stelle an der rechten Seite des Gleitstellglieds 100. Das Gleitstellglied 100 hat einen zylindrischen Raum innerhalb eines Gehäuses 100a. Der zylindrische Raum ist so ausgebildet, dass er mit der Steuerwelle 132 koaxial ist. Bei diesem Raum ist der Durchmesser an der Seite der Steuerwelle 132 geringfügig verringert. Ein Kolbenkörper 102 ist axial beweglich in dem Raum angeordnet. Wie dies in Perspektivansichten von Fig. 5 und 6 gezeigt ist, hat der Kolbenkörper 102 einen Kolbenabschnitt 102a und einen Unterstützungswalzenabschnitt 102b. Der Kolbenabschnitt 102a und der Unterstützungswalzenabschnitt 102b sind über einen Verbindungsabschnitt 102c einstückig ausgebildet.
Der Kolbenabschnitt 102a hat die Form einer Kreisplatte. Eine Dichtungsnut 102e zum Aufnehmen eines Dichtungsrings 102d zur Öldichtung ist an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbenabschnitts 102a ausgebildet. Ein Vorderende der Steuerwelle 132 ist in ein in der Mitte des Kolbenabschnitts 102a ausgebildetes Passloch 102f eingepasst. Die Steuerwelle 132 ist durch eine Befestigungsschraube 102a, die von der rechten Seite aus Fig. 3 durch ein den Kolbenkörper 102 axial durchdringendes Schraubendurchgangsloch 102g hindurch dringt, an dem Kolbenkörper 102 befestigt. Als ein Ergebnis ist die Steuerwelle 132 so gestaltet, dass sie mit dem Kolbenkörper 102 zusammen axial beweglich ist.
Der Kolbenabschnitt 102a ist an der kleindurchmessrigen Seite (in den Zeichnungen an der linken Seite) in dem zylindrischen Raum angeordnet. Daher ist der zylindrische Raum in zwei Druckkammern 101a, 102b aufgeteilt. Die ECU 60 passt die Zufuhr und Freigabe eines Hydraulikdrucks für die beiden Druckkammern 101a, 101b über das vorgenannte OC-Ventil 104 an, wodurch sich der gesamte Kolbenkörper 102 axial bewegt und eine Axialstellung der Steuerwelle 132 einstellt. Das OC-Ventil 104 ist ein Vierwegeumschaltventil mit drei Stellungen der elektromagnetischen Solenoidbauart. Wenn das elektromagnetische Solenoid einen entmagnetisierten Zustand annimmt (im weiteren "Antriebszustand mit kleinem Hub"), wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wird das hydraulische Fluid in der ersten Druckkammer 101a über einen Auslassdurchlass 107 zu einem Ölbehälter 108 zurückgeführt. Ein Hochdruckhydraulikfluid wird von einer Ölpumpe P zu der zweiten Druckkammer 101b über einen Zuführdurchlass 106 zugeführt. Daher wird die Steuerwelle 132 in einer durch L in Fig. 3 angezeigten Richtung bewegt, wodurch es möglich wird, Ventilbetriebswinkel und Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b durch die Funktion des Zwischenantriebsmechanismus 120 zu verringern.
Wenn sich das elektromagnetische Solenoid in einem 100%ig erregtem Zustand befindet (im weiteren Verlauf als "Antriebszustand mit großen Hub"), wird Hydraulikfluid von der Ölpumpe P zu der ersten Druckkammer 101a über den Zuführdurchlass 106 zugeführt. Hydraulikfluid in der zweiten Druckkammer 101b wird über den Auslassdurchlass 107 zu dem Ölbehälter 108 rückgeführt. Daher wird die Steuerwelle 132 in einer durch H in Fig. 3 angezeigten Richtung bewegt, wodurch es möglich wird, die Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b durch die Funktion des Zwischenantriebsmechanismus 120 zu erhöhen.
Wenn überdies die Zufuhr von Elektrizität zu dem elektromagnetischen Solenoid so gesteuert wird, dass ein Zwischenzustand erreicht wird (im weiteren Verlauf als ein "neutraler Zustand" bezeichnet), sind die Druckkammern 101a, 101b gedichtet und weder mit dem Zuführdurchlass 106 noch mit dem Auslassdurchlass 107 verbunden. Daher werden Axialbewegungen der Steuerwelle 132 gestoppt, wodurch es möglich wird, die Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b beizubehalten.
Nun wird der Unterstützungswalzenabschnitt 102b beschrieben. Ein in einer zu der Axialrichtung senkrecht stehenden Richtung durchdringender Raum 102i ist in einem Körper des Unterstützungswalzenabschnitt 102b ausgebildet. Zwei den Raum 102i durchdringende Wellenabschnitte 102j sind symmetrisch zueinander beidseitig der Befestigungsschraube 102h angeordnet. Achsen "as" (Fig. 5) der beiden Wellenabschnitte 102j sind parallel zu einer virtuellen Ebene (PS) angeordnet, die zu einer Achse der Steuerwelle 132 senkrecht ist. Jede Walze 102k ist frei drehbar an einem entsprechenden Schaftabschnitt 102j angebracht.
Einer von zwei Schiebeabschnitte 103 ist in dem Gehäuse 100a auf so eine Weise angeordnet, dass er einer entsprechenden der beiden Walzen 102k zugewandt ist. Jeder Schiebeabschnitt 103 hat eine Ausgabestange 103a, ein Achslager 103b, um die Ausgabestange 103a axial beweglich zu stützen und eine Feder 103c, um die Ausgabestange 103a in Richtung des Kolbenkörpers 102 vorzuspannen.
Die Richtung, in der die Ausgabestange 103a vorgespannt wird, ist senkrecht zu der Achse der Steuerwelle 132. Obwohl außerdem die Richtung, in der die Ausgabestange 103a vorgespannt wird, zu einer gedachten Ebene (QS) parallel ist, die zu den Achsen "as" der Walzen 102k senkrecht ist, hat die Ausgabestange 103a einen Versatz doff von den Achsen "as" (Fig. 3) zu der Steuerwelle 132. Dementsprechend, wie dies in Fig. 7A gezeigt ist, wird ein Druck Fo1 schräg zu einer äußeren Umfangsfläche der Walze 102k von einem Vorderendabschnitt 103d der Ausgabestange 103a aufgebracht. Somit wird eine Radialkraft Fr1 auf den Wellenabschnitt 102j aufgebracht. Als ein Ergebnis wird eine Axialkraft Fa1 von der Ausgabestange 103a auf den Kolbenkörper 102 aufgebracht. Das heißt, der Druck Fo1 der Ausgabestange 103a wird in die Axialkraft Fa1 umgewandelt, wobei die zylindrische äußere Umfangsfläche der Walze 102k als eine Umwandlungsebene dient. Die Kraft Fa1 wird in der H-Richtung aufgebracht und wirkt als eine Unterstützungskraft, die einer durch den später beschriebenen Zwischenantriebsmechanismus 120 in der L-Richtung erzeugten Längskraft entgegenwirkt. Fig. 7A zeigt einen Zustand, in dem sich der Körper 102 an einer kritischen Stellung in der L-Richtung befindet und der Versatz doff ist ein minimaler Versatzabstand doff1.
