-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventilmechanismus,
der unter Verwendung eines variablen Mechanismus ermöglicht, einen
maximalen Hubbetrag eines Ventils variieren zu lassen. Genauer gesagt
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen variablen Ventilmechanismus,
der eine Steuerwelle hat, die einen variablen Mechanismus betätigt, der über einen
Schneckengetriebemechanismus an einem die Steuerwelle drehbar antreibenden
Stellglied angeschlossen ist.
-
Hintergrund des Stands der
Technik
-
Ein
bekannter variabler Ventilmechanismus, wie er beispielsweise in
der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2000-234507 offenbart ist, variiert einen maximalen
Hubbetrag und eine Öffnungs-/Schließsteuerzeit
eines Ventils gemäß einem Kraftmaschinenbetriebszustand.
Der in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2000-234507 offenbarte variable Ventilmechanismus hat
einen variablen Mechanismus und ein Stellglied. Der variable Mechanismus
variiert den maximalen Hubbetrag und die Öffnungs-/Schließsteuerzeit eines Ventil gemäß einer
Winkelstellung einer Steuerwelle. Das Stellglied steuert die Winkelstellung
der Steuerwelle. Das Stellglied ist an der Seite einer Schnecke
eines Schneckengetriebemechanismus angeschlossen. Die Steuerwelle
ist an der Seite eines Schneckenrads des Schneckengetriebemechanismus
angeschlossen. Dementsprechend wird die Drehung des Stellglieds
in die Steuerwelle eingegeben, wobei deren Drehzahl durch den Schneckengetriebemechanismus
verringert wird.
-
Der
vorstehend zitierte bekannte variable Ventilmechanismus hat einen
Begrenzungsmechanismus, der die maximalen Winkelstellungen der Steuerwelle
in der Vorwärts-
und der Rückwärtsdrehung
begrenzt. Der Begrenzungsmechanismus hat einen Begrenzungsstift,
der sich einstückig
mit dem Schneckenrad dreht, sowie ein Beschränkungselement, das an einer
Aufnahmeabdeckung des Schneckengetriebemechanismus befestigt ist.
Der Begrenzungsstift liegt an dem Beschränkungselement an, sodass das
Schneckenrad daran gehindert wird, sich weiter zu drehen. Die maximale
Winkelstellung der Steuerwelle wird dadurch begrenzt. Außerdem ist
an dem Beschränkungselement
ein elastischer Körper einstückig befestigt,
um einen Schlag zu absorbieren, der sonst aufgenommen würde, wenn
der Begrenzungsstift mit dem Beschränkungselement in Kontakt kommt.
-
Einschließlich der
vorstehend erwähnten Druckschrift
kennt der Anmelder die folgenden Druckschriften als zu der vorliegenden
Erfindung zugehörigen
Stand der Technik.
-
Offenbarung der Erfindung
-
In
dem vorstehend erwähnten
bekannten variablen Ventilmechanismus kann das Stellglied jedoch
wegen eines Systemfehlers oder dergleichen so gedreht werden, dass
es einen Grenzbetrag überschreitet.
Auch wenn die Winkelstellung des Schneckenrads durch den Begrenzungsmechanismus
direkt begrenzt ist, kann in solchen Fällen die maximale Winkelstellung
der Schnecke nur indirekt durch das Schneckenrad begrenzt werden.
Folglich führte
eine Einschraubwirkung der Schnecke dazu, dass die Schnecke mit
dem Schneckenrad in übermäßigen Zahneingriff
gelangte, was manchmal zu einem festgefressenen oder beschädigten Schneckengetriebemechanismus
führte.
-
Die
vorliegende Erfindung ist an diese vorstehend erörterten Probleme gerichtet
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen
variablen Ventilmechanismus, der eine Steuerwelle hat, die einen
variablen Mechanismus betätigt,
der über einen
Schneckengetriebemechanismus an einem Stellglied angeschlossen ist,
das die Steuerwelle drehbar antreibt, einen Aufbau bereitzustellen,
der verhindern kann, dass der Schneckengetriebemechanismus durch
eine übermäßige Drehung
des Stellglieds gesperrt oder beschädigt wird und dass der variable
Ventilmechanismus durch eine übermäßige Drehung der
Steuerwelle beschädigt
wird.
-
Beim
Lösen der
vorliegenden Aufgabe ist gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein variabler Ventilmechanismus
für eine Brennkraftmaschine
vorgesehen, der Folgendes aufweist: einen variablen Mechanismus
zum Variieren eines maximalen Hubbetrags eines Ventils gemäß einer
Winkelstellung einer Steuerwelle; und ein über einen Schneckengetriebemechanismus
an der Steuerwelle angeschlossenes Stellglied, wobei der variable Ventilmechanismus
den maximalen Hubbetrag des Ventils durch drehbares Antreiben der
Steuerwelle über
den das Stellglied verwendenden Schneckengetriebemechanismus variiert;
wobei der Schneckengetriebemechanismus eine an dem Stellglied angeschlossene
Schnecke und ein an der Steuerwelle angeschlossenes Schneckenrad
aufweist; und wobei das Schneckenrad Zähne hat, die mit der Schnecke über einen
vorbestimmten Winkelbereich einschließlich eines erforderlichen
Drehbereichs der Steuerwelle in Zahneingriff sind, und es so ausgebildet
ist, dass es außerhalb
des vorbestimmten Winkelbereichs von der Schnecke aus dem Zahneingriff
gebracht wird.
-
Gemäß dem ersten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat das Schneckenrad die
Zähne, die über dessen
vorbestimmten Winkelbereich mit der Schnecke in Zahneingriff sind.
Falls sich das Stellglied als Ergebnis eines Systemfehlers oder
dergleichen derart dreht, dass es einen Grenzbetrag überschreitet,
dann überschreitet
ein Kontaktpunkt zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke den vorbestimmten
Winkelbereich, was das Schneckenrad und die Schnecke aus dem Zahneingriff
voneinander bringt. Dies unterbricht einen Eingang der Drehung der
Schnecke auf das Schneckenrad. Ein blockierter oder beschädigter Schneckengetriebemechanismus
als Ergebnis einer Einschraubbetätigung der
Schnecke oder ein beschädigter
variabler Ventilmechanismus als Ergebnis einer übermäßigen Drehung der Steuerwelle
können
verhindert werden.
-
Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er in dem ersten Gesichtspunkt
beschrieben ist, wobei der erforderliche Drehbereich der Steuerwelle
einen Winkelbereich der Steuerwelle aufweist, der im Bereich von
einer Winkelstellung, die einem minimalen Festlegungswert des maximalen
Hubbetrags des Ventils entspricht, bis zu einer Winkelstellung liegt,
die einem maximalen Festlegungswert davon entspricht; und wobei
der vorbestimmte Winkelbereich derart festgelegt ist, dass dann,
wenn sich die Steuerwelle in der Richtung eines kleinen Hubs dreht,
sodass sie die zu dem minimalen Festlegungswert zugehörige Winkelstellung überschreitet,
das Schneckenrad und die Schnecke voneinander aus dem Zahneingriff
gebracht werden, bevor der maximale Hubbetrag des Ventils einen
minimalen Grenzwert erreicht, der dafür erforderlich ist, eine geringe
Menge der Einlassluft zu erreichen, die es ermöglicht, einen optimalen Betriebszustand
der Brennkraftmaschine beizubehalten.
-
Gemäß dem zweiten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden das Schneckenrad
und die Schnecke selbst dann voneinander aus dem Zahneingriff gebracht,
bevor der maximale Hubbetrag des Ventils den minimalen Grenzwert
erreicht, falls die Steuerwelle sich in der Richtung des kleinen Hubs
dreht, sodass die zu dem minimalen Festlegungswert des maximalen
Hubbetrags des Ventils zugehörige
Winkelstellung als ein Ergebnis der Stellglieddrehung überschritten
wird, sodass der Grenzbetrag wegen eines Systemfehlers oder dergleichen überschritten
wird. Dies verhindert, dass sich die Steuerwelle weiter dreht. Dementsprechend
kann verhindert werden, dass der maximale Hubbetrag des Ventils
kleiner als der minimale Grenzwert wird, wodurch die geringe Einlassluftmenge
erreicht wird, die es ermöglicht,
dass ein optimaler Betriebszustand der Brennkraftmaschine beibehalten
werden kann.
-
Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er gemäß dem ersten Gesichtspunkt
beschrieben wurde, wobei der erforderliche Drehbereich der Steuerwelle
einen Winkelbereich der Steuerwelle aufweist, der im Bereich von
einer Winkelstellung, die einem minimalen Festlegungswert des maximalen
Hubbetrags des Ventils entspricht, zu einer Winkelstellung liegt,
die dessen maximalem Festlegungswert entspricht, und wobei der vorbestimmte
Winkelbereich derart festgelegt ist, dass dann, wenn sich die Steuerwelle
in einer Richtung des großen
Hubs dreht, sodass die zu dem maximalen Festlegungswert zugehörige Winkelstellung überschritten
wird, das Schneckenrad und die Schnecke voneinander aus dem Zahneingriff
gebracht werden, bevor der maximale Hubbetrag des Ventils einen
maximalen Grenzwert erreicht, der eine Kollision zwischen dem Ventil
und einem Kolben verhindern kann.
