DE112005002090T5

DE112005002090T5 - Variable Ventilbetätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112005002090T5
Application number: DE112005002090T
Authority: DE
Inventors: Manabu Tateno; Shuichi Ezaki; Toshiaki Asada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-07-19
Also published as: JP2006070733A; JP4103871B2; CN101014755A; US20090038567A1; WO2006025564A1; CN100491702C; US7640900B2

Abstract

Variable Ventilbetätigungsvorrichtung für ein mechanisches Ändern der Betriebseigenschaft von einem Ventil relativ zu der Drehung einer Nockenwelle, wobei die variable Ventilbetätigungsvorrichtung Folgendes aufweist:
einen Antriebsnocken, der über der Nockenwelle eingebaut ist;
ein Schwenkelement, das an einer ortsfesten Welle schwenkt;
eine Schwenknockenfläche, die an dem Schwenkelement ausgebildet ist und die mit einem Ventilstützelement, das das Ventil stützt, in Kontakt gelangt und das Ventil in eine Anheberichtung drückt;
eine Gleitfläche, die an dem Schwenkelement so ausgebildet ist, dass sie dem Antriebsnocken zugewandt ist;
ein Zwischenelement, das zwischen dem Antriebsnocken und dem Schwenkelement positioniert ist und mit sowohl der Gleitfläche als auch einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt;
eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle vorgesehen ist und dazu in der Lage ist, die Drehposition kontinuierlich oder schrittweise zu ändern; und
einen Arretiermechanismus, der die Position von dem Zwischenelement bei einer Arretierung der Drehung...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, die Betriebseigenschaft von einem Ventil mechanisch zu ändern.
Hintergrund des Standes der Technik
Eine im Stand der Technik bekannte variable Ventilbetätigungsvorrichtung, die beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2003 – 239 712 offenbart ist, ändert mechanisch den Ventilanhebebetrag und die Ventilzeit in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors. Bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2003 – 239 712 beschrieben ist, ist ein Führungsarm an einer Steuerwelle befestigt, die parallel zu einer Nockenwelle positioniert ist. Ein Ende von einem Mitnehmer (Folgeeinrichtung) ist über dem Führungsarm eingebaut und kann frei schwenken. Ein Schwenknocken ist über der Steuerwelle eingebaut und kann frei schwenken, und ein Schwenkarm wird gegen die Oberfläche von dem Schwenknocken gedrückt. Eine erste Rolle und eine zweite Rolle, die unabhängig voneinander sich drehen können, sind konzentrisch über dem Mitnehmer eingebaut. Die erste Rolle steht in Kontakt mit einem Ventilnocken der Nockenwelle, wohingegen die zweite Rolle in Kontakt mit einer Kontaktfläche steht, die entgegengesetzt zu der Schwenknockenfläche von dem Schwenknocken ausgebildet ist.
Wenn sich die Steuerwelle dreht, um die Drehposition von dem Führungsarm in einer Situation zu ändern, bei der der vorstehend beschriebene Aufbau angewendet wird, wird der Mitnehmer versetzt, um den Abstand zwischen der Steuerwelle und der Kontaktposition zwischen dem Schwenkarm und der zweiten Rolle zu ändern, wodurch sich der Anhebebetrag von dem Ventil ändert. Des Weiteren ändert sich die Ventilzeit gleichzeitig, wenn die Umfangsposition von dem Ventilnocken, der mit der ersten Rolle an der gleichen Drehposition der Nockenwelle in Kontakt gelangt, sich ändert. Anders ausgedrückt kann die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2003 – 239 712 beschriebene variable Ventilbetätigungsvorrichtung gleichzeitig den Anhebebetrag des Ventils und die Ventilzeit ändern durch die Anwendung eines Motors zum Steuern der Drehposition von der Steuerwelle.
Inklusive der vorstehend erwähnten Druckschrift sind der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung die folgenden Druckschriften als Stand der Technik, der zu der vorliegenden Erfindung zugehörig ist, bekannt:

[Patentdruckschrift 1] das offengelegte japanische Patent Nr. 2003 – 239 712
[Patentdruckschrift 2] das offengelegte japanische Patent Nr. 2002 – 371 819
[Patentdruckschrift 3] das offengelegte japanische Patent Nr. 2004 – 108 302
[Patentdruckschrift 4] das offengelegte japanische Patent Nr. Hei7 – 63 023
[Patentdruckschrift 5] das offengelegte japanische Patent Nr. 2002 – 371 816

Offenbarung der Erfindung
Wenn die variable Ventilbetätigungsvorrichtung des Standes der Technik, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2003 – 239 712 beschrieben ist, angewendet wird, überträgt der Ventilnocken eine Antriebskraft zu dem Schwenknocken über die erste und die zweite Rolle. Wenn, wie dies vorstehend beschrieben ist, eine Rolle als ein Element verwendet wird, das mit dem Ventilnocken in Kontakt gelangt, und eine andere Rolle als ein Element verwendet wird, das mit dem Schwenknocken in Kontakt gelangt, ist es möglich, die Reibung zu verringern, die während der Übertragung der Antriebskraft vorherrscht, und die Kraftstoffeffizienz (den Kraftstoffverbrauch) von einem Verbrennungsmotor zu verbessern.