Wenn der Kolbenkörper 102 durch Einstellen der Hydraulikdrücke in den Hydraulikkammern 101a, 102b durch die ECU 60 auf Grundlage eines OC-Ventil-Signals in der H-Richtung bewegt wird, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist, wird der Versatz doff zu einem Zwischenversatzabstand doff2. Daher wird ein Druck Fo2 von dem Vorderendabschnitt 103d der Ausgabestange 103a in einer stärker geneigten Richtung auf die äußere zylindrische Umfangsfläche der Walze 102k aufgebracht. Daher wird eine Radialkraft Fr2 auf den Wellenabschnitt 102j aufgebracht. Als ein Ergebnis wird eine Unterstützungskraft Fa2 (> Fa1) auf den Kolbenkörper 102 aufgebracht.
Wenn überdies der Kolbenkörper 102 in der H-Richtung in eine kritische Stellung bewegt wird, wie dies in Fig. 7C gezeigt ist, ist der Versatz doff ein maximaler Versatzabstand doff3. Daher wird ein Druck Fo3 von dem Führungsabschnitt 103d der Ausgabestange 103a in einer am stärksten geneigten Richtung auf die äußere zylindrische Umfangsfläche der Walze 102k aufgebracht. Daher wird eine Radialkraft Fr3 auf den Wellenabschnitt 102j aufgebracht. Als ein Ergebnis wird eine maximale Unterstützungskraft Fa3 (> Fa2) auf den Kolbenkörper 102 aufgebracht.
Eine durchgezogene Linie in Fig. 8 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Unterstützungskraft Fa und einer Bewegungsstrecke der Steuerwelle 132 in der H-Richtung, die tatsächlich auf Grundlage des vorgenannten Verhältnisses bemessen wurde. Das heißt, wenn die Bewegungsstrecke der Steuerwelle 132 in der H-Richtung "0(mm)" ist (an der kritischen Stellung in der L-Richtung), nimmt die Unterstützungskraft Fa einen Minimalwert an, der nahezu 0 (kgf) ist. Die Unterstützungskraft Fa steigt an, wenn sich die Steuerwelle 132 in der H-Richtung bewegt. Die Unterstützungskraft Fa nimmt einen Maximalwert an der kritischen Stellung in der H-Richtung an. Eine Linie mit abwechselnd kurzen und langen Strichen in Fig. 8 zeigt eine (in der entgegengesetzten Richtung aufgebrachte) Schubkraft Fs an, die durch die später beschriebene Zwischenantriebsvorrichtung 120 erzeugt wird. Die Unterstützungskraft Fa wird so eingestellt, dass sie im wesentlichen gleich zu dem Absolutbetrag der Schubkraft Fs wird. So ein aufsteigendes Muster der Unterstützungskraft Fa kann auf geeignete Weise durch die Form des Führungsendabschnitts 103d der Ausgabestange 103a, den Durchmesser der Walze 102a und den Anfangsversatz doff1 eingestellt werden. Obwohl sich das ansteigende Muster der durch den Zwischenantriebsmechanismus 120 erzeugten Schubkraft Fs in Abhängigkeit der Drehzahl der Kraftmaschine 2 geringfügig ändert, ist es angebracht, das ansteigende Muster der Unterstützungskraft Fa beispielsweise für eine Schubkraft Fs bei einer durchschnittlichen Kraftmaschinendrehzahl, einer Schubkraft Fs bei einer Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl, oder einer Schubkraft Fs bei einer Maximalgeschwindigkeitsdrehzahl anzupassen.
Nun wird der Zwischenantriebsmechanismus 120 beschrieben. Fig. 9 ist eine Perspektivansicht des Zwischenantriebsmechanismus 120. Der Zwischenantriebsmechanismus 120 hat einen in der Mitte der Zeichnung angeordneten Welleneingangsabschnitt 122, eine an der linken Seite der Zeichnung angeordnete ersten Kippnocken 124 (entsprechend einem "Wellenausgangsabschnitt") und einen an der rechten Seite in der Zeichnung angeordnete zweiten Kippnocken 126 (entsprechend einem "Wellenausgabeabschnitt"). Ein Gehäuse 122a des Welleneingangsabschnitts 122 und Gehäuse 124a, 126a der Kippnocken 124, 126 haben eine zylindrische Form und sind in Bezug auf ihren äußeren Durchmesser gleich.
Fig. 10 ist eine Perspektivansicht der Gehäuse 122a, 124a, 126a, die horizontal aufgeschnitten sind. Es ist dabei anzumerken, dass ein sich axial erstreckender Raum in dem Gehäuse 122a des Welleneingangsabschnitts 122 ausgebildet ist und das an einer inneren Umfangsfläche des Raums ein Schraubkeil 122b ausgebildet ist, der sich wie ein Rechtsgewinde axial windet. Ferner sind zwei Arme 122c, 122d so ausgebildet, dass sie von einer äußeren Umfangsfläche parallel zueinander vorstehen. Eine Welle 122e wird zwischen den Vorderenden der Arme 122c, 122d eingehängt. Die Welle 122e ist parallel zu einer Achse des Gehäuses 122a. Eine Walze 122f ist drehbar an die Welle 122e befestigt.
Ein sich axial erstreckender Raum ist in dem Gehäuse 124a des ersten Kippnocken 124 ausgebildet und ein Schraubkeil 124b, der sich wie ein linksdrehendes Gewinde axial windet ist in einer inneren Umfangsfläche des inneren Raums ausgebildet. Ein ringförmiger Lagerabschnitt 124c, der ein mittiges Loch mit einem verringerten Durchmesser hat, deckt ein linkes Ende des inneren Raums ab. Eine im wesentlichen dreieckige Nase 124d ist so ausgebildet, dass sie von einer äußeren Umfangsfläche vorsteht. Eine Seite der Nase 124d bildet eine konkav gekrümmte Nockenfläche 124a.
Ein sich axial erstreckender Raum ist in dem Gehäuse 126a des zweiten Kippnocken 126 ausgebildet und ein Schraubkeil 126b, der sich wie ein linksdrehendes Gewinde axial windet, ist in einer inneren Umfangsfläche des inneren Raums ausgebildet. Ein ringförmiger Lagerabschnitt 126c, der ein mittiges Loch mit einem verringerten Durchmesser hat, deckt ein rechtes Ende des inneren Raums ab. Eine im wesentlichen dreieckige Nase 126d ist so ausgebildet, dass sie von einer äußeren Umfangsfläche hervorsteht. Eine obere Seite der Nase 126d bildet eine konkav gekrümmte Nockenfläche 126e.
Der erste Kippnocken 124 und der zweite Kippnocken 126 sind so angeordnet, dass ihre Endflächen jeweils mit gegenüberliegenden Enden des Welleneingangsabschnitts 122 in einer koaxialen Art und Weise in Kontakt sind, wobei die Lagerabschnitte 124c, 126c nach außen zeigen. Als Gesamtes nehmen der erste Kippnocken 124, der Welleneingangsabschnitt 122 und der zweite Kippnocken 126 eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem inneren Raum an, wie er in Fig. 9 gezeigt ist.
Ein Gleitzahnrad 128 ist in dem durch den Welleneingangsabschnitt 122 und die beiden Kippnocken 124, 126 gebildeten inneren Raum angeordnet. Das Gleitzahnrad 128 hat im wesentlichen eine zylindrische Form und ein Eingangsschraubkeil 128a, der sich wie ein rechtsdrehendes Gewinde windet ist an der Mitte einer äußeren Umfangsfläche des Gleitzahnrads 128 ausgebildet. Ein erster Ausgangsschraubkeil 128c, der sich wie ein linksdrehendes Gewinde windet ist an einem linken Endabschnitt des Eingangsschraubkeils 128a ausgebildet, wobei ein kleindurchmessriger Abschnitt 128b zwischen dem Eingangsschraubkeil 128a und dem ersten Ausgangsschraubkeil 128c liegt. Ein zweiter Ausgangsschraubkeil 128e, der sich wie ein linksdrehendes Gewinde windet, ist an einem rechten Endabschnitt des Eingangsschraubkeils 128a ausgebildet, wobei ein kleindurchmessriger Abschnitt 128d zwischen dem Eingangsschraubkeil 128a und dem zweiten Ausgangsschraubkeil 128e liegt. Es ist hierbei anzumerken, dass die Ausgangsschraubkeile 128c, 128e einen kleineren äußeren Durchmesser als der Eingangsschraubkeil 128a haben.