-
Gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden das Schneckenrad
und die Schnecke selbst dann voneinander aus dem Eingriff gebracht,
bevor der maximale Hubbetrag des Ventils dem maximalen Grenzwert
erreicht, wenn sich die Steuerwelle in der Richtung des großen Hubs
dreht, sodass die den maximalen Festlegungswert des maximalen Hubbetrags
des Ventils entsprechende Winkelstellung als Ergebnis der Stellglieddrehung überschritten
wird, sodass der Grenzbetrag wegen eines Systemfehlers oder dergleichen überschritten
wird. Dies verhindert, dass sich die Steuerwelle weiter dreht. Dementsprechend
kann verhindert werden, dass der maximale Hubbetrag des Ventils
größer als der
maximale Grenzwert wird, wodurch eine Kollision zwischen dem Ventil
und dem Kolben vermieden wird.
-
Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der variable
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er gemäß dem ersten Gesichtspunkt
beschrieben ist, wobei der variable Mechanismus Folgendes aufweist:
ein Kippelement, das um eine parallel zu einer Nockenwelle angeordnete Achse
kippt; eine an dem Kippelement ausgebildete, Kippnockenfläche, wobei
die Kippnockenfläche
mit einem das Ventil stützenden
Ventilstützelement
in Kontakt kommt, um das Ventil in einer Hubrichtung zu drücken; eine
an dem Kippelement ausgebildete Gleitfläche, die einem Nocken gegenüberliegt;
ein Zwischenelement, das zwischen dem Nocken und der Gleitfläche zwischengeordnet
ist; und einen Wirkkopplungsmechanismus, der eine Stellung des Zwischenelements
an der Gleitfläche
durch Wirkkopplung mit der Drehung der Steuerwelle variiert, wobei der
vorbestimmte Winkelbereich derart festgelegt ist, dass das Schneckenrad
und die Schnecke voneinander aus dem Zahneingriff gebracht werden,
bevor die Stellung des Zwischenelements an der Gleitfläche ein äußerstes
Ende der Gleitfläche
erreicht, wenn sich die Steuerwelle derart dreht, dass sie den erforderlichen
Drehbereich überschreitet.
-
Gemäß dem vierten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden das Schneckenrad
und die Schnecke selbst dann voneinander aus dem Eingriff gebracht,
bevor die Stellung des Zwischenelements an der Gleitfläche das äußerste Ende
der Gleitfläche
erreicht, wenn die Steuerwelle sich so dreht, dass sie als Ergebnis
der Stellglieddrehung den erforderlichen Drehbereich überschreitet,
sodass sie den Grenzbetrag wegen eines Systemfehlers oder dergleichen überschreitet.
Dies verhindert, dass sich die Steuerwelle weiter dreht. Dies verhindert,
dass das Zwischenelement das äußerste Ende der
Gleitfläche überschreitet,
sodass das Zwischenelement nicht von dem Raum zwischen dem Nocken und
der Gleitfläche
fällt.
-
Gemäß einem
fünften
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler Ventilmechanismus
vorgesehen, wie er gemäß einem
der ersten bis vierten Gesichtspunkte beschrieben ist, der ferner Folgendes
aufweist: eine Drängeinrichtung
zum Drängen
des Schneckenrads in Richtung einer Seite, in der die Zähne des
Schneckenrads mit der Schnecke in Eingriff sind, falls das Schneckenrad
und die Schnecke als ein Ergebnis einer übermäßigen Drehung des Schneckenrads
voneinander außer
Zahneingriff gebracht sind.
-
Gemäß dem fünften Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung hat das Schneckenrad Zähne, die
selbst dann mit der Schnecke in Eingriff, wenn das Schneckenrad
und die Schnecke voneinander aus dem Zahneingriff gebracht sind.
Das Schneckenrad kann daher durch Drehen der Schnecke in einer Rückwärtsrichtung
mit der Schnecke in Zahneingriff gebracht werden. Dies ermöglicht es,
dass die Steuerwelle wieder über
den Schneckengetriebemechanismus gedreht wird, wodurch es möglich wird,
den Betrieb des variablen Ventilmechanismus schnell wieder aufzunehmen.
-
Gemäß einem
sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er gemäß dem fünften Gesichtspunkt beschrieben
ist, wobei die Drängeinrichtung
Folgendes aufweist: eine erste Feder, die das Schneckenrad in der
Richtung mit kleinem Hub mit einer Federkraft gemäß einem
Betrag drängt,
bei dem das Schneckenrad in der Richtung mit großem Hub gedreht ist; und eine
zweite Feder, die das Schneckenrad in der Richtung des großen Hubs
mit einer Federkraft gemäß einem
Betrag drängt,
mit dem das Schneckenrad in der Richtung des kleinen Hubs gedreht
ist.
-
Gemäß dem sechsten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einer
Feder als Mittel zum Drängen
des Schneckenrads das Schneckenrad mit einer Vorspannkraft entsprechend
des Betrags der Drehung des Schneckenrads in der Richtung vorgespannt
werden, die der Drehrichtung entgegengesetzt ist. Dies verhindert, dass
zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke eine übermäßige Kraft wirkt, während beide
miteinander in Zahneingriff sind. Das Schneckenrad und die Schnecke
können
zudem zuverlässig
miteinander in Zahneingriff gebracht werden, sollten die beiden
voneinander aus dem Zahneingriff gebracht worden sein.
-
Gemäß einem
siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er in einem aus den ersten bis
sechsten Gesichtspunkten beschrieben ist, der ferner Folgendes aufweist:
einen Winkelstellungssensor zum Erzeugen einer Signalausgabe in
Antwort auf eine Winkelstellung der Steuerwelle; eine Steuereinrichtung
zum Steuern des Stellglieds derart, dass die Winkelstellung der
Steuerwelle mit der Sollwinkelstellung auf Grundlage des Signals
des Winkelstellungssensors in Übereinstimmung
gebracht wird; einen Schalter, dessen Signal vor und nach einer
vorbestimmten Bezugswinkelstellung geändert wird, wenn sich die Steuerwelle
dreht; und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Signals
des Winkelstellungssensors auf Grundlage einer Abweichung zwischen
einem Signal, das von dem Winkelstellungssensor ausgegeben werden
soll, wenn sich die Steuerwelle an der Bezugswinkelstellung befindet,
und einem Signal, das tatsächlich
von dem Winkelstellungssensor ausgegeben wird, wenn sich das Signal
des Schalters ändert.
-
Gemäß dem siebten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf
eine Änderung
des Schaltsignals eine Signalkorrektur durchgeführt, wenn das Stellglied auf
Grundlage des Signals des Winkelstellungssensors gesteuert werden
soll. Dies kann verhindern, dass die Winkelstellung der Steuerwelle
infolge der Abweichung des Signals des Winkelstellungssensors abweicht.
Folglich kann verhindert werden, dass die Steuerwelle über den
erforderlichen Drehbereich hinaus gedreht wird, wenn sie durch die
Abweichung in dem Signal des Winkelstellungssensors infolge eines
Spannungsabfalls oder dergleichen beeinträchtigt wird.
-
Gemäß einem
achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein variabler
Ventilmechanismus vorgesehen, wie er gemäß einem aus den ersten bis
sechsten Gesichtspunkten beschrieben ist, der ferner Folgendes aufweist:
einen Winkelstellungssensor zum Erzeugen einer Signalausgabe in Antwort
auf eine Winkelstellung der Steuerwelle; eine Steuereinrichtung
zum Steuern des Stellglieds derart, dass die Winkelstellung der
Steuerwelle auf Grundlage des Signals des Winkelstellungssensors mit
einer Sollwinkelstellung übereinstimmend
gemacht wird; und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des
Signals des Winkelstellungssensors auf Grundlage der Beziehung zwischen
der Größe einer zu
dem Stellglied zugeführten
Leistung und dem Signal des Winkelstellungssensors.
-
Gemäß dem achten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf
die Größe der zu
dem Stellglied zugeführten
Leistung eine Signalkorrektur durchgeführt, wenn das Stellglied auf
Grundlage des Signals des Winkelstellungssensors gesteuert werden
soll. Dies kann verhindern, dass die Winkelstellung der Steuerwelle
infolge der Abweichung des Signals abweicht. Folglich kann verhindert
werden, dass die Steuerwelle über
den erforderlichen Drehbereich hinaus gedreht wird, wenn sie durch
die Abweichung in dem Signal des Winkelstellungssensors infolge
eines Spannungsabfalls oder dergleichen beeinträchtigt wird.