Wenn jedoch eine Rolle als ein Antriebskraftübertragungselement verwendet wird, ist es erforderlich, dem Kontaktflächendruck (Hertzsche Pressung), der zwischen der Rolle und ihrem Gegenelement ausgeübt wird, Aufmerksamkeit zu widmen. Wenn der Ventilnocken für Antriebszwecke bei der in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2003-239 712 beschriebenen variablen Ventilbetätigungsvorrichtung verwendet wird, wird ein hoher Kontaktflächendruck bei dem Kontakt zwischen dem Ventilnocken und der ersten Rolle und bei dem Kontakt zwischen dem Schwenknocken und der zweiten Rolle aufgrund der Reaktionskraft ausgeübt, die durch eine Ventilfeder und eine so genannte Bewegungsverlustfeder (lost motion spring) erzeugt wird. Daher kann es sein, dass in Abhängigkeit von den Materialien und Formen der Elemente eine angemessene Haltbarkeit nicht erzielt wird. Das einfachste Verfahren zum Verringern des Kontaktflächendrucks wäre ein Vergrößern des Durchmessers von jeder Rolle. Wenn jedoch der Durchmesser von jeder Rolle größer gestaltet ist, ist es erforderlich, den Abstand zwischen dem Ventilnocken und dem Schwenknocken demgemäß zu vergrößern. Als ein Ergebnis vergrößert eine Zunahme von dem Durchmesser der Rolle die Größe von der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung soll das vorstehend dargelegte Problem lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte in hohem Maße haltbare variable Ventilbetätigungsvorrichtung zu schaffen, die dazu in der Lage ist, die Reibung zu vermindern, die sich während der Antriebskraftübertragung ergeben kann.
Die vorstehend dargelegte Aufgabe ist durch eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst. Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung ändert mechanisch die Betriebseigenschaft von dem Ventil relativ zu der Drehung von einer Nockenwelle. Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung weist folgendes auf: einen Antriebsnocken, der über der Nockenwelle eingebaut ist; ein Schwenkelement, das an einer ortsfesten Welle schwenkt; eine Schwenknockenfläche, die an dem Schwenkelement ausgebildet ist und die mit einem Ventilstützelement, das das Ventil stützt, in Kontakt gelangt und das Ventil in eine Anheberichtung drückt; eine Gleitfläche, die an dem Schwenkelement so ausgebildet ist, dass sie dem Antriebsnocken zugewandt ist; ein Zwischenelement, das zwischen dem Antriebsnocken und dem Schwenkelement positioniert ist und mit sowohl der Gleitfläche als auch einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt; eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle vorgesehen ist und dazu in der Lage ist, die Drehposition kontinuierlich oder schrittweise zu ändern; und einen Arretiermechanismus, der die Position von dem Zwischenelement bei einer Arretierung der Drehung der Steuerwelle ändert; wobei das Zwischenelement eine erste Rolle, die einen großen Durchmesser hat und mit einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt; eine zweite Rolle, die konzentrisch zu der ersten Rolle positioniert ist, einen kleinen Durchmesser hat und mit der Gleitfläche in Kontakt gelangt; und eine Kupplungswelle hat, die die erste Rolle und die zweite Rolle so kuppelt, dass die erste Rolle und die zweite Rolle sich unabhängig drehen können; und wobei die Gleitfläche zu dem Antriebsnocken hin gekrümmt ist.
Wenn bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Nockenwelle sich dreht, wird ihre Drehbewegung von dem Antriebsnocken zu der ersten Rolle übertragen und zu der Gleitfläche von dem Schwenkelement über die zweite Rolle übertragen, die koaxial zu der ersten Rolle ist. In diesem Fall wird ein Kontaktflächendruck zwischen der ersten Rolle und der Nockenfläche von dem Antriebsnocken zwischen der zweiten Rolle und der Gleitfläche ausgeübt. Jedoch wird der Kontaktflächendruck zwischen der ersten Rolle und der Nockenfläche von dem Antriebsnocken verringert, da die erste Rolle einen größeren Durchmesser als die zweite Rolle hat. Der Kontaktflächendruck zwischen der zweiten Rolle und der Gleitfläche ist verringert, da die Gleitfläche zu der Antriebsnockenfläche gekrümmt ist. Des Weiteren wird, da die zweite Rolle, die mit der Gleitfläche in Kontakt gelangt, einen kleineren Durchmesser als die erste Rolle hat, eine Zunahme des Abstandes zwischen der Gleitfläche und der Nockenfläche von dem Antriebsnocken verhindert. Daher sieht der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht nur eine erhöhte Haltbarkeit aufgrund eines geringeren Kontaktflächendrucks vor, sondern gestaltet die gesamte variable Ventilbetätigungsvorrichtung auch kompakt.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, wie sie bei dem ersten Aspekt beschrieben ist, wobei die zweite Rolle an beiden Seiten von der ersten Rolle positioniert ist und wobei die beiden zweiten Rollen mit der Gleitfläche in Kontakt gelangen, um eine Antriebskraft zu der Gleitfläche einzugeben. Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stehen die Antriebskraft, die von dem Antriebsnocken zu der ersten Rolle eingegeben wird, und die Reaktionskraft, die von der Gleitfläche des Schwenkelementes zu der zweiten Rolle an beiden Seiten eingegeben wird, im Gleichgewicht an der Mitte von der Kupplungswelle. Daher ist es möglich, die Reibung bei der Kupplungswelle zu verhindern.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, wie sie bei dem zweiten Aspekt beschrieben ist, wobei das Schwenkelement für jede der beiden zweiten Rollen vorgesehen ist, und wobei das Ventil für jedes der beiden Schwenkelemente vorgesehen ist.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Antriebskraft gleichförmig zu den beiden Ventilen übertragen werden.
Gemäß einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, wie sie bei dem ersten Aspekt beschrieben ist, wobei die zweite Rolle zwischen zwei Einheiten aus der ersten Rolle positioniert ist, und wobei jede der beiden ersten Rollen mit einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt, um eine Antriebskraft aufzunehmen, die von dem Antriebsnocken geliefert wird. Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung stehen die Antriebskraft, die von der Nockenfläche des Antriebsnockens zu den ersten Rollen an beiden Seiten geliefert wird, und die Reaktionskraft, die von der Gleitfläche zu der zweiten Rolle in der Mitte geliefert wird, im Gleichgewicht an der Mitte von der Kupplungswelle. Daher ist es möglich, das Biegen der Kupplungswelle zu verhindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Seitenansicht von dem Aufbau einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Explosionsansicht von einem Rollenstützaufbau.