Ein Durchgangsloch 128f ist in dem Gleitzahnrad 128 in der Richtung seiner Mittelachse ausgebildet. Ein Langloch 128g ist in einem der kleindurchmessrigen Abschnitte 128d ausgebildet, sodass es die Innenseite des Durchgangslochs 128f zu der äußeren Umfangsfläche öffnet. Das Langloch 128g hat eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Länge.
Ein Stützrohr 130, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, ist in Bezug auf die Umfangsrichtung verschieblich in dem Durchgangsloch 128f des Gleitzahnrads 128 angeordnet. Hierbei ist anzumerken, dass Fig. 11A eine Draufsicht ist, Fig. 11B eine Vorderansicht ist und Fig. 11C eine Ansicht von der rechten Seite ist. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Stützrohr 130 gemeinsam für alle Zwischenantriebsmechanismen 120 angeordnet (die Anzahl der Zwischenantriebsmechanismen 120 beträgt in diesem Fall 4). Für jeden Zwischenantriebsmechanismus 120 ist ein entsprechendes sich in Axialrichtung erstreckendes Langloch 130a in dem Stützrohr 130 geöffnet.
Überdies durchdringt eine Steuerwelle 132 das Stützrohr 130 axial verschieblich. Wie im Fall des Stützrohrs 130 ist die Steuerwelle 132 ebenso für all die Zwischenantriebsmechanismen 120 gemeinsam vorgesehen. Für jeden Zwischenantriebsmechanismus 120 steht ein entsprechender Eingriffsstift 132a von der Steuerwelle 132 hervor. Jeder Eingriffsstift 132a ist so ausgebildet, dass er ein entsprechendes sich axial erstreckendes Langloch 130a, das in dem Stützrohr 130 ausgebildet ist, durchdringt. Überdies ist das Vorderende jedes Eingriffsstifts 132a der Steuerwelle 132 durch das sich in Umfangsrichtung erstreckende Langloch 128a, das in dem Gleitzahnrad 128 eines entsprechenden Zwischenantriebsmechanismus 120 ausgebildet ist, eingeführt.
Da die sich in Axialrichtung erstreckenden Langlöcher 130a in dem Stützrohr 130 ausgebildet sind, kann jeder Eingriffsstift 132a der Steuerwelle 132 axial bewegt werden, selbst wenn das Stützrohr 130 an dem Zylinderkopf 8 befestigt ist und somit ist es möglich, das Gleitzahnrad 128 axial zu bewegen. Außerdem ist das Gleitzahnrad 128 an sich in dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langloch 128g mit einem entsprechenden Eingriffsstift 130a in Eingriff und ist damit in Axialrichtung positioniert. Andererseits kann jedoch das Gleitzahnrad 128 um die Achse kippen.
Der Eingangsschraubkeil 128a des Gleitzahnrads 128 ist mit dem Schraubkeil 128b innerhalb des Welleneingangsabschnitts 122 in Eingriff. Ferner ist der erste Ausgangsschraubenkeil 128c mit dem Schraubenkeil 124b innerhalb des ersten Kippnocken 124 in Eingriff. Der zweite Ausgangsschraubkeil 128e ist mit dem Schraubkeil 126b innerhalb des zweiten Kippnocken 126 in Eingriff.
Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, kann jeder der so aufgebauten Zwischenantriebsmechanismen 120 um die Achse kippen, aber wird davon abgehalten, axial bewegt zu werden, während er zwischen sich erhebenden Wandabschnitten 136, 138 liegt, die in dem Zylinderkopf 8 an der Seite der Lagerabschnitte 124c, 126c der Kippnocken 124, 126 ausgebildet sind. An den den mittigen Löchern der Lagerabschnitte 124c, 126c entsprechenden Positionen sind jeweils Löcher in den sich erhebenden Wandabschnitten 136, 138 ausgebildet. Das Stützrohr 130 ist durch die Löcher hindurchgeführt und dadurch befestigt. Dementsprechend ist das Stützrohr 130 an dem Zylinderkopf 8 befestigt und bewegt sich weder axial noch dreht es sich.
Die Steuerwelle 132 in dem Stützrohr 130 durchdringt das Stützrohr 130 in Axialrichtung verschieblich und ist an ihrem einen Ende mit dem Kolbenkörper 102 des in Fig. 3 und 7 gezeigten Gleitstellglieds 100 verbunden. Somit kann die axiale Position der Steuerwelle 132 durch Einstellen von auf die Druckkammern 101a, 102b aufgebrachten Hydraulikdrücken eingestellt werden. Daher kann die Phasendifferenz zwischen der Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 und den Nasen 124d, 126d der Kippnocken 124, 126 mittels der Steuerwelle 132 und des Gleitzahnrads 128 eingestellt werden. Das heißt, wie in diesen Fig. 12 bis 14 gezeigt ist, können Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b durch Antreiben des Gleitstellglieds 100 kontinuierlich variiert werden.
Es ist dabei anzumerken, dass Fig. 12A und 12B den Zwischenantriebsmechanismus 120 in einem Zustand zeigen, indem die Steuerwelle 132 durch das Gleitstellglied 100 auf die kritische Position in der H-Richtung bewegt wurde. Das heißt, Fig. 12A und 12B entsprechen dem in Fig. 7C gezeigten Zustand. Während Fig. 12 bis 15 einen Mechanismus zeigen, in dem der zweite Kippnocken 126 das erste Einlassventil 12a antreibt, gilt das gleiche für einen Mechanismus, in dem der erste Kippnocken 124 das zweite Einlassventil 12b antreibt. Daher wird die nachstehende Beschreibung zu dem von Bezugszeichen des ersten Kippnocken 124 und des zweiten Einlassventils 12b begleitet.
In Fig. 12A ist ein Basiskreisabschnitt des Einlassnocken 45a (ein Abschnitt, der sich von der Nase 45c unterscheidet) mit der Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 in Kontakt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist die Walze 122 durch eine Feder so vorgespannt, dass sie immer mit der Seite des Einlassnocken 45a in Kontakt ist. In diesem Zustand sind die Nasen 124d, 126d der Kippnocken 124, 126 nicht mit einer Walze 13a eines Schlepphebels 13 in Kontakt. Der an die Nasen 124d, 126d angrenzende Basiskreisabschnitt ist mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Somit sind die Einlassventile 12a, 12b geschlossen.