-
Beim
Lösen der
vorstehend genannten Aufgabe ist gemäß einem neunten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung ein Antriebssystem bereitgestellt, das
einen eine Drehzahl eines Stellglieds reduzierenden Schneckengetriebemechanismus
und eine Antriebswelle aufweist, die die Drehung mit reduzierter
Drehzahl abgibt, wobei der Schneckengetriebemechanismus eine an
dem Stellglied angeschlossene Schnecke und ein an der Antriebswelle angeschlossenes
Schneckenrad aufweist; und wobei das Schneckenrad Zähne hat,
die daran lediglich an einem vorbestimmten Winkelbereich einschließlich eines
erforderlichen Drehbereichs der Antriebswelle ausgebildet sind,
mit denen die Schnecke im Zahneingriff ist, und das Schneckenrad
wird über
jegliche Bereiche außerhalb
des vorbestimmten Winkelbereichs von der Schnecke aus dem Zahneingriff
gebracht.
-
Gemäß dem neunten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat das Schneckenrad Zähne, die
daran lediglich über
einen vorbestimmten Winkelbereich ausgebildet sind. Falls sich das
Stellglied derart dreht, dass es den Grenzbetrag als ein Ergebnis
eines Systemfehlers oder dergleichen überschreitet, dann überschreitet
der Kontaktpunkt zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke den
vorbestimmten Winkelbereich, wodurch das Schneckenrad und die Schnecke
voneinander aus dem Zahneingriff gebracht werden. Dies unterbricht
eine Eingabe der Drehung von der Schnecke auf das Schneckenrad. Ein
blockierter oder beschädigter
Schneckengetriebemechanismus als ein Ergebnis einer Einschraubwirkung
der Schnecke oder eines beschädigten
Elements, das als ein Ergebnis einer übermäßigen Drehung der Antriebswelle
angetrieben wird, kann verhindert werden. Es ist anzumerken, dass
das Antriebssystem gemäß dem neunten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung nicht nur auf den variablen Ventilmechanismus
für die
Brennkraftmaschine anwendbar ist, sondern auf jeden anzutreibenden
Mechanismus oder jedes anzutreibende System, das einen begrenzten
Winkelbereich einer Eingangswelle hat (Antriebswelle).
-
Gemäß einem
zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Antriebssystem
vorgesehen, wie es gemäß dem neunten
Gesichtspunkt beschrieben ist, und welches ferner Folgendes aufweist:
eine Drängeinrichtung
zum Drängen
des Schneckenrads auf eine Seite, an der die Zähne des Schneckenrads mit der
Schnecke im Eingriff sind, wenn das Schneckenrad und die Schnecke
als ein Ergebnis einer übermäßigen Drehung
des Schneckenrads voneinander aus dem Zahneingriff gebracht worden
sind.
-
Gemäß dem zehnten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung verbleiben die Zähne des Schneckenrads
mit der Schnecke selbst dann im Eingriff, wenn das Schneckenrad
und die Schnecke aus dem Zahneingriff voneinander gebracht sind.
Durch Drehung der Schnecke in der entgegengesetzten Richtung können daher
das Schneckenrad und die Schnecke nochmals miteinander in Zahneingriff
gebracht werden. Dies macht es möglich,
dass die Steuerwelle wieder über
den Schneckengetriebemechanismus gedreht wird, wodurch es ermöglicht wird, den
Betrieb des anzutreibenden Elements schnell aufzunehmen.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine Perspektivansicht zum Darstellen eines allgemeinen Aufbaus
eines variablen Ventilmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Ansicht, die den variablen Ventilmechanismus gesehen in der
Richtung von Pfeil A aus 1 zeigt.
-
3A und 3B sind
Ansichten, die Hubbetätigungen
des variablen Ventilmechanismus zeigen, wobei 3A einen Zustand
des variablen Ventilmechanismus zeigt, in dem ein Ventil geschlossen ist,
und 3B einen Zustand des variablen Ventilmechanismus
zeigt, in dem das Ventil offen ist.
-
4A und 4B sind
Ansichten, die Betriebe zum Ändern
eines maximalen Hubbetrags des variablen Ventilmechanismus zeigen,
wobei 4A einen Zustand eines großen Hubs
und 4B einen Zustand eines kleinen Hubs zeigt.
-
5 ist
eine Ansicht, die einen Schneckengetriebemechanismus gesehen in
der Richtung von Pfeil B aus 1 zeigt.
-
6A ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich eine Steuerwelle
in einer Richtung des großen
Hubs dreht, sodass ein korrekter Betätigungsbereich in der in 5 gezeigten
Anordnung überschritten
wird.
-
6B ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich die Steuerwelle
in einer Richtung des kleinen Hubs dreht, sodass sie den korrekten
Betriebsbereich in der in 5 gezeigten
Anordnung überschreitet.
-
7A ist
eine Ansicht, die einen Schneckengetriebemechanismus gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gesehen aus der Richtung des Pfeils B
aus 1 zeigt.
-
7B ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich die Steuerwelle
in der Richtung des kleinen Hubs dreht, sodass sie den korrekten
Betriebsbereich in der in 7A gezeigten
Anordnung überschreitet.
-
8 ist
ein Schaubild, das Änderungen
in einem Signal von einem Referenzschalter und Änderungen in einem Signal von
einem Hubsensor mit Bezug auf eine Winkelstellung eines Schneckenrads zeigt.
-
9 ist
ein Schaubild, das Änderungen
in der Größe eines
zu einem Motor zugeführten
Versorgungsstroms und Änderungen
in dem Signal von dem Hubsensor bezüglich der Winkelstellung des Schneckenrads
zeigt.
-
Beste Art zum Ausführen der
Erfindung
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7B ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Allgemeiner Aufbau des variablen
Ventilmechanismus gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
-
1 ist
eine Perspektivansicht, die einen allgemeinen Aufbau eines variablen
Ventilmechanismus gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 ist
ein variabler Ventilmechanismus 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zwischen einer Nockenwelle 120 und Einlassventilen 104 zwischengeordnet.
Der variable Ventilmechanismus 100 koppelt eine Drehbewegung eines
Nockens 122 wirkend mit einer Vertikalbewegung der Einlassventile 104.
Der variable Ventilmechanismus 100 hat eine Steuerwelle 132,
die parallel zu der Nockenwelle 120 angeordnet ist. Ein
Variieren einer Winkelstellung der Steuerwelle 132 ermöglicht es,
dass ein Wirkkopplungszustand zwischen der Drehbewegung des Nockens 122 und
der Vertikalbewegung der Einlassventile 104 geändert wird,
was wiederum einen Arbeitswinkel und einen maximalen Hubbetrag der
Einlassventile 104 variiert.
-
Eine
Brennkraftmaschine hat den variablen Ventilmechanismus 100 für jeden
Zylinder, auch wenn diese in 1 ausgelassen
sind. Beispielsweise sind für
eine vierzylindrige Kraftmaschine der Reihenbauweise vier variable
Ventilmechanismen 100 in Reihe mit der Nockenwelle 120 angeordnet.
Lediglich eine Steuerwelle 132 ist parallel zu der Nockenwelle 120 angeordnet
und der variable Ventilmechanismus 100 eines jeden Zylinders
nutzt diese Steuerwelle 132 gemeinsam. Dementsprechend
werden die variablen Ventilmechanismen 100 für alle vier
Zylinder gleichzeitig durch Steuern der Winkelstellung dieser einzelnen
Steuerwelle 132 gesteuert, sodass die Arbeitswinkel und
die maximalen Hubbeträge
aller Einlassventile 104 gleichzeitig variiert werden können.
-
Die
Steuerwelle 132 ist durch einen Motor 10, der
als ein Stellglied dient, drehbar angetrieben. Ein Schneckenrad 30 ist
an einem Endabschnitt der Steuerwelle 132 gesichert. Ein
an einer Abgabewelle 12 des Motors 10 befestigte
Schnecke 20 ist mit dem Schneckenrad 30 in Zahneingriff.
Das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 bilden
einen Getriebemechanismus (einen Schneckengetriebemechanismus).
Die Drehung des Motors 10 wird über die Schnecke 20 auf
das Schneckenrad 30 eingegeben. Dies variiert die Winkelstellung
der Steuerwelle 132, wodurch gleichzeitig eine Änderung
der Arbeitswinkel und der maximalen Hubbeträge aller Einlassventile 102 erreicht
wird. Der variable Ventilmechanismus 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist durch Anordnungen des Schneckenrads 30 gekennzeichnet,
was später
ausführlich beschrieben
wird.
-
Die
Drehung des Motors 10 wird durch eine ECU (Elektronische
Steuereinheit) 60 gesteuert, die eine Gesamtsteuerung der
Brennkraftmaschine bereitstellt. Die ECU 60 steuert eine
Drehbewegung des Motors 10 unter Verwendung eines von einem
Hubsensor 50 als Referenzsignal ausgegebenen Signals. Der
Hubsensor 50 ist ein Winkelstellungssensor, der an einem
Ende der Steuerwelle 132 montiert ist. Der Hubsensor 50 erzeugt
eine Signalausgabe gemäß der Winkelstellung
der Steuerwelle 132.