3 zeigt eine Vorderansicht (eine schematische Darstellung) von dem Aufbau der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung.
4A und 4B zeigen, wie die variable Ventilbetätigungsvorrichtung während eines großen Anhebebetrages arbeitet, und genauer gesagt zeigt 4A einen Zustand, der dann vorherrscht, wenn ein Ventil geschlossen ist, und 4B zeigt einen Zustand, der dann vorherrscht, wenn das Ventil offen ist.
5A und 5B zeigen, wie die variable Ventilbetätigungsvorrichtung während eines geringen Anhebebetrages arbeitet, und genauer gesagt zeigt 5A einen Zustand, der dann vorherrscht, wenn das Ventil geschlossen ist, und 5B zeigt einen Zustand, der dann vorherrscht, wenn das Ventil offen ist.
6 zeigt die Beziehung zwischen einem Ventilanhebebetrag und der Position von einer Schwenkarmrolle an einer Schwenknockenfläche.
7 zeigt die Beziehung zwischen der Ventilzeit und dem Ventilanhebebetrag.
8 zeigt eine Vorderansicht (schematische Darstellung) von dem Aufbau der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
Aufbau der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine Seitenansicht von dem Aufbau einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 hat einen mechanischen Ventilzug der Schwenkarmart. Ein Antriebsnocken 122, der über einer Nockenwelle 120 eingebaut ist, wandelt eine Drehbewegung der Nockenwelle 120 in einer Schwenkbewegung eines Schwenkarms (Ventilstützelement) 110 um. Die Schwenkbewegung von dem Schwenkarm wird dann in eine hin- und hergehende Bewegung eines Ventils 104 umgewandelt, das durch den Schwenkarm 110 gestützt wird. Der Antriebsnocken 122 hat zwei Nockenflächen 124a und 124b, die sich in Hinblick auf das Profil unterscheiden. Eine Nockenfläche, die eine Nicht-Betätigungsfläche 124a ist, ist eine Umfangsfläche von einem Nockenbasiskreis und ist an einem feststehenden Abstand von der Mitte der Nockenwelle 120 ausgebildet. Die andere Nockenfläche, die eine Betätigungsfläche 124b ist, ist so ausgebildet, dass der Abstand von der Mitte der Nockenwelle 120 allmählich zunimmt und dann nach der Spitze allmählich abnimmt. In dieser Druckschrift wird der Ausdruck „Antriebsnockenfläche 124" dann verwendet, wenn die Nicht-Betätigungsfläche 124a und die Betätigungsfläche 124b nicht voneinander unterschieden werden.
Bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 treibt der Antriebsnocken 122 nicht direkt den Schwenkarm 110 an. Ein Einstellmechanismus 130 ist zwischen dem Antriebsnocken 122 und dem Schwenkarm 110 positioniert, um die Schwenkbewegung des Schwenkarms 110 mit der Drehbewegung des Antriebsnockens 122 zu koordinieren. Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 kann eine variable Steuerung über den Einstellmechanismus 110 ausüben, um kontinuierlich die Koordination zwischen der Drehbewegung des Antriebsnockens 122 und der Schwenkbewegung des Schwenkarms 110 zu ändern. Dies ermöglicht es, den Schwenkbetrag und die Schwenkzeit von dem Schwenkarm 110 zu variieren, wodurch der Anhebebetrag und die Ventilzeit von dem Ventil 104 kontinuierlich geändert werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, weist der Einstellmechanismus 130 hauptsächlich eine Steuerwelle 132, einen Schwenknockenarm (Schwenkelement) 150, einen Steuerarm (Steuerelement) 160, eine Steuerverbindung (Verbindungselement) 164, eine erste Rolle 170, eine zweite Rolle 172 und eine Kupplungswelle 174, die die erste Rolle 170 mit der zweiten Rolle 172 kuppelt, auf. Die Steuerwelle 132 ist parallel zu der Nockenwelle 120. Die Position der Steuerwelle 132 relativ zu der Nockenwelle 120 ist so fixiert, dass die Steuerwelle 132 stromabwärtig von dem Schwenkarm 110 in der Drehrichtung der Nockenwelle 120 positioniert ist. Ein erstes Zahnrad 134, das konzentrisch zu der Steuerwelle 132 ist, ist über eine Außenumfangsfläche von der Steuerwelle 132 eingebaut und an der Steuerwelle 132 befestigt. Ein (nicht dargestellter) Aktuator wie beispielsweise ein Motor ist mit der Steuerwelle 132 verbunden. Eine ECU für einen Verbrennungsmotor kann die Drehposition von der Steuerwelle 132 wunschgemäß einstellen, indem der Aktuator gesteuert wird.
Der Schwenknockenarm 150 ist durch die Steuerwelle 132 gestützt und kann schwenken. Das Führungsende von dem Schwenknockenarm 150 ist stromaufwärtig in der Drehrichtung des Antriebsnockens 122 positioniert. Eine Gleitfläche 156, die mit der zweiten Rolle 174 in Kontakt gelangt, ist an der Seite ausgebildet, an der der Schwenknockenarm 150 dem Antriebsnocken 122 zugewandt ist. Die Gleitfläche 156 ist allmählich gekrümmt zu einer Fläche von dem Antriebsnocken 122 hin und ist so ausgebildet, dass der Abstand zwischen dem Antriebsnocken 122 und dem Nockenbasiskreis (nicht Betätigungsfläche 124a) zunimmt bei einer Zunahme des Abstandes von der Mitte der Steuerwelle 132, die ein Schwenkmittelpunkt ist.