Wenn die Nase 45c des Einlassnocken 45a durch Drehung der Einlassnockenwelle 45 die Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 niederdrückt, werden Kippbewegungen von dem Welleneingangsabschnitt 122 über das Gleitzahnrad 128 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 zu den Kippnocken 124, 126 übertragen und die Kippnocken 124, 126 kippen in so einer Weise, dass sie jeweils die Nasen 124d, 126d niederdrücken. Daher kommen die an den Nasen 124d, 126d ausgebildeten, gekrümmten Nockenflächen 124e, 126e sofort mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Wie dies in Fig. 12B gezeigt ist, drücken die Kippnocken 124, 126 die Walze 13a des Schlepphebels 13 mittels der gesamten Nockenfläche 124e, 126e nieder, wodurch der Schlepphebel 13 um die Seite eines Basisendabschnitts 13c kippt, der durch einen Einsteller 13b gestützt wird, und ein Vorderendabschnitt 13d des Schlepphebels 13 drückt ein Schaftende 12c stark nieder. Somit öffnen die Einlassventile 12a, 12b die Einlassöffnungen 14a, 14b jeweils mit einem maximalen Ventilhubbetrag.
Fig. 13A und 13B zeigen einen Zustand des Zwischenantriebsmechanismus 120 in dem Fall, in dem die Steuerwelle 132 durch das Gleitstellglied 100 von dem in Fig. 12A und 12B gezeigtem Zustand in der L-Richtung zurückgestellt wurde. Das heißt, Fig. 13A und 13B entsprechen dem in Fig. 7B gezeigten Zustand.
In Fig. 13A ist der Basiskreisabschnitt des Einlassnocken 45a mit der Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 in Kontakt. In diesem Zustand sind die Nasen 124d, 126d der Kippnocken 124, 126 nicht mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Ein Basiskreisabschnitt, der im Vergleich mit dem Fall aus Fig. 12A und 12B geringfügig weiter von den Nasen 124d, 126d weg beabstandet ist, ist mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Daher sind die Einlassventile 12a, 12b geschlossen. Dies liegt daran, dass sich das Gleitzahnrad 128 in der L-Richtung in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 bewegt hat und somit die Phasendifferenz zwischen der Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 und der Nasen 124d, 126d der Kippnocken 124, 126 klein wurde.
Wenn die Nase 45c des Einlassnocken 45a die Walze 22f des Welleneingangsabschnitts 122 durch Drehung der Einlassnockenwelle 45 niederdrückt, werden Kippbewegungen über das Gleitzahnrad 128 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 von dem Welleneingangsabschnitt 122 zu den Kippnocken 124, 126 übertragen und die Kippnocken 124, 126 kippen in so einer Weise, dass sie jeweils die Nasen 124d, 126d niederdrücken.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in dem in Fig. 13A gezeigtem Zustand der Basiskreisabschnitt, der von den Nasen 124d, 126d beabstandet ist, mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Selbst wenn die Kippnocken 124, 126 gekippt sind, bleibt daher die Walze 13a des Schlepphebels 13 mit dem Basiskreisabschnitt für eine Weile in Kontakt, ohne mit den an den Nasen 124d, 126d ausgebildeten gekrümmten Nockenflächen 124e, 126e in Kontakt zu kommen. Danach kommen die gekrümmten Nockenflächen 124e, 126e mit der Walze 13a in Kontakt und drücken die Walze 13a des Schlepphebels 13 nieder, wie dies in Fig. 13B gezeigt ist. Daher kippt der Schlepphebel 13 um den Basisendabschnitt 13c herum. Da jedoch die Walze 13a des Schlepphebels 13 von den Nasen 124d, 126d von Anfang an beabstandet ist, haben die Nockenflächen 124e, 126e eine dementsprechende verringerte Fläche zur Verfügung. Somit ist der Kippwinkel des Schlepphebels 13 verringert und der Betrag, um den der Vorderendabschnitt 13d des Schlepphebels 13 das Schaftende 12c niederdrückt, das heißt der Ventilhubbetrag, ist verringert. Daher öffnen die Einlassventile 12a, 12b die Einlassöffnungen 14a, 14b jeweils mit einem Ventilhubbetrag, der kleiner als der maximale Ventilhubbetrag ist.
Fig. 14A und 14B zeigen einen Zustand des Zwischenantriebsmechanismus 120 in dem Fall, in dem die Steuerwelle 132 durch das Gleitstellglied 100 auf das maximale Ausmaß in der L-Richtung zurückgestellt wurde. Das heißt, Fig. 14A und 14B entsprechen dem in Fig. 7A gezeigten Zustand. In dem in Fig. 14A gezeigten Zustand ist der von den Nasen 124d, 126d weit beabstandete Basiskreisabschnitt mit der Walze 13a des Schlepphebels 13 in Kontakt. Daher bleibt die Walze 13a des Schlepphebels 13 für eine Gesamtdauer von Kippbewegungen mit dem Basiskreisabschnitt in Kontakt, ohne mit den an den Nasen 124d, 126d ausgebildeten gekrümmten Flächen 124e, 126e in Kontakt zu kommen. Das heißt, wie dies in Fig. 14B gezeigt ist, selbst wenn die Nase 45c des Einlassnocken 45a die Walze 122f des Welleneingangsabschnitts 122 auf ein Maximalausmaß niedergedrückt hat, werden die gekrümmten Nockenflächen 124e, 126e nicht verwendet, um die Walze 13a des Schlepphebels 13 niederzudrücken. Daher kippt der Schlepphebel 13 nicht um den Basisendabschnitt 13c und der Betrag, um den der Vorderendabschnitt 13d des Schlepphebels 13 das Schaftende 12c niederdrückt, das heißt, der Ventilhubbetrag, ist "0". Somit halten die Einlassventile 12a, 12b die Einlassöffnungen 14a, 14b jeweils geschlossen, selbst wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht.
Durch Einstellen der Axialposition der Steuerwelle 32 mittels des Gleitstellglieds 100 auf diese Weise, wird es möglich Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b kontinuierlich einzustellen, wie dies durch durchgezogene Linien in einem in Fig. 15 gezeigten Graph angezeigt ist.
In dem Fall, in dem die Einlassventile 12a, 12b geöffnet sind, werden Kräfte von Ventilfedern 12d der Einlassventile 12a, 12d über den Schlepphebel in einer solchen Richtung aufgebracht, dass ein Winkel zwischen dem Hebel 122c und den Nasen 124d, 126d verringert wird. Somit wird eine Schubkraft in dem Gleitzahnrad 128 erzeugt, um eine Bewegung in der L-Richtung zu verursachen. Daher wird eine Schubkraft Fs zum Bewegen der Steuerwelle 132 in der L-Richtung über die Eingriffsstifte 132a aufgebracht. Je stärker die Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b erhöht werden, desto stärker werden die Ventilfedern 12d zusammengedrückt. Daher wird eine in der Steuerwelle 132 erzeugte Schubkraft Fs erhöht, wenn das Gleitstellglied 100 die Steuerwelle 132 in der H-Richtung bewegt, wie dies durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 8 angezeigt ist.
In dem vorgenannten Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels entspricht eine Kombination des Kolbenkörpers 102 und des Schiebeabschnitts 103 einem Unterstützungskraftaufbringabschnitt, der Schiebeabschnitt 103 entspricht einem Unterstützungskraftausgabeabschnitt und die äußere Umfangsfläche der Walze 102k entspricht einer Umwandlungsebene.
Die nachstehenden Wirkungen werden von dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erhalten.