-
Ausführliche Anordnung des variablen
Ventilmechanismus
-
Die
Anordnung des variablen Ventilmechanismus 100 wird nachstehend
ausführlich
beschrieben.
-
2 ist
eine Ansicht, die den variablen Ventilmechanismus 100 gesehen
in der Richtung von Pfeil A zeigt, der sich parallel zu einer Achse
der Steuerwelle 132 in 1 erstreckt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Einlassventil 104 durch
einen Kipphebel 110 in dem variablen Ventilmechanismus 100 gestützt. Ein
variabler Mechanismus 130 ist zwischen dem Nocken 122 und
dem Kipphebel 110 zwischengeordnet. Der variable Mechanismus 130 koppelt
eine Kippbewegung des Kipparms 110 operativ mit einer Drehbewegung
des Nockens 122. Der variable Mechanismus 130 ist
in der Lage, einen operativen Kopplungszustand zwischen der Drehbewegung
des Nockens 122 und der Kippbewegung des Kipphebels 110 kontinuierlich
zu ändern.
Der variable Ventilmechanismus 100 ist dazu angepasst,
den variablen Mechanismus 130 derart variabel zu steuern, dass
eine Kippbewegung und eine Kippsteuerzeit des Kipphebels 110 geändert werden,
wodurch eine Ventilöffnungscharakteristik
des Einlassventils 104 einschließlich des maximalen Hubbetrags,
des Arbeitswinkels und der Ventilsteuerzeit kontinuierlich geändert wird.
-
Der
variable Mechanismus 130 hat die vorstehend erwähnte Steuerwelle 132.
Ein Steuerhebel 162 ist an der Steuerwelle 132 gesichert.
Der Steuerhebel 162 ragt in einer Radialrichtung der Steuerwelle 132 vor.
An den Vorsprung ist ein bogenförmiger Verbindungshebel 164 gepasst.
Der Verbindungshebel 164 hat einen proximalen Endabschnitt,
der mittels eines Stifts 166 drehbar an dem Steuerhebel 162 angeschlossen
ist. Der Stift 166 ist bezüglich einer Mitte der Steuerwelle 132 exzentrisch,
wodurch er als ein Drehpunkt der Kippbewegung des Verbindungshebels 164 dient.
-
Außerdem ist
ein Kippnockenhebel 150 kippbar an der Steuerwelle 132 gestützt. Der
Kippnockenhebel 150 ist paarweise angeordnet, sodass er den
Steuerarm 162 zwischen sich nimmt. Die Brennkraftmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat zwei Einlassventile 104 für jeden
Zylinder, auch wenn diese in 2 ausgelassen
sind. Dementsprechend ist der variable Ventilmechanismus 100 so
angeordnet, dass er zwei Einlassventile 104 antreibt. Der
Kippnockenhebel 150 ist in Zuordnung zu dem jeweiligen
der Einlassventile 102 angeordnet.
-
Der
Kippnockenhebel 150 ist derart angeordnet, dass sein vorderes
Ende zu einer stromaufwärtigen
Seite in der Drehrichtung des Nockens 122 gerichtet ist.
In Übereinstimmung
mit dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dreht sich die Nockenwelle 120 in
einer Uhrzeigersinnrichtung, wie dies durch einen Pfeil in 2 gezeigt
ist. Der Kippnockenhebel 150 hat eine Gleitfläche 156,
die an dessen dem Nocken gegenüberliegender
Seite ausgebildet ist. Die Gleitfläche 156 ist mit einer
zweiten Walze 174 in Kontakt, die später beschrieben wird. Die Gleitfläche 156 ist
sanft in Richtung der Seite des Nockens 122 gekrümmt und
ist derart ausgebildet, dass der Abstand von einer Mitte des Nockens 122 an
entfernteren Abständen
von einer Mitte der Steuerwelle 132 als Kippmitte größer wird.
-
Eine
Kippnockenfläche 152 (152a, 152b)
ist an einer Seite des Kippnockenhebels 150 ausgebildet,
die der Gleitfläche 156 gegenüberliegt.
Die Kippnockenfläche 152 hat
eine nicht-wirkende Flanke 152a und eine wirkende Flanke 152b.
Die nicht-wirkende Flanke 152a ist eine Randfläche eines
Nockenbasiskreises und ist mit einem konstanten Abstand von der
Mitte der Steuerwelle 132 ausgebildet. Die wirkende Flanke 152 ist
an einer vorderen Endseite des Kippnockenhebels 150 ausgebildet,
sodass sie mit der nicht-wirkenden
Flanke 152a in sanfter Fortführung verbunden ist. Die wirkende
Flanke 152b ist derart ausgebildet, dass der Abstand von
der Mitte der Steuerwelle 132 (d. h., eine Nockenhöhe) in Richtung
des vorderen Endes des Kippnockenhebels 150 größer wird.
Wenn die nicht-wirkende Flanke 152a von der wirkenden Flanke 152b in
dieser Beschreibung nicht unterschieden wird, dann wird die Flanke einfach
als die Kippnockenfläche 152 bezeichnet.
-
Eine
erste Walze 172 und die zweite Walze 174 sind
zwischen der Gleitfläche 156 des
Kippnockenhebels 150 und einer Fläche des Nockens 122 angeordnet.
Sowohl die erste Walze 172 als auch die zweite Walze 174 sind
drehbar an einer Koppelwelle 176 gestützt, die an einem vorderen
Endabschnitt des vorstehend erwähnten
Verbindungshebels 164 gesichert ist. Die zweite Walze 174 ist
für jeden
der Kippnockenhebel 150 vorgesehen. Die erste Walze 172 ist
zwischen dem Paar zweiter Walzen 174 angeordnet. Die erste
Walze 172 ist mit dem Nocken 122 in Kontakt, während die
zweite Walze 174 mit der Gleitfläche 156 des entsprechenden
Kippnockenhebels 150 in Kontakt ist. Der Verbindungshebel 164 kann
um den Stift 166 herum geschwenkt werden. Dementsprechend
können
die ersten und zweiten Walzen 172, 174 entlang
der Gleitfläche 156 bzw.
der Fläche
des Nockens 122 kippen, während ein vorbestimmter Abstand
von dem Stift 166 beibehalten wird. In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung bilden der Steuerhebel 162 und der
Verbindungshebel 164 einen Wirkkopplungsmechanismus, der
die Stellung der zweiten Walze 174 an der Gleitfläche 156 durch
Wirkkoppeln mit der Drehung der Steuerwelle 132 variiert.
-
Der
Kippnockenhebel 150 hat einen Federsitz 158, der
daran ausgebildet ist. Eine Lost-Motion-Feder 168 mit einem
an einem stationären
Abschnitt der Brennkraftmaschine befestigten distalen Ende ist in
den Federsitz 158 eingehakt. Die Lost-Motion-Feder 168 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist eine Kompressionsfeder. Eine Vorspannkraft
der Lost-Motion-Feder 168 wirkt als eine Vorspannkraft,
die die Gleitfläche 156 nach
oben gegen die zweite Walze 174 drückt. Die Vorspannkraft wirkt
zudem als eine Vorspannkraft, die die erste Walze 172 in
koaxial integrierter Weise mit der zweiten Walze 174 nach
oben gegen den Nocken 122 drückt. Im Ergebnis sind die erste Walze 172 und
die zweite Walze 174 korrekt positioniert, indem sie von
beiden Seiten zwischen der Gleitfläche 156 und dem Nocken 122 zwischengelegt sind.
-
Der
vorstehend bezeichnete Kipphebel 110 befindet sich unterhalb
des Kippnockenhebels 150. Der Kipphebel 110 hat
eine Kippwalze 112, die so angeordnet ist, dass sie der
Kippnockenfläche 152 gegenüberliegt.
Die Kippwalze 112 ist an einem mittleren Abschnitt des
Kipphebels 110 drehbar montiert. Der Kipphebel 110 hat
ein erstes Ende, an dem eine Ventilwelle 102 montiert ist,
die das Einlassventil 104 stützt. Der Kipphebel 110 hat
zudem ein zweites Ende, das durch einen hydraulischen Stößel 106 drehbar
gestützt
ist. Die Ventilwelle 102 ist in einer Schließrichtung,
d. h., in einer Richtung vorgespannt, in der der Kipphebel 110 durch
eine nicht gezeigte Ventilfeder nach oben gedrückt wird. Ferner wird die Kippwalze 112 gegen
die Kippnockenfläche 152 des Kippnockenhebels 150 durch
diese Vorspannkraft und den hydraulischen Stößel 106 gedrückt.