Eine Schwenknockenfläche 152 ist an der Seite ausgebildet, die zu der Gleitfläche 156 des Schwenknockenarms 150 entgegengesetzt ist. Die Schwenknockenfläche 152 ist eine Nockenfläche, deren Nockenmitte mit dem Schwenkmittelpunkt des Schwenknockenarms 150 übereinstimmt und die eine Nicht-Betätigungsfläche 152a und eine Betätigungsfläche 152b aufweist, die verschiedene Profile haben. Die Nicht-Betätigungsfläche 152a ist eine Umfangsfläche des Nockenbasiskreises und ist bei einem feststehenden Abstand von der Mitte der Steuerwelle 132 ausgebildet. Die andere Fläche, die die Betätigungsfläche 152b ist, ist unter Btrachtung von der Nicht-Betätigungsfläche 152a zu dem Führungsende des Schwenknockenarms 150 hin positioniert, sanft übergehend und angrenzend bzw. fortlaufend zu der Nicht-Betätigungsfläche 152a verbunden und so ausgebildet, dass der Abstand von der Mitte der Steuerwelle 132 (das heißt die Nockenhöhe) allmählich zunimmt mit der Abnahme des Abstandes zu dem Führungsende von dem Schwenknockenarm 150. In dieser Druckschrift wird der Ausdruck „Schwenknockenfläche 152" dann verwendet, wenn die Nicht-Betätigungsfläche 152a und die Betätigungsfläche 152b nicht voneinander unterschieden werden.
Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 wendet einen aus einem Nocken und aus zwei Ventilen bestehenden Antriebsaufbau an, bei dem ein Antriebsnocken 122 zwei Ventile 104 antreibt. Daher ist der Schwenknockenarm 150 an beiden Seiten von dem Antriebsnocken 122 positioniert, wie dies in der Vorderansicht (in der schematischen Darstellung) von 3 dargestellt ist. Der Schwenkarm 110 ist für jeden Schwenknockenarm 150 vorgesehen. Die Schwenknockenfläche 152 von einem Schwenknockenarm 150 steht in Kontakt mit einer Schwenkarmrolle 112 für den Schwenkarm 110. Die Schwenkarmrolle 112 ist an der Mitte von dem Schwenkarm 110 montiert und kann sich frei drehen. Ein Ende von dem Schwenkarm 110 ist mit einer Ventilwelle 102 versehen, die das Ventil 102 stützt. Das andere Ende von dem Schwenkarm 110 ist durch eine hydraulisch angetriebene Einstelleinrichtung 106 gestützt und kann sich frei drehen. Eine (nicht dargestellte) Ventilfeder drückt die Ventilwelle 102 in die Schließrichtung, d.h. in die Richtung, in der der Schwenkarm 110 nach oben gedrückt wird. Der Schwenkarm 110 wird durch die Ventilwelle 102 gestützt, die durch die Ventilfeder gedrückt wird. Die Hydraulikantriebseinstelleinrichtung 106 drückt die Schwenkarmrolle 112 gegen die Schwenknockenfläche 152.
Der Schwenknockenarm 150 ist mit einem Federsitz 158 für einen Eingriff mit einer (nicht dargestellten) so genannten Bewegungsverlustfeder (lost motion spring) versehen. Der Federsitz 158 bezieht sich auf die Nichtbetätigungsfläche (betätigungsfreie Fläche) 152a und ist an der Seite ausgebildet, die zu der Betätigungsfläche 156b entgegengesetzt ist. Die Bewegungsverlustfeder ist eine Kompressionsfeder bzw. Druckfeder. Ihr anderes Ende ist durch ein (nicht dargestelltes) ortsfestes Element gesichert. Die Federkraft, die die Bewegungsverlustfeder auf den Federsitz 158 aufbringt, drückt den Schwenknockenarm 150 so, dass er sich zu der Gleitfläche 156 hin dreht.
Der Steuerarm 160 wird durch die Nockenwelle 120 gestützt und kann sich drehen. Der Steuerarm 160 ist mit einem zweiten Zahnrad 162 versehen, das fächerartig geformt ist und um den Drehmittelpunkt des Steuerarms 160 herum ausgebildet ist, d.h. entlang eines Bogens, der konzentrisch zu der Nockenwelle 120 ist. Die Position von dem Steuerarm 160 an der Nockenwelle 120 ist so eingestellt, dass das zweite Zahnrad 162 in der gleichen Ebene wie das erste Zahnrad 134 ist. Des Weiteren ist die Drehphase von dem Steuerarm 160 so eingestellt, dass das zweite Zahnrad 162 dem ersten Zahnrad 134 zugewandt ist. Das zweite Zahnrad 162 steht mit dem ersten Zahnrad 134 im Zahneingriff, und die Drehung der Steuerwelle 132 wird zu dem Steuerarm 160 über das erste Zahnrad 134 und das zweite Zahnrad 162 eingegeben. Anders ausgedrückt bilden das erste Zahnrad 134 und das zweite Zahnrad 162 einen Dreharretiermechanismus, der die Drehung von dem Steuerarm 160 mit derjenigen der Steuerwelle 132 arretiert. Des Weiteren hat das zweite Zahnrad 162 einen größeren Durchmesser als das erste Zahnrad 134. Daher bilden das erste Zahnrad 134 und das zweite Zahnrad 162 außerdem einen Drehzahlverringerungsmechanismus, der die Drehung von der Steuerwelle 132 verlangsamt und die verlangsamte Drehung zu dem Steuerarm 160 überträgt.