1.

(a) Eine durch die Ausgabestange 103a ausgegebene Kraft wird in eine Unterstützungskraft über die Walze 102k umgewandelt, während die äußere Umfangsfläche der Walze 102k, die sich zusammen mit der Steuerwelle 132 bewegt, als eine Umwandlungsebene dient. Die somit umgewandelte Kraft wird auf die Steuerwelle 132 aufgebracht. Da sich die Steuerwelle 132 in einer solchen Richtung bewegt, dass die Ventilhubbeträge der Einlassventile 12a, 12b erhöht werden, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, kann die Unterstützungskraft dementsprechend erhöht werden. Dementsprechend kann eine geeignete Unterstützungskraft auf die Steuerwelle 132 aufgebracht werden, die einer in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 erzeugten Schubkraft entgegenwirken kann.
Als ein Ergebnis gibt es keine Besorgnis, dass ein minimaler hydraulischer Fluiddruck an der Seite mit einem großen Ventilhubbetrag nicht sichergestellt ist oder dass eine Verzögerung der Reaktionseigenschaften während der Bewegungen der Steuerwelle 132 auftritt, selbst dann nicht, wenn der Druckempfangsbereich des Kolbenabschnitts 102a zum Zweck der Reaktionseigenschaften verringert wurde.
(b) Eine Rückstellkraft der Feder 103c wird in einer Ausgabe von der Ausgabestange 103a verwendet. Somit kann die Unterstützungskraft umso stärker erhöht werden, je leichter die Axialposition der Steuerwelle 132 bei einem relativ einfachen Aufbau auf die Seite für großen Hub geschoben wird. Anders als im Fall einer Magnetkraft oder dergleichen wird überdies die Rückstellkraft nicht plötzlich abgeschwächt. Das heißt, es wird eine Unterstützungskraft erzeugt, die selbst für Axialbewegungen der Steuerwelle 132 über einen großen Bereich ausreichend ist.
(c) Insbesondere wird das Gleitstellglied 100 auf die Einlassventile 12a, 12b angewendet und wird verwendet, um deren Ventilhubbeträge einzustellen. Selbst für einen solchen Gebrauch kann eine geeignete Unterstützungskraft auf die Steuerwelle 132 aufgrund des vorgenannten Aufbaus aufgebracht werden. Daher kann der Einlassluftbetrag der Kraftmaschine 2 mit einer schnellen Reaktionszeit geregelt werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Ventilhubbeträge von Einlassventilen 212a, 212b durch ein Gleitstellglied 300 durch Axialbewegungen einer Unterstützungswelle 250 eingestellt, die über einen Walzenlagerabschnitt 250a mit einer Einlassnockenwelle 245 verbunden ist, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. Die Einlassnockenwelle 245 ist über ein an einem Ende der Einlassnockenwelle 245 angeordnetes Synchronritzel (das durch ein Synchronzahnrad oder eine Synchronriemenscheibe ersetzt werden kann) mit der Drehung der Kurbelwelle gekoppelt. Da jedoch die Unterstützungswelle 250 über den Walzenlagerabschnitt 250a mit der Einlassnockenwelle 245 in Verbindung ist, wird sie nicht in einer solchen Weise gedreht, dass sie mit der Drehung der Einlassnockenwelle 245 gekoppelt ist. Die Unterstützungswelle 250 bewegt sich zusammen mit der Einlassnockenwelle 245 lediglich in der Achsrichtung. Es ist hierbei anzumerken, dass ein an der Einlassnockenwelle 245 angeschlossenes Synchronritzel 252 so gestützt wird, dass es mit Bezug auf den Zylinderblock der Kraftmaschine drehbar jedoch in der Achsrichtung unbeweglich ist. Das Synchronritzel 252 ist jedoch an seinem Mittelabschnitt über einen geraden Keilverzahnungsmechanismus 252a mit der Einlassnockenwelle 245 verbunden, wodurch Axialbewegungen der Einlassnockenwelle 245 ermöglicht werden.
Es sollte dabei angemerkt werden, dass die Einlassnockenwellen 245a an der Einlassnockenwelle 245 als dreidimensionale Nocken ausgebildet sind, deren Profil sich in der Axialrichtung kontinuierlich ändert. Insbesondere sind die Einlassnocken 245a so ausgebildet, dass sich die Höhe ihrer Nockennasen in Richtung der rechten Seite aus Fig. 16 verringert und sich deren Höhe in Richtung der linken Seite aus Fig. 16 erhöht. Solche Profiländerungen ermöglichen es, Ventilhubbeträge im Wesentlichen auf dieselbe Weise, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist, zu ändern.
Das Gleitstellglied 300 hat einen Kolbenabschnitt 310 und einen Unterstützungsabschnitt 320. Der Kolbenabschnitt 310 ist so gestaltet, dass ein Kolben 310b in einem Zylinder 310a aufgenommen ist. Der Kolben 310b ist mit der Unterstützungswelle 250 verbunden. In Übereinstimmung mit einem Zuführzustand eines hydraulischen Drucks von dem OC-Ventil 104, der durch die ECU gesteuert wird, bewegt sich der Kolben 310b, wie dies durch einen Pfeil angezeigt ist, wodurch die Einlassnockenwelle 245 über die Unterstützungswelle 250 und den Lagerabschnitt 250a axial bewegt werden kann.
Der Unterstützungsabschnitt 320 hat einen Gleitnocken 322 in einem Gehäuse 320a. In diesem Fall hat der Gleitnocken 322 eine im wesentlichen halbkugelförmige Gestalt und ist mit einem Drehachsabschnitt an der Kugelseite mit einer Koppelwelle 350 verbunden. Die Koppelwelle 350 ist koaxial an dem Kolben 310b an der anderen Seite der Unterstützungswelle 250 angeschlossen. Dementsprechend ist die Achsposition des Gleitnocken 322 mit einer Verschiebungsposition des Kolbens 310b gekoppelt.
Eine an einem Vorderende einer Ausgabestange 324a, die in einem Schiebeabschnitt 324 vorgesehen ist, angeordnete Walze 324b ist mit einer im wesentlichen kugelförmigen Nockenfläche 322a des Gleitnockens 322 in Kontakt. Es sollte hierbei angemerkt werden, dass der Schiebeabschnitt 324 lediglich in einem Walzenabschnitt 324b unterschiedlich ist und im wesentlichen in seinem Aufbau gleich mit dem Schiebeabschnitt 103 des vorgenannten ersten Ausführungsbeispiels ist. Das heißt, die Ausgangsstange 324a drückt die Nockenfläche 322a mittels einer zusammengedrückten Feder 324c und bringt eine in der H-Richtung wirkende Unterstützungskraft auf die Einlassnockenwelle 245 über den Kolben 310b, die Unterstützungswelle 250 und den Lagerabschnitt 250a auf. Ein Hubsensorkern 316a ist an einem Mittelabschnitt des Gleitnockens 322 an der anderen Seite der Kuppelwelle 350 montiert. Ein Vorderende des Hubsensorkerns 360a ist in eine Hubsensorspule 360b eingeführt, die an dem Gehäuse 320a angebracht ist. Somit wird eine Wellenposition einer Einlassnockenwelle 345 ermittelt und ein der Wellenposition entsprechendes Signal wird von der Hubsensorspule 360b zu der ECU ausgegeben.
Wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist, sind die als dreidimensionale Nocken gestalteten Einlassnocken 245a so gestaltet, dass ihre Ventilhubbeträge in Richtung der linken Seite erhöht werden. Somit erzeugen von den Ventilfeder 212d der Einlassventile 212a, 212b empfangene Rückstellkräfte eine auf die Einlassnockenwelle 245 mittels der Nockenflächen der Einlassnocken 245a in der L-Richtung aufgebrachte Schubkraft. Daher ist die Nockenfläche 322a des Gleitnockens 322 in einer gekrümmten Weise geneigt und mit Bezug auf die Nockenflächen der Einlassnocken 245a umgekehrt und erzeugt somit eine Unterstützungskraft, die gegen die vorgenannte Schubkraft wirkt. Wenn der Kolben 310b an einer kritischen Position in der L-Richtung vorliegt, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist, ist die vorgenannte Schubkraft klein. Daher ist die Walze 324b mit des Nockenflächens 322a der Gleitnocke 322 an einer Position in Kontakt, die mit Bezug auf die Achse der Einlassnockenwelle 245 eine geringfügige Neigung aufweist. Wenn sich der Kolben 310b in der H-Richtung zu einer kritischen Position bewegt hat, werden die von den Ventilfedern 212d der Einlassventile 212a, 212b empfangenen Rückstellkräfte erhöht und die Schubkraft wird ebenso erhöht. Daher wird die Neigung der Nockenfläche 322a an einer Stelle allmählich erhöht, um mit der Walze 324b in Kontakt zu kommen, wodurch eine Erhöhung der Unterstützungskraft verursacht wird. Wenn der Kolben 310b die kritische Position in der H-Richtung erreicht hat, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist, werden die Absolutwerte der Schubkraft und der Unterstützungskraft maximiert. Die Schubkraft und die Unterstützungskraft sind miteinander im Gleichgewicht, wie das in dem in Fig. 8 gezeigten vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Bei dem Aufbau des vorgenannten zweiten Ausführungsbeispiels entspricht die Einlassnockenwelle 245 einer Steuerwelle und die Nockenfläche 322a des Gleitnockens 322 entspricht einer Umwandlungsebene.