-
Betrieb des variablen Ventilmechanismus
-
(1) Hubbetrieb des variablen Ventilmechanismus
-
Der
Hubbetrieb des variablen Ventilmechanismus 100 wird unter
Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben. 3A ist
eine Ansicht, die einen Zustand des variablen Ventilmechanismus
zeigt, in dem das Einlassventil 104 im Vorgang eines Hubbetriebs
geschlossen ist. 3B ist eine Ansicht, die einen
Zustand des variablen Ventilmechanismus zeigt, in dem das Einlassventil 104 in
dem Vorgang des Hubbetriebs vollständig geöffnet ist.
-
In
dem variablen Ventilmechanismus 100 wird die Drehbewegung
des Nockens 122 zunächst in
die erste Walze 172 eingegeben, die damit in Kontakt ist.
Die erste Walze 172 kippt zusammen mit der zweiten Walze 174,
die koaxial darin integriert ist, um den Stift 166. Diese
Kippbewegung wird auf die Gleitfläche 156 des Kippnockenhebels 150 eingegeben, die
die zweite Walze 174 stützt.
Die Gleitfläche 156 wird
zu jeder Zeit durch die Vorspannkraft der Lost-Motion-Feder nach
oben gegen die zweite Walze 174 gedrückt. Dementsprechend kippt
der Kippnockenhebel 150 gemäß der Drehung des Nockens 122,
die darauf über
die zweite Walze 174 übertragen wird,
um die Steuerwelle 132.
-
Genauer
gesagt nähert
ein Kontaktpunkt der ersten Walze 172 an dem Nocken 122 einen
Scheitelabschnitt des Nockens 122 an, wenn sich die Nockenwelle 120 von
dem in 3A gezeigten Zustand dreht,
wie dies in 3B gezeigt ist. Die erste Walze 172 wird
dann durch den Nocken 122 relativ nach unten gedrückt, und
die Gleitfläche 156 des
Kippnockenhebels 150 wird durch die mit der ersten Walze 172 integrierten
zweiten Walze 174 nach unten gedrückt. Im Ergebnis wird der Kippnockenhebel 150 in der
Uhrzeigersinnrichtung in 3B um
die Steuerwelle 132 gedreht.
-
Eine
Drehung der Kippnockenhebel 150 verschiebt eine Kontaktstelle
der Kippwalze 112 an der Kippnockenfläche 152 von der nicht-wirkenden
Flanke 152a zu der wirkenden Flanke 152b. Dies
drückt den
Kipphebel 110 entsprechend dem Abstand der wirkenden Flanke 152b von
der Mitte der Steuerwelle 132 nach unten, was dazu führt, dass
der Kipphebel 110 in der Uhrzeigersinnrichtung um den Punkt
der Stützung
durch den hydraulischen Stößel 106 kippt. Im
Ergebnis wird das Einlassventil 104 durch den Kipphebel 110 nach
unten gedrückt
und es wird geöffnet.
Unter Bezugnahme auf 3B wird ein Drehbetrag des Kippnockenhebels 150 am
größten, wenn die
Kontaktstelle der ersten Walze 172 an dem Nocken 122 den
Scheitelabschnitt des Nockens 122 erreicht. Zum selben
Zeitpunkt wird der Hubbetrag des Einlassventils 104 in
diesem Fall am größten.
-
Wenn
sich die Nockenwelle 120 weiter dreht, dann bewegt sich
die Kontaktstelle der ersten Walze 172 an der Nockenfläche 124 hinter
den Scheitelabschnitt des Nockens 122. Dann wird der Kippnockenhebel 150 zu
diesem Zeitpunkt in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung in 3B um
die Steuerwelle 132 durch die Vorspannkraft der Lost-Motion-Feder und der Ventilfeder
gedreht. Die Drehung des Kippnockenhebels 150 in der Gegenuhrzeigersinnrichtung bewegt
die Kontaktstelle der Kippwalze 112 an der Kippnockenfläche 152 zu
der Seite der nicht-wirkenden Flanke 152a. Im Ergebnis
nimmt der Hubbetrag des Einlassventils 104 ab. Wenn die
Kontaktstelle der Kippwalze 112 an der Kippnockenfläche 152 schließlich von
der wirkenden Flanke 152b auf die nicht-wirkende Flanke 152a wechselt,
wie dies in 3A gezeigt ist, wird der Hubbetrag
des Einlassventils 104 zu null. Genauer gesagt wird das
Einlassventil 104 geschlossen.
-
(2) Hubbetragsänderungsbetrieb des variablen
Ventilmechanismus
-
Der
Hubbetragänderungsbetrieb
des variablen Ventilmechanismus 100 wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. 4A ist
eine Ansicht, die einen Zustand des variablen Ventilmechanismus 100 mit
dem maximalen Hubbetrag zeigt, in dem der variable Ventilmechanismus 100 so
arbeitet, dass er dem Einlassventil 104 (in 4A ausgelassen)
einen großen
Hub gibt. 4B ist eine Ansicht, die einen
Zustand des variablen Ventilmechanismus 100 mit dem maximalen
Hubbetrag zeigt, in dem der variable Ventilmechanismus 100 so
arbeitet, dass er dem Einlassventil 100 einen kleinen Hub
gibt.
-
Wenn
der maximale Hubbetrag von dem in 4A gezeigten
Hubbetrag zu jenem in 43 gezeigtem
Hubbetrag geändert
wird, dann wird die Steuerwelle 132 in dem in 4A gezeigten
Zustand so Drehangetrieben, dass sie sich in einer Richtung dreht,
die der Drehrichtung der Nockenwelle 120 entgegengesetzt
ist (d. h., in der Gegenuhrzeigersinnrichtung von 4A).
Der Steuerhebel 162 wird dadurch auf eine in 43 gezeigte Winkelstellung gedreht. Wenn
der Steuerhebel 162 gedreht wird, dann bewegt sich die
zweite Walze 174 entlang der Gleitfläche 156 in einer Richtung
von der Steuerwelle 132 weg. Zur gleichen Zeit bewegt sich
die erste Walze 172 entlang des Nockens 122 zu
der stromaufwärtigen
Seite in der Richtung der Drehung des Nockens 122. Der
Steuerhebel 162 und der Verbindungshebel 164 bilden
einen Wirkkopplungsmechanismus, der die Stellung der zweiten Walze 174 an
der Gleitoberfläche 156 durch
Wirkkoppeln mit der Drehung der Steuerwelle 132 variiert.
-
Die
zweite Walze 174 bewegt sich in der Richtung von der Steuerwelle 132 weg.
Dies führt
zu einem größeren Abstand
zwischen einer Kippmitte des Kippnockenhebels 150 und einer Kontaktstelle P2
der zweiten Walze 174 auf der Gleitfläche 156 und somit
zu einem reduzierten Kippwinkelbereich des Kippnockenhebels 150.
Dies liegt daran, dass der Kippwinkelbereich des Kippnockenhebels 150 umgekehrt
proportional zu dem Abstand zwischen der Kippmitte und der Kontaktstelle
P2 ist, die ein Eingangspunkt einer Schwingung ist. Die Verringerung des
Kippwinkelbereichs des Kippnockenhebels 150 führt zu einer
entgültigen
Kontaktstelle P3, zu der die Kippwalze 112 reichen kann,
wobei an der wirkenden Flanke 152b zu der Seite der nicht-wirkenden Flanke 152a bewegt
wird. Der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 ist
dadurch reduziert. Ein Winkel, über den
die Kippwalze 112 an der wirkenden Flanke 152b angeordnet
verbleibt, dient als der wirkende Winkel des Einlassventils 104.
Die Bewegung der endgültigen
Kontaktstelle P3 auf die Seite der nicht-wirkenden Flanke 152a führt zu einem
reduzierten Wirkungswinkel des Einlassventils 104.
-
Wenn
der maximale Hubbetrag von dem in 4B gezeigten
Hubbetrag zu jenem in 4A gezeigten Hubbetrag geändert wird,
wird andererseits die Steuerwelle 132 in dem in 4B gezeigten
Zustand derart drehbar angetrieben, dass sie sich in der gleichen
Richtung wie die Drehrichtung der Nockenwelle 120 dreht
(d. h., in der Uhrzeigersinnrichtung in 4B). Der
Steuerhebel 162 wird dadurch auf eine in 4A gezeigte
Winkelstellung gedreht. Die zweite Walze 174 bewegt sich
dann in einer die Steuerwelle 132 annähernden Richtung. Im Ergebnis
wird der Abstand zwischen der Kippmitte des Kippnockenhebels 150 und
der Kontaktstelle P2 der zweiten Walze 174 an der Gleitoberfläche 156 verkürzt, wodurch
der Kippwinkelbereich des Kippnockenhebels 150 vergrößert wird.
Die Vergrößerung des
Kippwinkelbereichs des Kippnockenhebels 150 führt zu der endgültigen Kontaktstelle
P3, die die Kippwalze 112 erreichen kann, während sie
sich zu der Seite eines vorderen Endes der wirkenden Flanke 152b bewegt. Der
maximale Hubbetrag und der Wirkungswinkel des Einlassventils 104 sind
dann vergrößert.