Der Steuerarm 160 ist mit der Steuerverbindung 164 versehen. Die Steuerverbindung 164 ist exzentrisch zu der Mitte von der Nockenwelle 120 positioniert, die der Drehmittelpunkt von dem Steuerarm 160 ist, und kann sich frei drehen. Die Steuerverbindung 164 hat Verbindungszapfen 166 (von denen lediglich einer in 2 gezeigt ist). Die Verbindungszapfen 166 sind an beiden Enden von der Drehpunktseite der Steuerverbindung 164 punktiert. Die Verbindungszapfen 166 sind durch den Steuerarm 164 gestützt und können sich frei drehen. Die Verbindungszapfen 166 an dem Steuerarm 160 sind praktisch zu dem zweiten Zahnrad 162 in Bezug auf die Drehmitte des Steuerarms 160 entgegengesetzt positioniert. Das Führungsende von der Steuerverbindung 164 ist zu der Steuerwelle 132 hin ausgerichtet, während die Verbindungszapfen 166 als ein Drehpunkt dienen. Jede Seite von dem Antriebsnocken 122 ist mit dem Steuerarm 160 versehen (obwohl dies in 1 nicht gänzlich dargestellt ist). Die Steuerverbindung 164 ist durch den Steuerarm 160 an der rechten Seite und dem Steuerarm an der linken Seite gestützt.
Die Steuerverbindung 164 hat ein Paar an Armen 168 (einen rechten Arm und einen linken Arm), wie dies in der Explosionsansicht von 2 gezeigt ist. Die rechts und links vorgesehenen Arme 168 stützen die Kupplungswelle 174. Die Kupplungswelle 174 sitzt im Presssitz in den Armen 168, ist an diesen verstemmt oder ist an diesen anderweitig befestigt. Die erste Rolle 170 ist durch die Kupplungswelle 174 gestützt und kann sich frei drehen. Die zwei zweiten Rollen 172, die an beiden Seiten von der ersten Rolle 170 positioniert sind, sind durch die Kupplungswelle 174 gestützt und können sich frei drehen. Scheiben 178 sind zwischen der ersten Rolle 170 und den zweiten Rollen 172 so positioniert, dass die Rollen 170 und 172, die sich bei verschiedenen Drehzahlen drehen, nicht direkt in Kontakt miteinander gelangen. Die erste Rolle 170 hat einen größeren Durchmesser und eine größere axiale Länge als die zweiten Rollen 172.
Das Führungsende von der Steuerverbindung 164 ist zu der Steuerwelle 132 hin so ausgerichtet, dass die Steuerverbindung 164 in der Zugrichtung des Schwenknockenarms 150 gewandt ist. Die Rollen 170 und 172 sind zwischen der Antriebsnockenfläche 124 und der Gleitfläche 156 positioniert. Wie dies in der Vorderansicht (in der schematischen Darstellung) von 3 gezeigt ist, steht die erste Rolle 170 mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt, und die zweiten Rollen 172 stehen mit der Gleitfläche 156 von jedem Schwenknockenarm 150 in Kontakt. Die Kraft, die jeder Schwenknockenarm 150 von der Bewegungsverlustfeder aufnimmt, bewirkt, dass die Gleitfläche 156 die zweiten Rollen 172 nach oben drückt. Die erste Rolle 170, die zu den zweiten Rollen 172 koaxial ist und mit diesen einstückig ist, wird gegen die Antriebsnockenfläche 124 gedrückt.
Vorgänge, die durch die variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
Nachstehend sind Vorgänge, die durch die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 ausgeführt werden, unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben. In den 4 bis 7 sind der vordere Steuerarm 160 und das erste Zahnrad 134 weggelassen worden, um die Bewegungen der Rollen 170 und 172 sauber darzustellen.
(1) Anhebevorgang bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung
Ein Anhebevorgang, der durch die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben. 4A zeigt einen Zustand von der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100, der dann vorherrscht, wenn das Ventil 100 bei der Anhebevorgangsabfolge geschlossen ist. 4B zeigt einen Zustand von der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100, der dann vorherrscht, wenn das Ventil 104 bei der Anhebevorgangsabfolge offen ist.
Bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 wird die Drehbewegung von dem Antriebsnocken 122 zunächst zu der ersten Rolle 170 eingegeben, die mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt gelangt. Die erste Rolle 170 und die zweiten Rollen 172, die koaxial zueinander und einstückig miteinander sind, drehen sich an dem Zapfen 166. Die Drehbewegung wird zu der Gleitfläche 156 von dem Schwenknockenarm 150 eingegeben, der die zweiten Rollen 120 stützt. Da die Kraft von der (nicht dargestellten) Bewegungsverlustfeder konstant die Gleitfläche 156 gegen die zweiten Rollen 172 drückt, schwenkt der Schwenknockenarm 150 an der Steuerwelle 132 in Übereinstimmung mit der Drehung des Antriebsnockens 122.
Genauer gesagt verschiebt sich, wenn die Nockenwelle 120 sich in dem in 4A gezeigten Zustand dreht, die Kontaktposition P1, bei der die erste Rolle 170 mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt steht, von der Nichtbetätigungsfläche 124a zu der Betätigungsfläche 124b, wie dies in 4B gezeigt ist. Relativ wird die erste Rolle 170 durch den Antriebsnocken 122 nach unten gedrückt. Dann drehen sich die erste Rolle 170 und die zweiten Rollen 172, die koaxial zu der ersten Rolle 170 sind und einstückig mit dieser sind, entlang einer Ortskurve, die durch die Steuerverbindung 164 definiert ist. Dadurch wird bewirkt, dass die zweiten Rollen 172 die Gleitfläche 156 von dem Schwenknockenarm 150 nach unten drücken. Der Schwenknockenarm 150 dreht sich dann in der Richtung des Uhrzeigersinns in den 4A und 4B um die Steuerwelle 132. Wenn die Nockenwelle 120 sich weiter dreht, bis die Kontaktposition B1, bei der die erste Rolle 170 mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt steht, die Spitze von der Betätigungsfläche 124b passiert, bewirkt die Kraft, die durch die Bewegungsverlustfeder und die Ventilfeder erzeugt wird, dass der Schwenknockenarm 150 sich in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns in den 4A und 4B um die Steuerwelle 132 herum dreht.