Die nachstehenden Wirkungen werden von dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel erhalten.
(a) Eine durch die Ausgabestange 324a ausgegebene Kraft wird in eine Unterstützungskraft umgewandelt, während die Nockenfläche 322a des mit der Einlassnockenwelle 245 gekoppelten Gleitnockens 322 als eine Umwandlungsebene dient. Die so umgewandelte Kraft wird auf die Einlassnockenwelle 245 aufgebracht. Somit kann, wenn die Einlassnocken 245 durch die Einlassnockenwelle 245 in einer solchen Richtung bewegt werden, dass die Einlassventilhubbeträge erhöht werden, die Unterstützungskraft dementsprechend erhöht werden. Folglich kann eine geeignete Unterstützungskraft auf die Einlassnockenwelle 245 aufgebracht werden, die einer von den Einlassnocken 245a auf die Einlassnockenwelle 245 aufgebrachten Schubkraft entgegen wirken kann.
Selbst wenn der Druckaufnahmebereich des Kolbens 310b zum Zweck der Reaktionseigenschaften verringert wurde, besteht als ein Ergebnis keine Besorgnis, dass ein minimaler Hydraulikfluiddruck an der Seite mit grossen Ventilhubbeträgen nicht sicher gestellt ist oder dass sich Reaktionseigenschaften verschlechtern.
(b) Die Wirkungen (b) und (c) des vorgenannten ersten Ausführungsbeispiels werden ebenso erhalten.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird die Vorspannkraft der Federn 103c, 324c verwendet, um eine Andrückkraft der Walze 102k oder des Gleitnockens 322 auf die Ausgabestangen 103a, 324a aufzubringen. Es ist jedoch auch angebracht, dass eine Andrückkraft auf die Ausgabestangen 103a, 324a über einen Fluiddruck, wie z. B. einen Öldruck oder einen Luftdruck aufgebracht wird. In diesem Fall wird selbst durch Bewegungen der Steuerwelle 132 und der Einlassnockenwelle 245 nahezu kein Druckabfall verursacht. Daher kann eine geeignete Unterstützungskraft erzeugt werden, die selbst für Bewegungen der Steuerwelle 132 und der Einlassnockenwelle 245 über einen breiteren Bereich hinweg geeignet ist.
Das Gleitstellglied 300 des zweiten Ausführungsbeispiels kann in dem ersten Ausführungsbeispiel anstelle des Gleitstellglieds 100 angewendet werden. Ferner kann das Gleitstellglied 100 des ersten Ausführungsbeispiels in dem zweiten Ausführungsbeispiel anstelle des Gleitstellglieds 300 verwendet werden.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen werden zwei Ausgabestangen 103d, 324a für die Gleitstellglieder 100, 300 verwendet. Es ist jedoch auch geeignet, dass einer, drei oder mehrere verwendet werden. Ferner ist es nicht absolut notwendig, dass das einzelne Gleitstellglied 100 oder 300 für die Steuerwelle 132 oder die Einlassnockenwelle 245 vorgesehen wird. Das heißt, zwei oder mehrere Gleitstellglieder können in Serie axial gekoppelt werden, um so die Unterstützungskraft zu verstärken.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen stehen die Ausgabestangen 103a, 324a in der zu der Achse der Steuerwelle 132 oder der Eingabenockenwelle 245 senkrechten Richtung hervor. Wie dies in Fig. 18, 19 gezeigt ist, kann eine Unterstützungskraft erzeugt werden, selbst wenn die Ausgabestangen 103a, 324a in einer Richtung hervorstehen, die nicht zu der Achse senkrecht steht, sondern parallel zu einer gedachten Ebene (PY, QY) ist, die zu der Achse senkrecht steht.
Fig. 18 zeigt ein modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels. In Fig. 18 ist jeder der beiden parallel zu einem Kolbenkörper 402 angeordneten Wellenabschnitte 402j mit einem entsprechenden Walzenpaar 402k versehen. Die Achsen "az" der Walzen 402k sind parallel zu einer gedachten Ebene (PY), die senkrecht auf einer Achse "ax" einer Steuerwelle steht. Ausgabestangen 403a mit Achsen "ay" stehen parallel zu der gedachten Ebene (PY) in einer solchen Weise hervor, dass sie mit äußeren Umfangsflächen der Walzen 402k in Kontakt sind. Selbst bei einem solchen Aufbau empfangen die vier Walzen 402k durch die vier Ausgabestangen 403a ausgegebene Andrückkräfte, wodurch die Andrückkräfte in in der Richtung einer Achse "ax" der Steuerwelle an den äußeren Umfangsflächen der Walzen 402k wirkende Unterstützungskräfte umgewandelt werden. Selbst wenn eine große Schubkraft in dem Zwischenantriebsmechanismus erzeugt wird, können diese Unterstützungskräfte somit gegen die Schubkraft wirken.
Fig. 19 zeigt ein modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels. Obwohl der Gleitnocken 322 des zweiten Ausführungsbeispiels eine im Wesentlichen halbkugeligförmige Gestalt annimmt, nimmt ein Gleitnocken 522 dieses modifizierten Beispiels eine im Wesentlichen halbzylindrische Gestalt an. Eine Koppelwelle 550 ist an der Mitte einer äußeren Umfangsfläche des Gleitnockens 522 befestigt. Ausgabestangen 524a mit Achsen "by" stehen parallel zu einer gedachten Ebene (QY), die senkrecht zu einer Achse "bx" ist, in einer solchen Weise hervor, dass sie mit einer aus der äußeren Umfangsfläche bestehenden Nockenfläche 522a in Kontakt sind. Walzen 524b sind an den Enden der Stangen 524a vorgesehen. Selbst bei einem solchen Aufbau empfängt die Nockenfläche 522a durch die vier Ausgabestangen 524a ausgegebene Andrückkräfte (die beiden unteren sind nicht gezeigt), wodurch die Andrückkräfte in in der Richtung der Achse "bx" der Kuppelwelle 550 wirkende Unterstützungskräfte umgewandelt werden. Selbst wenn eine große Schubkraft erzeugt wird, können somit diese Unterstützungskräfte der Schubkraft entgegenwirken.
In dem vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) sind die Walzen 102k an der Seite des Kolbenabschnitts 102a angeordnet. Es ist jedoch ebenso angebracht, dass jede der Walzen 102k an dem Vorderende einer entsprechenden Ausgabestange 103a angeordnet ist und das ein Vorsprung mit einer gleichen Form wie die der Vorderendabschnitte 103d der Ausgabestangen 103 (oder ein hervorspringender Streifen, der eine gleiche Querschnittsform wie die Vorderendabschnitte 103d der Ausgabestangen 103 hat) an der Seite des Kolbenabschnitts 102a ausgebildet ist. In diesem Fall können im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Ebenso ist es in dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 16) angebracht, dass die Walzen 324b an der Seite der Koppelwelle 350 angeordnet sind und dass ein Nocken mit einer im Wesentlichen zylindrischen Fläche, die eine gleiche Form wie die Nockenfläche 322a des Gleitnockens 322 hat, an der Seite der Ausgabestange 324a angeordnet ist. In diesem Fall kann im Wesentlichen die gleiche Funktion wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Was die mit Bezug auf Fig. 18 und 19 beschriebenen Beispiele betrifft, können ebenso der Aufbau, in dem die Walzen an den Vorderenden der Ausgabestangen angeordnet sind und der Aufbau, in dem die Walzen an der Seite der Steuerwelle oder der Kopplungswelle angeordnet sind, ausgetauscht werden. In diesem Fall können die gleichen Funktionen, wie sie vorstehend beschrieben sind, ebenso erreicht werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist ein Ausführungsbeispiel gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung so gestaltet, dass der Unterstützungskraftaufbringabschnitt die Unterstützungskraft erhöht, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite für großen Hub verschoben wird. Daher kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die in der Lage ist, gegen eine Schubkraft zu wirken, die erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs verschoben wird. Da die Unterstützungskraft auf der Grundlage einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks erzeugt wird, wird sie nicht wie in dem Fall einer magnetischen Kraft ganz plötzlich geschwächt. Das heißt, es kann eine Unterstützungskraft erzeugt werden, die selbst für Axialbewegungen der Steuerwelle über einen ausgedehnten Bereich ausreichend ist.