-
Ausführliche Anordnung des Schneckengetriebemechanismus
-
Der
Getriebemechanismus (Schneckengetriebemechanismus), der eine Antriebskraft
des Motors 10 auf die Steuerwelle 132 überträgt, wird
nachstehend ausführlich
beschrieben.
-
5 ist
eine Ansicht, die den Schneckengetriebemechanismus gesehen in der
Richtung des Pfeils B (in der Richtung, die jener in 2 bis 4B entgegengesetzt
ist) zeigt, die sich parallel zu der Achse der Steuerwelle 132 in 1 erstreckt. Wie
dies bereits beschrieben wurde, hat der Schneckengetriebemechanismus
die an der Ausgabewelle 12 des Motors befestigte Schnecke 20 und
das an der Steuerwelle 132 befestigte Schneckenrad 30.
In 5 wird der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 um
so weniger stark geändert,
je mehr sich die Steuerwelle 132 in der Uhrzeigersinnrichtung dreht.
Ferner wird der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 um
so stärker
geändert,
je mehr sich die Steuerwelle 132 in der Gegenuhrzeigersinnrichtung
dreht. Im Folgenden wird die Drehung der Steuerwelle 132 in
der Uhrzeigersinnrichtung als Drehung in einer Richtung des kleinen
Hubs bezeichnet und ihre Drehung in der Gegenuhrzeigersinnrichtung
wird als Drehung in der Richtung des großen Hubs bezeichnet.
-
Das
Schneckenrad 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in einer Sektorgestalt ausgebildet
und nicht in einer kreisförmigen
Gestalt, die gewöhnlich
zu finden ist. Dementsprechend hat das Schneckenrad 30 lediglich
an einem begrenzten Winkelbereich θWHEEL ausgebildete Zähne 32.
Das Schneckenrad 30 ist mit Schraubgewinden 22 der
Schnecke 20 lediglich innerhalb dieses begrenzten Winkelbereichs θWHEEL in Zahneingriff. Um es auf eine andere
Weise zu sagen, das Schneckenrad 20 gelangt in jedem Bereich
außerhalb
dieses begrenzten Winkelbereichs θWHEEL aus dem
Zahneingriff mit der Schnecke 20.
-
Der
vorstehend erwähnte
Winkelbereich θWHEEL beinhaltet einen erforderlichen Drehbereich θA der Steuerwelle 132, d. h., einen
Winkelbereich der Steuerwelle 132 von einer Winkelstellung,
die einem minimalen Festlegungswert des maximalen Hubbetrags des
Einlassventils 104 entspricht, bis zu einer Winkelstellung,
die einem maximalen Festlegungswert davon entspricht. Die Drehung
des Schneckenrads 30 in der Richtung des kleinen Hubs lässt einen Kontaktpunkt
(einen Kontaktpunkt an einer Linie, die sich in einer senkrechten
Richtung bezüglich
einer Achse der Schnecke 20 erstreckt und die Mitte des Schneckenrads 30 mit
dem kürzesten
Mittenabstand verbindet) PWORM zwischen
dem Schneckenrad 30 und der Schnecke 20 eine Grenze
BMIN auf der Seite des kleinen Hubs des
erforderlichen Drehbereichs θA erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird der
maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 zu dem minimalen Festlegungswert,
wie in 4B gezeigt ist. Andererseits
lässt die
Drehung des Schneckenrads 30 in der Richtung des großen Hubs
den vorstehend erwähnten
Kontaktpunkt eine Grenze BMAX auf der Seite
des großen
Hubs des erforderlichen Drehbereichs θA erreichen.
Zu diesem Zeitpunkt wird der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 zu
dem maximalen Festlegungswert, wie dies in 4A gezeigt
ist.
-
Der
vorstehen erwähnte
Winkelbereich θWHEEL beinhaltet zudem Einstellungsränder θB1, θB2, die an entsprechenden Enden an der Außenseite
an beiden Seiten des erforderlichen Drehbereichs θA festgelegt sind. Diese Festlegungsränder θB1, θB2 werden festgelegt, um jegliche Abweichung
zwischen einem Entwurfswert und einem tatsächlichen Wert des erforderlichen
Drehbereichs 8A zu beseitigen, der als ein Ergebnis von
Abmessungsfehlern in jedem Element auftritt. Die Randwerte werden
auf Grundlage von Toleranzen eines jeden Elements berechnet. Ein
Winkelbereich dieser Festlegungsbereiche θB1, θB2, die auf den erforderlichen Drehbereich θA addiert werden, geben einen korrekten Betriebsbereich
der Steuerwelle 132 wieder. Die ECU 60 steuert
die Drehung des Motors 10 derart, dass sich die Steuerwelle 132 durch
diesen korrekten Betriebsbereich hindurch dreht.
-
Der
Winkelbereich θWHEEL hat ferner zulässige Bereiche θC1, θC2, die außerhalb der Festlegungsränder θB1, θB2 festgelegt sind. Diese zulässigen Bereiche θC1, θC2 geben einen Winkelbereich wieder, bis sich
das Schneckenrad 30 nicht mehr dreht, nachdem der Kontaktpunkt
PWORM außerhalb des korrekten Betriebsbereichs
der Steuerwelle 132 fällt.
Wenn sich die Steuerwelle 132 in der Richtung des großen Hubs
dreht, sodass der korrekte Betriebsbereich überschritten wird, dann betritt
der Kontaktpunkt den zulässigen
Bereich θC1. Wenn der Kontaktpunkt PWORM schließlich den zulässigen Bereich θC1 überschreitet,
dann gelangt das Schneckenrad 30 aus dem Zahneingriff mit
der Schnecke 20, was dazu führt, dass die Schnecke 20 leer
läuft.
Wenn sich andererseits die Steuerwelle 132 in der Richtung
mit kleinem Hub dreht, sodass der korrekte Betriebsbereich überschritten
wird, dann betritt der Kontaktpunkt PWORM den
zulässigen
Bereich θC2. Wenn der Kontaktpunkt PWORM schließlich den
zulässigen
Bereich θC2 überschreitet,
dann ist das Schneckenrad 30 außerhalb des Zahneingriffs mit
der Schnecke 20, wodurch verursacht wird, dass die Schnecke 20 leer läuft.
-
Jeder
der vorstehend erwähnten,
zulässigen Bereiche θC1, θC2 wird unter Berücksichtigung beispielsweise
der Abweichung eines Signals von dem Hubsensor 50 festgelegt.
Die ECU 60 bestimmt die Winkelstellung der Steuerwelle 132 auf
Grundlage des Signals von dem Hubsensor 50. Dementsprechend
könnte
das folgende Ereignis eintreten, falls irgendeine Abweichung in
dem Signal von dem Hubsensor 50 vorliegt. Insbesondere
dann, wenn die Steuerwelle 132 auf eine Winkelstellung
gedreht wird, die zu dem minimalen Festlegungswert oder dem maximalen
Festlegungswert des maximalen Hubbetrags zugehörig ist, kann die Steuerwelle 132 so
gedreht werden, dass sie den vorstehend erwähnten, korrekten Betriebsbereich
geringfügig überschreitet.
Falls die zulässigen
Bereiche θC1, θC2 übermäßig groß festgelegt
sind, könnte
jedoch der variable Ventilmechanismus 100 durch eine übermäßig gedrehte
Steuerwelle 132 beschädigt
werden, sollte sich der Motor 10 wegen eines Systemfehlers
oder dergleichen unstet drehen. In dem Schneckenrad 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind daher zulässige Bereiche θC1, θC2 festgelegt, wie dies nachstehend ausgeführt ist.
-
Der
zulässige
Bereich θC1 auf der Seite des großen Hubs ist auf Grundlage
eines maximalen Grenzwerts des maximalen Hubbetrags des Einlassventils 104 festgelegt.
Je größer der
maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 ist, um so kleiner
ist ein Abstand zwischen dem Einlassventil 104 und einem (nicht
gezeigten) Kolben, wenn das Ventil offen ist. Der maximale Hubwert
bezieht sich auf einen Grenzwert des maximalen Hubbetrags, bei dem
eine Kollision zwischen dem Einlassventil 104 und dem Kolben
vermieden werden kann. Der zulässige
Bereich θC1 ist derart festgelegt, dass das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 voneinander aus dem Zahneingriff kommen,
bevor der maximale Hubbetrag den vorstehend erwähnten maximalen Grenzwert erreicht,
wenn sich die Steuerwelle 132 derart in der Richtung des
großen
Hubs bewegt, dass sie den korrekten Betriebsbereich überschreitet.