Wenn der Schwenknockenarm 150 sich um die Steuerwelle 132 dreht, wie dies vorstehend beschrieben ist, ändert sich die Kontaktposition P3, bei der die Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht. In den 4A und 4B sind die Kontaktpositionen, bei denen die Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht, mit P3i und P3f bezeichnet. Dies dient dazu, zwischen der Anfangskontaktposition P3i und der Endkontaktposition P3f zu unterscheiden, was nachstehend beschrieben ist. In dieser Beschreibung wird der Ausdruck „Kontaktposition P3" verwendet, um einfach eine Kontaktposition zu repräsentieren, bei der die Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht.
Wenn die Schwenkarmrolle 112 mit der Nichtbetätigungsfläche 152a in Kontakt steht, wie dies in 4A gezeigt ist, ist der Abstand zwischen der Nichtbetätigungsfläche 152a und der Mitte von der Steuerwelle 132 feststehend. Daher bleibt die Position von der Schwenkarmrolle 112 innerhalb des Raumes unverändert ohne Rücksicht auf die Kontaktposition. Folglich schwenkt der Schwenkarm 110 nicht, so dass das Ventil 104 bei einer fixierten Position gehalten wird. Wenn die Schwenkarmrolle 112 mit der Nichtbetätigungsfläche 152a in Kontakt steht, ist die Positionsbeziehung zwischen den Komponenten der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 so eingestellt, dass das Ventil 104 geschlossen ist.
Wenn die Kontaktposition P3, bei der die Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht, sich von der Nichtbetätigungsfläche 152a zu der Betätigungsfläche 152b ändert, wie dies in 4B gezeigt ist, wird der Schwenkarm 110 gemäß dem Abstand zwischen der Betätigungsfläche 152b und der Mitte der Steuerwelle 132 nach unten gedrückt. Dies bewirkt, dass der Schwenkarm 110 in der Richtung des Uhrzeigersinns um einen Punkt schwenkt, der durch die hydraulisch angetriebene Einstelleinrichtung 106 gestützt ist. Das Ventil 104 wird dann nach unten gedrückt und durch den Schwenkarm 110 geöffnet.
(2) Vorgang zur Änderung des Anhebebetrages bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung
Ein Vorgang zur Änderung des Anhebebetrages, der durch die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben. Die 5A und 5B zeigen einen Vorgang, bei dem die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 einen geringfügigen Anhebebetrag dem Ventil 104 mitteilt. Andererseits zeigen die 4A und 4B einen Vorgang, bei dem die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 einen großen Anhebebetrag dem Ventil 104 mitteilt. Die 5A und 5B zeigen einen Zustand der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100, der dann vorherrscht, wenn das Ventil 104 bei einer Anhebebetätigungsabfolge geschlossen ist. Die 4B und 5B zeigen einen Zustand von der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100, der dann vorherrscht, wenn das Ventil 104 in der Anhebebetriebsabfolge offen ist.
Wenn der Anhebebetrag von dem in den 4A und 4B gezeigten Anhebebetrag zu dem in den 5A und 5B gezeigten Anhebebetrag verändert werden soll, wird die Steuerwelle 132 in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Nockenwelle 120 (in der Richtung des Uhrzeigersinns unter Betrachtung in den Zeichnungen) bei dem in 4A gezeigten Zustand gedreht, und der Steuerarm 160 wird zu der in 5A gezeigten Drehposition gedreht. Der Drehbetrag von dem Steuerarm 160 wird bestimmt durch den Drehbetrag der Steuerwelle 132 und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Zahnrad 134 (siehe 1) und dem zweiten Zahnrad 162. Beide Rollen 170 und 172 sind mit dem Steuerarm 160 durch die Steuerverbindung 164 verkuppelt. Daher bewegt sich, wenn der Steuerarm 160 sich dreht, die erste Rolle 170 entlang der Nockenantriebsfläche 124 und stromaufwärtig in der Drehrichtung der Nockenwelle 120, wohingegen die zweiten Rollen 172 sich entlang der Gleitfläche 156 und von der Steuerwelle 132 weg bewegen.
Wenn die zweiten Rollen 172 sich von der Steuerwelle 132 weg bewegen, nimmt der Abstand zwischen dem Schwenkmittelpunkt CO von dem Schwenknockenarm 150 und der Kontaktposition P2, bei der die zweiten Rollen 172 mit der Gleitfläche 156 in Kontakt stehen, zu, wodurch der Schwenkwinkel von dem Schwenknockenarm 150 abnimmt. Der Grund dafür ist, dass der Schwenkwinkel von dem Schwenknockenarm 150 umgekehrt proportional zu dem Abstand zwischen dem Schwenkmittelpunkt CO und der Kontaktposition P2 ist, die ein Schwingungseingabepunkt ist. Wie dies in den 4B und 5B gezeigt ist, ist das Anheben (der Anhebebetrag) von dem Ventil 104 dann maximal, wenn die Kontaktposition P1, bei der die erste Rolle 172 mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt steht, bei der Spitze der Betätigungsfläche 124b ist, und der Anhebebetrag von dem Ventil 104 wird durch die Kontaktposition B3f bestimmt, bei der Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht, wenn das Ventilanheben maximal ist (nachstehend ist diese als die Endkontaktposition bezeichnet). 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Ventilanheben (Ventilanhebebetrag) und der Position von der Schwenkarmrolle 112 an der Schwenknockenfläche 152. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die Endkontaktposition P3f durch den Schwenkwinkel des Schwenknockenarms 150 und die Kontaktposition P3i bestimmt, bei der die Schwenkarmrolle 112 mit der Schwenknockenfläche 152 in Kontakt steht, wie dies in den 4A und 5A gezeigt ist (nachstehend ist diese Position als die Anfangskontaktposition bezeichnet).
Bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gleitfläche 156 so ausgebildet, dass der Abstand zu dem Nockenbasiskreis (nicht Betätigungsfläche 124a) von dem Antriebsnocken 122 zunimmt bei einer Zunahme des Abstandes zu dem Schwenkmittelpunkt C0. Daher neigt sich, wenn die vorstehend erwähnte Kontaktposition P2 sich von dem Schwenkmittelpunkt CO des Schwenknockenarms 150 weg bewegt, der Schwenknockenarm 150 in eine derartige Richtung, dass die Gleitfläche 156 sich der Antriebsnockenfläche 124 nähert. Der Schwenknockenarm 150 dreht sich in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns um die Steuerwelle 132 unter Betrachtung in den Zeichnungen. Dadurch wird bewirkt, dass sich die Anfangskontaktposition P3i von der Schwenkarmrolle 112 an der Schwenknockenfläche 152 von der Betätigungsfläche 152b weg bewegt, wie dies in 5A gezeigt ist.
Wenn die Steuerwelle 132 sich in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle 120 dreht, nimmt der Schwenkwinkel von dem Schwenknockenarm 150 ab, und die Anfangskontaktposition P3i bewegt sich von der Betätigungsfläche 152b weg. Folglich bewegt sich die Endkontaktposition P3f, die die Schwenkarmrolle 112 erreichen kann, zu der Nicht-Betätigungsfläche 152a, wie dies in 6 gezeigt ist, wodurch der Anhebebetrag von dem Ventil 104 abnimmt. Der Betätigungswinkel (der Betriebswinkel) von dem Ventil 104 entspricht einer Periode (Kurbelwinkel), während der die Schwenkarmrolle 112 an der Betätigungsfläche 152a positioniert ist. Wenn jedoch die Endkontaktposition P3f sich zu der Nicht-Betätigungsfläche 152a bewegt, nimmt der Betätigungswinkel von dem Ventil 104 ebenfalls ab. Des Weiteren bewegt sich die erste Rolle 170 stromaufwärtig in der Drehrichtung der Nockenwelle 120. Daher bewegt sich die Kontaktposition P1, bei der die erste Rolle 170 mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt steht, wenn die Nockenwelle 120 bei der gleichen Drehposition ist, zu der Seite des Voreilwinkels von dem Antriebsnocken 122. Dadurch wird die Schwenkzeit von dem Schwenknockenarm 150 in Bezug auf die Phase der Nockenwelle 120 zu einem Voreilen gebracht. Als ein Ergebnis eilt die Ventilzeit (die maximale Anhebezeit) vor.
7 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Anhebebetrag und der Ventilzeit von dem Ventil 104, die durch die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 vorgesehen werden. Wie dies in dieser Zeichnungen gezeigt ist, kann die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 den Betriebswinkel (Betätigungswinkel) erhöhen und die Ventilzeit zu einem Nacheilen bringen, wenn der Anhebebetrag des Ventils 104 zunimmt. Umgekehrt kann die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 den Betätigungswinkel (Betriebswinkel) verringern, und die Ventilzeit zu einem Voreilen bringen, wenn der Anhebebetrag von dem Ventil 104 abnimmt. Daher ist es, wenn beispielsweise das Ventil 104 ein Einlassventil ist, möglich, eine variable Steuerung über die Betriebskennlinie ohne Verwendung eines VVT oder eines anderen Ventilzeitsteuermechanismus so auszuüben, dass die Öffnungszeit von dem Ventil 104 praktisch fixiert bleibt.
Vorteile der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
Wenn die Antriebskraft von dem Antriebsnocken 122 zu dem Schwenknockenarm 150 übertragen wird, wird ein Kontaktflächendruck (Hertzsche Pressung) zwischen der Antriebsnockenfläche 124 und der ersten Rolle 170 und zwischen der Gleitfläche 156 und den zweiten Rollen 172 ausgeübt. Bei der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die erste Rolle 170 einen größeren Durchmesser als die zweiten Rollen 172. Daher ist der Kontaktflächendruck (die Hertzsche Pressung) zwischen der Antriebsnockenfläche 124 und der ersten Rolle 170 verringert. Da des Weiteren die zweiten Rollen 172 nicht mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt gelangen, kann die Antriebsnockenfläche 124 mit der gesamten Breite der ersten Rolle 170 in Kontakt gebracht werden. Die sich ergebende Zunahme bei der Kontaktlänge verringert außerdem den Kontaktflächendruck. Außerdem wird der Kontaktflächendruck zwischen den zweiten Rollen 172 und der Gleitfläche 156 verringert, da die Gleitfläche 156 als eine konkave Fläche ausgebildet ist, die zu der Antriebsnockenfläche 124 hin gekrümmt ist. Folglich sieht die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine gesteigerte Haltbarkeit vor.
Des Weiteren wird, da die zweiten Rollen 172 einen ähnlichen Durchmesser wie die erste Rolle 170 haben, der Abstand zwischen der Antriebsnockenfläche 124 und der Gleitfläche 156 gering gehalten. Da darüber hinaus die zweiten Rollen 172 nicht mit der Antriebsnockenfläche 124 in Kontakt gelangen, kann die axiale Länge von der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gering gehalten werden, indem die zweiten Rollen 172 in der Nähe von der ersten Rolle 170 positioniert werden. Folglich ermöglicht die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass nicht nur eine gesteigerte Haltbarkeit vorgesehen wird, indem der Kontaktflächendruck verringert wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, sondern auch die gesamte variable Ventilbetätigungsvorrichtung kompakt gestaltet wird.