Als ein Ergebnis besteht keine Besorgnis darüber, dass ein minimaler Hydraulikfluiddruck an der Seite eines größeren Ventilhubbetrags nicht sicher gestellt werden kann oder das sich Reaktionseigenschaften verschlechtern.
Die Unterstützungsvorrichtung für den vorgenannten variablen Ventilmechanismus kann folgendermaßen gekennzeichnet werden. Der Unterstützungskraftaufbringabschnitt hat den Unterstützungskraftausgabeabschnitt und die Umwandlungsebene. Der Unterstützungskraftausgabeabschnitt gibt eine Rückstellkraft eines elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks parallel zu der gedachten Ebene, die die Achse der Steuerwelle schneidet, aus. Die Umwandlungsebene empfängt eine von einem Unterstützungskraftausgabeabschnitt ausgegebene Kraft, wandelt sie in eine in der Richtung der Achse der Steuerwelle wirkende Kraft um und gibt sie als eine Unterstützungskraft frei. Der Unterstützungskraftaufbringabschnitt ändert die Neigung der Umwandlungsebene an einer Stelle, auf die eine Kraft von dem Unterstützungskraftausgabeabschnitt übertragen wird, in einer solchen Weise, dass sie mit Axialbewegungen der Steuerwelle gekoppelt ist. Somit kann die Unterstützungskraft entsprechend erhöht werden, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite des hohen Hubs geschoben wird.
Da die vorgenannte Umwandlungsebene vorgesehen ist, wird die durch den Unterstützungskraftausgabeabschnitt ausgegebene Kraft in eine Kraft umgewandelt, die in der Richtung der Achse der Steuerwelle wirkt. Die Neigung der Umwandlungsebene, auf die die Kraft übertragen wird, ändert sich während sie mit Axialbewegungen der Steuerwelle gekoppelt ist, wodurch die Unterstützungskraft proportional zu einer Verschiebung auf die Seite des großen Hubs erhöht wird. Daher kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die der vorgenannten Schubkraft entgegenwirken kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung überträgt die Ausgabestange eine Kraft mittels der Umwandlungsebene.
Die so aufgebaute Ausgabe macht es möglich, einfach eine Kraft auf die Umwandlungsebene zu übertragen und die Größe einer Übertragungskraft durch eine Neigung der Umwandlungsebene einzustellen. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirkt.
Überdies ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung die Umwandlungsebene als eine Nockenfläche gestaltet, und ein Nocken mit der Nockenfläche ist so gestaltet, dass sie in der Richtung der Achse der Steuerwelle bewegt wird, wodurch die Unterstützungskraft einfach mittels einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks erhöht werden kann, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite für den großen Hub verschoben wird. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Zusätzlich ist die Umwandlungsebene in dem Ausführungsbeispiel gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung als eine äußere Umfangsfläche eines Rings gestaltet und die Stellung der Ausgabestange, um mit der äußeren Umfangsfläche in Kontakt zu sein, wird auf so eine Weise axial bewegt, dass sie mit der Steuerwelle gekoppelt ist, wodurch die Unterstützungskraft einfach mittels einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder des Fluiddrucks erhöht werden kann, wenn die Axialsstellung der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs geschoben wird. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Anstelle des Aufbaus des vorgenannten Ausführungsbeispiels, in dem die Ausgabestange in der Richtung hervorsteht, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Steuerwelle ist, ist es ebenso geeignet, dass die Ausgabestangen mit der Umwandlungsebene in Kontakt sind, indem sie parallel zu der gedachten Ebene hervorstehen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Steuerwelle ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Dies macht es ebenso möglich, die Unterstützungskraft mittels einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks zu erhöhen, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs verschoben ist. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Der variable Ventilmechanismus kann auch die Nockenwelle, die Nocken, den Zwischenantriebsmechanismus, die Steuerwelle und das Stellglied beinhalten. Bei einem solchen Aufbau macht es der Aufbau des vorgenannten Unterstützungskraftaufbringabschnitts ebenso möglich, die Unterstützungskraft mittels einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks zu erhöhen, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs verschoben ist. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Der variable Ventilmechanismus kann ebenso die dreidimensionalen Nocken und die Steuerwelle haben. Selbst bei so einem Aufbau macht es der Aufbau des vorgenannten Unterstützungskraftaufbringabschnitts möglich, die Unterstützungskraft mittels einer Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks zu erhöhen, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs verschoben ist. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Ferner ist es ebenso angebracht, dass die Steuerwelle auch als die Nockenwelle mit den dreidimensionalen Nocken verwendet werden kann. Auch in diesem Fall kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden kann, die einer Schubkraft entgegenwirken kann.
Wie in dem Fall der vorgenannten Ausführungsbeispiele erzeugt die Unterstützungsvorrichtung eine Unterstützungskraft mittels einer Rückstellkraft der Feder. Somit kann die Feder als der elastische Körper verwendet werden. Da dementsprechend die Unterstützungskraft einfach mittels der Rückstellkraft der Feder erhöht werden kann, wenn die Axialposition der Steuerwelle auf die Seite des großen Hubs verschoben ist, kann bei einem relativ einfachen Aufbau eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die der Schubkraft entgegenwirken kann.
Ferner kann die Unterstützungsvorrichtung Öl als ein Fluid zum Erzeugen einer Unterstützungskraft verwenden. Dementsprechend kann die Unterstützungskraft einfach mittels eines Hydraulikdrucks erhöht werden, wenn die Axialstellung der Steuerwelle auf die Seite für großen Hub verschoben wird. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufgebracht werden, die der Schubkraft entgegenwirken kann.
Überdies macht es, wie in dem Fall der vorgenannten Ausführungsbeispiele, der variable Ventilmechanismus möglich, die Ventilhubbeträge der Einlassventile der Brennkraftmaschine kontinuierlich zu ändern.
Durch Anwenden der vorgenannten Unterstützungsvorrichtung auf den variablen Ventilmechanismus zum Einstellen von Ventilhubbeträgen der Einlassventile der Brennkraftmaschine wird es möglich, eine geeignete Unterstützungskraft auf den variablen Ventilmechanismus aufzubringen und die Einlassluftmenge in der Brennkraftmaschine bei einer schnellen Reaktion einzustellen.
Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, soll dies so verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiel oder Aufbauten begrenzt ist. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Außerdem sind andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr oder weniger lediglich einzelne Elemente ebenso innerhalb des Bereichs der Erfindung, obwohl unterschiedliche Elemente der offenbarten Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die lediglich beispielhaft sind.
Eine Ausgabe von jeder Ausgabestange 103a wird über eine entsprechend Walze 102k in eine Unterstützungskraft umgewandelt, während eine äußere Umfangsfläche jeder sich mit einer Steuerwelle 132 bewegenden Walze 102k als eine Umwandlungsebene dient. Diese Ausgabe wird auf die Steuerwelle 132 aufgebracht. Da die Steuerwelle 132 in einer solchen Richtung bewegt wird, dass die Ventilhubbeträge der Einlassventile erhöht werden, kann somit die Unterstützungskraft dementsprechend erhöht werden. Somit kann eine geeignete Unterstützungskraft auf die Steuerwelle 132 aufgebracht werden, die der Schubkraft entgegenwirken kann. Als ein Ergebnis besteht keine Besorgnis, dass ein minimaler Hydraulikfluiddruck auf der Seite eines größeren Ventilhubbetrags nicht sichergestellt wird oder das sich Reaktionseigenschaften der Bewegungen der Steuerwelle 132 verschlechtern.