-
Der
zulässige
Bereich θC2 an der Seite des kleinen Hubs ist auf
Grundlage eines minimalen Grenzwerts des maximalen Hubbetrags des
Einlassventils 104 festgelegt. Je kleiner der maximale
Hubbetrag des Einlassventils 104 ist, desto stärker wird der
Betrag der in eine Brennkammer eingesogenen Luft verringert. Der
minimale Grenzwert bezieht sich auf einen Grenzwert des maximalen
Hubbetrags, der zum Erreichen einer geringen Einlassluftmenge erforderlich
ist, die es erlaubt, einen optimalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
beizubehalten. Der zulässige
Bereich θC2 ist derart festgelegt, dass das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 voneinander aus dem Zahneingriff gelangen,
bevor der maximale Hubbetrag den vorstehend erwähnten minimalen Grenzwert erreicht,
wenn sich die Steuerwelle 132 derart in der Richtung des
kleinen Hubs dreht, dass der korrekte Betriebsbereich überschritten
wird.
-
Jeder
der zulässigen
Bereiche θC1, θC2 ist zudem unter Berücksichtigung der Stellung der
zweiten Walze 174 an der Gleitfläche 156 festgelegt.
Wenn sich die Steuerwelle 132 in der Richtung des großen Hubs
dreht, dann bewegt sich die zweite Walze 174 an der Gleitfläche 156 zu
deren vorderer Endstelle. Wenn sich die Steuerwelle 132 in
der Richtung des großen
Hubs bewegt, dann bewegt sich die zweite Walze 174 an der
Gleitfläche 156 zu
derer hinteren Endstelle. Falls die zweite Walze 174 ein äußerstes Ende
der Gleitfläche 156 als
ein Ergebnis einer übermäßigen Drehung
der Steuerwelle 132 überschreitet, fallen
die erste Walze 172 und die zweiten Walzen 174 aus
einem Raum zwischen dem Nocken 122 und den Kippnockenhebeln 150 heraus.
Dementsprechend ist jeder zulässige
Bereich θC1, θC2 derart festgelegt, dass das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 voneinander aus dem Zahneingriff sind,
bevor die Stellung der zweiten Walze 174 an der Gleitfläche 156 das äußerste Ende
der Gleitfläche 156 erreicht, wenn
sich die Steuerwelle 132 so dreht, dass sie den korrekten
Betriebsbereich überschreitet.
-
Der
Getriebemechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat einen Stoßdämpfer 40 zum Begrenzen
der Drehung des Schneckenrads 30 in der Richtung des kleinen Hubs.
Der Stoßdämpfer 40 ist
relativ zu dem Schneckenrad 30 innerhalb einer Ebene der
Drehung des Schneckenrads 30 in der Richtung des kleinen
Hubs angeordnet. Der Stoßdämpfer 40 ist
an einem stationären Abschnitt
befestigt, den die Brennkraftmaschine hat. Wie durch eine gepunktete
Linie in 5 gezeigt ist, ist das Schneckenrad 30 dazu
angepasst, gegen einen Kopfabschnitt des Stoßdämpfers 30 zu stoßen, bevor
und nachdem der Kontaktpunkt PWORM den zulässigen Bereich θC2 an der Seite des kleinen Hubs erreicht,
wenn sich das Schneckenrad 30 in der Richtung des kleinen
Hubs dreht.
-
Betrieb und Wirkungen des
Getriebemechanismus
-
Der
Betrieb und die Wirkungen des Getriebemechanismus, der die vorstehend
beschriebenen Anordnungen aufweist, wird unter Bezugnahme auf 6A und 6B beschrieben.
-
Zunächst wird
ein Fall beschrieben, das sich die Steuerwelle 132 in der
Richtung des großen
Hubs dreht, sodass sie den korrekten Betriebsbereich wegen einer
unstetigen Drehung des Motors 10 als Ergebnis eines Systemfehlers
oder dergleichen überschreitet.
Wie vorher beschrieben wurde, sind die Zähne 32 des Schneckenrads 30 lediglich
in dem begrenzten Winkelbereich θWHEEL ausgebildet. Außerdem ist der zulässige Bereich θC1 an der Seite des großen Hubs, der in dem begrenzten
Winkelbereich θWHEEL enthalten ist, derart festgelegt, dass
das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 miteinander außer Zahneingriff
gelangen, bevor der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 den
maximalen Grenzwert erreicht. Falls sich dementsprechend die Steuerwelle 132 in
der Richtung des großen
Hubs dreht, sodass der korrekte Betriebsbereich überschritten wird, kommen das
Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 voneinander
außer
Zahneingriff, wie dies in 6A gezeigt
ist, bevor der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 den
maximalen Grenzwert erreicht, wodurch verhindert wird, dass sich
die Steuerwelle 132 weiter dreht. Dies verhindert, dass der
maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 überschritten
wird und größer als
der maximale Grenzwert wird, wodurch eine Kollision zwischen dem
Einlassventil 104 und dem Kolben vermieden wird.
-
Als
Nächstes
wird ein Fall beschrieben, dass sich die Steuerwelle 132 derart
in der Richtung des kleinen Hubs dreht, dass sie den korrekten Betriebsbereich überschreitet.
Wie dies vorher beschrieben wurde, ist der zulässige Bereich θC2 an der Seite des kleinen Hubs, der in
dem Winkelbereich θWHEEL enthalten ist, über dem die Zähne 32 des
Schneckenrads 30 ausgebildet sind, derart festgelegt, dass
das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 voneinander aus
dem Zahneingriff gelangen, bevor der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 den
minimalen Grenzwert erreicht. Falls sich dementsprechend die Steuerwelle 132 derart
in der Richtung des kleinen Hubs dreht, dass der korrekte Betriebsbereich überschritten
wird, kommen das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 voneinander
aus dem Zahneingriff, wie dies in 6B gezeigt
ist, bevor der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 den
minimalen Grenzwert erreicht, wodurch verhindert wird, dass sich
die Steuerwelle 132 noch weiter dreht. Dies verhindert,
dass der maximale Hubbetrag des Einlassventils 104 überschritten
wird und kleiner als der minimale Grenzwert wird. Die geringe Einlassluftmenge,
die ein optimales Beibehalten des Betriebszustands der Brennkraftmaschine
ermöglicht,
kann dadurch erreicht werden.
-
Die
Anordnung, bei der das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 voneinander
aus dem Zahneingriff sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann
tatsächlich
verhindern, dass als ein Ergebnis einer übermäßigen Drehung der Steuerwelle 132 eine Fehlfunktion
der selbigen auftritt. Es ist jedoch nicht möglich, die Winkelstellung der
Steuerwelle 132 zu steuern, falls das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 außerhalb
des Zahneingriffs gehalten werden. Um den Betrieb des variablen
Ventilmechanismus 100 wieder aufzunehmen, indem dem Mechanismus 100 erlaubt
wird, von dem fehlerhaften Zustand wiederhergestellt zu werden,
ist es erforderlich, dem Schneckenrad 30 zu ermöglichen,
mit der Schnecke 20 nochmals in Zahneingriff zu gelangen,
sodass die Drehung der Steuerwelle 132 gesteuert werden kann.
Diesbezüglich
ermöglicht
der Getriebemechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dem Schneckenrad 30, einfach
in einen Zustand zurückgebracht
zu werden, in dem er mit der Schnecke 20 in Zahneingriff
ist, wie dies nachstehend beschrieben ist.
-
Das
durch die Reaktionskraft der Lost-Motion-Feder und der Ventilfeder
erzeugte Drehmoment wirkt ständig
an der Steuerwelle 132. Dieses Drehmoment wirkt in einer
Richtung, in der das Einlassventil 104 geschlossen wird;
insbesondere wirkt es in einer Richtung, in der die Steuerwelle 132 in
der Richtung des kleinen Hubs gedreht wird. Je näher sich die Steuerwelle 132 an
der Winkelstellung an der Seite des großen Hubs befindet, um so größer ist
die Größe des Drehmoments.