Da darüber hinaus die zweiten Rollen 172 an beiden Seiten von der ersten Rolle 170 positioniert sind, stehen die Antriebskraft, die von der Antriebsnockenfläche 124 zu der ersten Rolle 170 eingegeben wird, und die Reaktionskraft, die von der Gleitfläche 156 zu den zweiten Rollen 172 an beiden Seiten eingegeben werden, im Gleichgewicht an der Mitte von der Kupplungswelle 174 (sie gleichen sich aus). Daher ist es möglich, eine erhöhte Steifigkeit vorzusehen, indem verhindert wird, dass die Kupplungswelle 174 sich biegt, und eine Antriebskraft gleichförmig zu den beiden Ventilen 104 übertragen wird.
Andere Ausführungsbeispiele
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben ist, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und dass Variationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemacht werden können. Beispielsweise können die folgenden Abwandlungen bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nimmt an, dass die vorliegende Erfindung bei einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet wird, die einen Antriebsaufbau mit einem Nocken und zwei Ventilen hat. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet werden, die einen Antriebsaufbau mit einem Nocken und einem Ventil hat. 8 zeigt eine Vorderansicht (eine schematische Darstellung) von einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die einen Antriebsaufbau mit einem Nocken und einem Ventil hat und bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird. Wenn der Antriebsaufbau mit einem Nocken und einem Ventil angewendet wird, wird die zweite Rolle 172, die einen kleinen Durchmesser hat, an der Mitte positioniert und werden die ersten Rollen 170, die einen großen Durchmesser haben, an beiden Seiten von der zweiten Rolle 172 positioniert, wie dies in 8 gezeigt ist. Die ersten Rollen 170 nehmen eine Antriebskraft auf, die von der Antriebsnockenfläche 124 übertragen wird, und die zweite Rolle 172, die an der Mitte positioniert ist, überträgt die Antriebskraft zu der Gleitfläche 156. Wenn dieser Aufbau angewendet wird, stehen die Antriebskraft, die von der Antriebsnockenfläche 124 zu den ersten Rollen 170 an beiden Seiten eingegeben wird, und die Reaktionskraft, die von der Gleitfläche 156 zu der zweiten Rolle 172 an der Mitte eingegeben wird, an der Mitte von der Kupplungswelle 174 in Gleichgewicht. Daher ist es möglich, ein Biegen der Kupplungswelle 174 zu verhindern und eine erhöhte Steifigkeit vorzusehen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung der Schwenkarmart angewendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einer direkt wirkenden oder einer anderen Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet werden.
Des Weiteren ist der Einstellmechanismus für die variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Einstellmechanismus 130 beschränkt, der gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Die vorliegende Erfindung kann bei einer breiten Vielfalt an variablen Ventilbetätigungsvorrichtungen angewendet werden, solange diese einen Einstellmechanismus haben, der die Drehbewegung von dem Antriebsnocken zu dem Schwenkelement über ein Zwischenelement überträgt.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung und ermöglicht ein Verringern der Reibung während einer Antriebskraftübertragung und sieht eine hohe Haltbarkeit bei Anwendung eines kompakten Aufbaus vor.
Eine erste Rolle (170), die mit einer Antriebsnockenfläche (124) einer Nockenwelle (120) in Kontakt gelangt, hat einen größeren Durchmesser als eine zweite Rolle (172), die mit einer Gleitfläche (156) eines Schwenkelementes (150) in Kontakt gelangt. Eine Kupplungswelle (174) kuppelt die erste Rolle (170) an die zweite Rolle (172) so, dass sich die Rollen (170) und (172) unabhängig drehen können. Die Gleitfläche (156) ist zu der Antriebsnockenfläche (124) hin gekrümmt.

Claims

Variable Ventilbetätigungsvorrichtung für ein mechanisches Ändern der Betriebseigenschaft von einem Ventil relativ zu der Drehung einer Nockenwelle, wobei die variable Ventilbetätigungsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Antriebsnocken, der über der Nockenwelle eingebaut ist; ein Schwenkelement, das an einer ortsfesten Welle schwenkt; eine Schwenknockenfläche, die an dem Schwenkelement ausgebildet ist und die mit einem Ventilstützelement, das das Ventil stützt, in Kontakt gelangt und das Ventil in eine Anheberichtung drückt; eine Gleitfläche, die an dem Schwenkelement so ausgebildet ist, dass sie dem Antriebsnocken zugewandt ist; ein Zwischenelement, das zwischen dem Antriebsnocken und dem Schwenkelement positioniert ist und mit sowohl der Gleitfläche als auch einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt; eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle vorgesehen ist und dazu in der Lage ist, die Drehposition kontinuierlich oder schrittweise zu ändern; und einen Arretiermechanismus, der die Position von dem Zwischenelement bei einer Arretierung der Drehung der Steuerwelle ändert; wobei das Zwischenelement eine erste Rolle, die einen großen Durchmesser hat und mit einer Nockenfläche von dem Antriebsnocken in Kontakt gelangt; eine zweite Rolle, die konzentrisch zu der ersten Rolle positioniert ist, einen kleinen Durchmesser hat und mit der Gleitfläche in Kontakt gelangt; und eine Kupplungswelle hat, die die erste Rolle und die zweite Rolle so kuppelt, dass die erste Rolle und die zweite Rolle sich unabhängig drehen können; und wobei die Gleitfläche zu dem Antriebsnocken hin gekrümmt ist.
Variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Rolle an beiden Seiten von der ersten Rolle positioniert ist; und wobei die zwei zweiten Rollen mit der Gleitfläche in Kontakt gelangen, um eine Antriebskraft zu der Gleitfläche aufzubringen.
Variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Schwenkelement für jede der beiden zweiten Rollen vorgesehen ist; und wobei das Ventil für jedes der beiden Schwenkelemente vorgesehen ist.
Variable Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Rolle zwischen zwei Einheiten aus der ersten Rolle positioniert ist; und wobei jede der beiden ersten Rollen mit einer Nockenfläche des Antriebsnockens in Kontakt gelangt, um eine Antriebskraft aufzunehmen, die von dem Antriebsnocken aufgebracht wird.