Claims

1. Unterstützungsvorrichtung zum Aufbringen einer Unterstützungskraft, um einer in einem variablen Ventilmechanismus erzeugten Schubkraft entgegenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist:
Ventile (12), die in dem variablen Ventilmechanismus angeordnet sind;
eine Steuerwelle (132), die zum kontinuierlichen Ändern von Ventilhubbeträgen der Ventile (12) mit Änderungen in einer Axialstellung der Steuerwelle (132) beweglich ist, wobei die Steuerwelle (132) die Schubkraft von den Ventilen (12) empfängt; und
einen Unterstützungskraftaufbringabschnitt (102, 103), der die Unterstützungskraft auf der Grundlage einer Rückstellkraft eines elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks erzeugt und auf die Steuerwelle (132) aufbringt, wobei der Unterstützungskraftaufbringabschnitt (102, 103) die Unterstützungskraft erhöht, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) auf eine Seite für großen Hub verschoben ist.

2. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungskraftaufbringabschnitt (102, 103) aufweist:
einen Unterstützungskraftausgabeabschnitt (103), der die Rückstellkraft des elastischen Körpers oder den Fluiddruck parallel zu einer gedachten Ebene ausgibt, die senkrecht zu einer Achse der Steuerwelle (132) ist; und
eine Umwandlungsebene (102k, 322a), die eine von dem Unterstützungskraftausgabeabschnitt (103) ausgegebene Kraft in eine Kraft umwandelt, die in einer Richtung der Achse der Steuerwelle (132) wirkt, um die Kraft als die Unterstützungskraft zu verwenden, und eine Neigung der Umwandlungsebene (102k, 322a) beim axialen Bewegen der Steuerwelle (132) an einer Stelle ändert, an der die Kraft zum Erhöhen der Unterstützungskraft von dem Unterstützungskraftausgabeabschnitt (103) umgewandelt wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) auf die Seite für großen Hub verschoben wird.

3. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterstützungskraftausgabeabschnitt (103) eine Ausgabestange (103a) aufweist, die aufgrund der Rückstellkraft des elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks in Richtung der Umwandlungsebene (102k, 322a) vorsteht; und
eine Kraft von der Ausgabestange (103a) durch Kontakt der Ausgabestange (103a) mit der Umwandlungsebene (102k, 322a) zu der Umwandlungsebene (102k, 322a) übertragen wird.

4. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die zu der Steuerwelle (132) übertragene Kraft umso größer wird, je kleiner ein Winkel der Ausgabestange (103a) mit Bezug auf eine Kontaktfläche zwischen der Ausgabestange (103a) und der Umwandlungsebene (102k, 322a) wird; und
die zu der Steuerwelle (132) übertragene Unterstützungskraft umso kleiner wird, je näher der Winkel der Ausgabewelle (103a) mit Bezug auf die Kontaktfläche zwischen der Ausgabestange (103a) und der Umwandlungsebene (102a, 322a) an einen rechten Winkel kommt.

5. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgabestange (103a) in einer Richtung vorsteht, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Steuerwelle (103) ist;
die Umwandlungsebene (102k, 322a) als eine Nockenfläche an einen Nocken (322) ausgebildet ist, der sich in einer Richtung einer Achse der Steuerwelle (123) bewegt, wobei er mit der Steuerwelle (132) gekoppelt ist; und
eine Stellung der Ausgabestange (103a), die mit der Nockenfläche in Kontakt kommt, axial bewegt wird, wenn sich die Steuerwelle (132) axial bewegt, wodurch die Unterstützungskraft erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) auf die Seite für großen Hub verschoben wird.

6. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgabestange (103a) in einer Richtung vorsteht, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Steuerwelle (132) ist;
die Umwandlungsebene (102k, 322a) als eine äußere Umfangsfläche eines Rings ausgebildet ist, der sich in der Richtung der Achse der Steuerwelle (132) bewegt, wenn sich die Steuerwelle (132) axial bewegt, wobei eine zu der gedachten Ebene, die im Wesentlichen zu der Achse der Steuerwelle (132) senkrecht ist, parallele Achse als eine Drehachse dient; und
eine Stellung der Ausgabestange (103a), die mit der äußeren Umfangsfläche in Kontakt ist, in der Richtung der Achse der Steuerwelle (132) bewegt wird, wenn sich die Steuerwelle (132) axial bewegt, wodurch die Unterstützungskraft erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) zu der Seite für großen Hub verschoben wird.

7. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgabestange (103a) zu der im Wesentlichen zu der Achse der Steuerwelle (132) senkrechten, gedachten Ebene parallel vorsteht;
die Umwandlungsebene (102k, 322a) als eine äußere Umfangsfläche eines Rings ausgebildet ist, der sich in der Richtung der Achse der Steuerwelle (132) bewegt, wenn sich die Steuerwelle axial bewegt, wobei eine zu der gedachten Ebene, die im Wesentlichen zu der Achse der Steuerwelle (132) senkrecht ist, parallele Achse als eine Drehachse dient; und
eine Stellung der Ausgabestange (103a), die mit der äußeren Umfangsfläche in Kontakt ist, in der Richtung der Achse der Steuerwelle (132) bewegt wird, wenn sich die Steuerwelle (132) axial bewegt, wodurch die Unterstützungskraft erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) zu der Seite für großen Hub verschoben wird.

8. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventilmechanismus folgendes aufweist:
eine Nockenwelle (245), die durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehbar angetrieben wird;
Nocken (45a), die an der Nockenwelle (245) angeordnet sind;
Zwischenantriebsmechanismen, von denen jeder durch eine Welle, die sich von der Nockenwelle (245) unterscheidet, schwenkbar gestützt ist, und von denen jeder einen Welleneingangsabschnitt (122) und einen Wellenausgangsabschnitt (124, 126) hat, so dass ein entsprechendes Ventil (12) an dem Wellenausgangsabschnitt (124, 126) in Antwort auf den Antrieb des Welleneingangsabschnitts durch einen entsprechenden Nocken angetrieben wird;
die Steuerwelle (132), deren Axialbewegungsstrecke einer Phasendifferenz zwischen dem Eingangsabschnitt (122) und dem Wellenausgangsabschnitt (124, 126) jedes Zwischenantriebsmechanismus zugrunde liegt; und
ein Stellglied zum axialen Bewegen der Steuerwelle (132) und somit zum Einstellen der Phasendifferenz zwischen dem Welleneingangsabschnitt (122) und dem Wellenausgangsabschnitt (124, 126) jedes Zwischenantriebsmechanismus, und somit ermöglicht, Ventilhubbeträge mit Änderungen in der Axialstellung der Steuerwelle (132) kontinuierlich zu ändern.

9. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der variable Ventilmechanismus ein Mechanismus ist, der ermöglicht, Ventilhubbeträge durch axiale Bewegung dreidimensionaler Nocken (245a), deren Nockenprofile sich in der Achsrichtung ändern, kontinuierlich zu ändern; und
sich eine Axialbewegungsstrecke der Steuerwelle (132) mit einer Axialbewegungsstrecke der dreidimensionalen Nocken (245a) ändert.

10. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle (132) auch als eine Nockenwelle (245) für die dreidimensionalen Nocken (245a) dient.

11. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungskraftaufbringabschnitt (102, 103) die Unterstützungskraft auf Grundlage einer Rückstellkraft einer Feder erzeugt.

12. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungskraftaufbringabschnitt (102, 103) die Unterstützungskraft auf Grundlage eines Hydraulikdrucks erzeugt.

13. Unterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventilmechanismus ermöglicht, Ventilhubbeträge von Einlassventilen (12) einer Brennkraftmaschine kontinuierlich zu ändern.

14. Unterstützungsverfahren zum Aufbringen einer Unterstützungskraft um einer in einem variablen Ventilmechanismus erzeugten Schubkraft entgegen zu wirken, mit den folgenden Schritten:
Ermöglichen, dass sich Ventilhubbeträge von in dem variablen Ventilmechanismus angeordneten Ventilen (12) mit Änderungen in einer Axialstellung einer Steuerwelle (132) kontinuierlich ändern; und
Erhöhen der Unterstützungskraft, die auf die Steuerwelle (132) aufgebracht wird, auf der Grundlage einer Rückstellkraft eines elastischen Körpers oder eines Fluiddrucks, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132), die die Schubkraft empfängt, auf die Seite für großen Hub verschoben wird.

15. Unterstützungsverfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rückstellkraft des elastischen Körpers oder der Fluiddruck auf eine gedachte Ebene ausgegeben wird, die eine Achse der Steuerwelle (132) schneidet;
die ausgegebene Kraft durch eine Umwandlungsebene (102k, 322a) in eine Kraft umgewandelt wird, die in einer Richtung einer Achse der Steuerwelle (132) als die Unterstützungskraft wirkt; und
eine Neigung der Umwandlungsebene (102k, 322a) an einer Stelle, auf die die Kraft von dem Unterstützungskraftausgabeabschnitt (103) übertragen wird, mit Änderungen in Axialbewegungen der Steuerwelle (132) geändert wird, wodurch die Unterstützungskraft erhöht wird, wenn die Axialstellung der Steuerwelle (132) auf die Seite für großen Hub verschoben wird.