Dementsprechend wirkt in dem Zustand, in dem das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 wegen einer übermäßigen Drehung der Steuerwelle 132 in
der Richtung des großen
Hubs voneinander aus dem Zahneingriff sind, ein Drehmoment Ta in
der Richtung des kleinen Hubs an dem Schneckenrad 30. Das
Drehmoment Ta wirkt derart, dass es das Schneckenrad 30 ständig nach
oben gegen das Schneckenrad 20 drückt, wie dies in 6A gezeigt
ist, sodass ein Zustand beibehalten wird, in dem die Zähne 32 des
Schneckenrads 30 mit den Schraubgewinden 22 der
Schnecke 20 in Eingriff sind. Dementsprechend ermöglicht eine
Drehung des Motors 20 in der Richtung des kleinen Hubs, dass
die Schraubengewinde 22 der Schnecke 20 an den
Zähnen 32 des
Schneckenrads 30 zieht, wodurch das Schneckenrad 30 wieder
mit der Schnecke 20 in Zahneingriff gebracht wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung entsprechen die Lost-Motion-Feder und
die Ventilfeder einer „ersten
Feder” gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
-
Wenn
sich die Steuerwelle 132 andererseits in der Richtung des
kleinen Hubs dreht, dann nimmt das aus der Reaktionskraft der Lost-Motion-Feder und
der Ventilfeder erzeugte Drehmoment ab. Unterdessen stößt das Schneckenrad 30 an
dem Stoßdämpfer 40 an,
was dazu führt,
dass das aus der Reaktionskraft des Stoßdämpfers 40 erzeugte
Drehmoment an der Steuerwelle 132 wirkt. Die Größe des aus
dem Stoßdämpfer 40 erzeugten
Drehmoments ist direkt proportional zu einem Zusammendrückbetrag
einer Feder 42. Die Größe des Drehmoments wird
größer, wenn
sich die Steuerwelle 132 an Winkelstellungen befindet,
die näher
an der Seite des kleinen Hubs liegen. Dementsprechend wirkt in dem Zustand,
in dem das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 wegen
einer übermäßigen Drehung
der Steuerwelle 132 in der Richtung des kleinen Hubs voneinander
aus dem Zahneingriff gebracht sind, ein Drehmoment Tb in der Richtung
des großen
Hubs an dem Schneckenrad 30. Das Drehmoment Tb wirkt derart,
dass es das Schneckenrad 30 ständig nach oben gegen die Schnecke 20 drückt, wie
dies in 6B gezeigt ist, sodass ein Zustand
beibehalten wird, in dem die Zähne 32 des
Schneckenrads 30 mit den Schraubgewinden 22 der
Schnecke 20 in Eingriff sind. Dementsprechend ermöglicht die
Drehung des Motors 10 in der Richtung des großen Hubs,
dass die Schraubengewinde 22 der Schnecke 20 an
den Zähnen 32 des
Schneckenrads 30 zieht, wodurch das Schneckenrad 30 wieder
mit der Schnecke 20 in Zahneingriff gebracht wird. In dem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung entspricht die Feder 42 des
Stoßdämpfers 40 einer „zweiten
Feder” gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Getriebemechanismus in Übereinstimmung
mit dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung das Schneckenrad 30 in einer
Richtung vorgespannt werden, die der Richtung der Drehung des Schneckenrads 30 entsprechend
dem Betrag seiner Drehung entgegengesetzt ist, indem die Reaktionskraft
der Lost-Motion-Feder oder der Ventilfeder während der Drehung der Steuerwelle 132 in
der Richtung des großen
Hubs verwendet wird und indem jene der Feder 42 während der
Drehung der Steuerwelle 132 in der Richtung des kleinen
Hubs verwendet wird. Dies verhindert, dass an dem Schneckenrad 30 und
der Schnecke 20 eine übermäßige Kraft
wirkt, wenn das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 miteinander
in Zahneingriff sind. Ferner können
das Schneckenrad 30 und die Schnecke 20 zuverlässig zurück in den
Zahneingriff miteinander gebracht werden, wenn die beiden außerhalb
des Zahneingriffs voneinander sind.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7A, 7B und 8 beschrieben.
-
Ein
variabler Ventilmechanismus gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine
Anordnung zum Korrigieren einer Abweichung eines Signals von einem
Hubsensor 50 neu zu der Grundstruktur der Anordnungen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hinzugefügt wird. In jeder der 7A, 7B und 8 bezeichnen
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und deren doppelte Beschreibung
wird ausgelassen oder vereinfacht.
-
7A ist
eine Ansicht, die einen Schneckengetriebemechanismus gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gesehen aus der Richtung von Pfeil B
in 1 zeigt. 7A entspricht
der 5 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 7A hat
ein Stoßdämpfer 40 einen
Hebel 44, der neu hinzugefügt wurde. Der Hebel 44 ist
an dem Stoßdämpfer 40 befestigt.
Wenn ein Schneckenrad 30 an dem Stoßdämpfer 40 anschlägt, wird
daher der Hebel 44 einstückig mit dem Stoßdämpfer 40 gemäß dem Betrag
der Drehung des Schneckenrads 30 verschoben.
-
Ein
Referenzschalter 62 ist entlang einer Bewegungstrajektorie
des Hebels 44 angeordnet. Der Referenzschalter 62 ist
an einer ECU 60 angeschlossen. Ein Signal von dem Referenzschalter 62 wird ständig zu
der ECU 60 ausgegeben. Das Signal von dem Referenzschalter 62 schaltet
gemäß dem Anschlagen
des Hebels 44 von einem ausgeschalteten Zustand ein. In 7A liegt
das Schneckenrad 30 an dem Stoßdämpfer 40 an, wenn
sich das Schneckenrad 30 in der Richtung des kleinen Hubs
dreht. Die Winkelstellung des Schneckenrads 30 wird ständig als „A” bezeichnet.
Wenn sich das Schneckenrad 30 an der Winkelstellung A befindet
und sich der Stoßdämpfer 40 und
der Hebel 44 an einer durch eine gepunktete Linie angezeigten
Stellung befinden, dann ist das Signal des Referenzschalters 62 aus.
Wenn sich das Schneckenrad 30 weiter in der Richtung des kleinen
Hubs dreht, sodass es die Winkelstellung „B” in 7A erreicht
und der Hebel 44 dann mit dem Referenzschalter 62 in
Kontakt kommt, wie dies durch eine durchgezogene Linie in 7A gezeigt ist,
dann wird das Signal des Referenzschalters 62 eingeschaltet.
Die Winkelstellung B ist derart festgelegt, dass sie erreicht wird,
wenn sich eine Steuerwelle 132 in dem korrekten Betriebsbereich
befindet.
-
7B ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich das Schneckenrad 30 weiter
in der Richtung des kleinen Hubs dreht, sodass das Schneckenrad 30 und
die Schnecke 20 voneinander aus dem Zahneingriff sind.
In diesem Zustand ist die Winkelstellung des Schneckenrads 30 in 7B „C”. Die in 7B gezeigte
Winkelstellung „B” des Schneckenrads 30 entspricht
der Stellung B in 7A. Mit dem Schneckenrad 30 an
der Winkelstellung B befinden sich der Stoßdämpfer 40 und der Hebel 44 an Stellungen,
die durch eine gepunktete Linie in 7B angedeutet
sind. Während
sich das Schneckenrad 30 von der Winkelstellung B auf die
Winkelstellung C dreht, wird der Referenzschalter 62 durch den
Hebel 44 gedrückt
gehalten. Das Signal von dem Referenzschalter 62 wird daher
eingeschaltet gehalten.
-
8 ist
ein Diagramm, das Änderungen
in dem Signal von dem Referenzschalter 62 und Änderungen
in dem Signal von dem Hubsensor 50 bezüglich der Winkelstellung eines
Schneckenrads 30 zeigt. Die Winkelstellung des Schneckenrads 30 hat eine
eins-zu-eins Entsprechung mit einem maximalen Hubbetrag eines Einlassventils 104.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist das Signal des Referenzschalters 62 ausgeschaltet,
wenn sich die Winkelstellung des Schneckenrads 30 an einer
Stellung an der Seite des großen
Hubs bezüglich
der Stellung B befindet. Ferner ist das Signal eingeschaltet, wenn
sich die Winkelstellung des Schneckenrads 30 an einer Stellung
an der Seite des kleinen Hubs bezüglich der Stellung B befindet.
Das Signal des Hubsensors 50 ändert sich andererseits direkt
proportional zu der Winkelstellung des Schneckenrads 30.
Das Signal wird größer, wenn
die Winkelstellung näher
an der Seite des großen
Hubs liegt. Die ECU 60 bestimmt die gegenwärtige Winkelstellung
des Schneckenrads 30 (Winkelstellung der Steuerwelle 132)
unter Verwendung des Signals von dem Hubsensor 50. Die ECU 60 steuert
dann eine Drehung eines Motors 10 derart, dass die Winkelstellung
des Schneckenrads 30 mit einer Sollwinkelstellung übereinstimmt,
die von einem Betriebszustand einer Brennkraftmaschine und dergleichen
bestimmt wird.
-
Der
Referenzschalter 62 hat einen einfachen Aufbau, bei dem
sein Signal ein- oder ausgeschaltet wird. Falls der Referenzschalter 62 richtig
installiert ist, besteht keine Wahrscheinlichkeit, dass in dem sich
auf die Winkelstellung des Schneckenrads 30 beziehenden
Signal eine Abweichung eintritt. Jedoch kann mit dem Hubsensor 50 ein
Spannungsabfall oder eine andere Wirkung einer Abweichung in dem Signal
hervorgerufen werden. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 8 ein
tatsächliches
Signal, das durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, in Richtung
der Seite des kleinen Hubs bezüglich eines
Vorgabesignals abweichen, das durch eine Strich-Punkt-Punkt-Linie
angezeigt ist. Falls in dem Signal von dem Hubsensor 50 eine
Abweichung vorhanden ist, wie dies vorstehend gezeigt ist, führt dies zu
einem Fehler in dem maximalen Hubbetrag des Einlassventils 104,
das auf Grundlage dieses Signals gesteuert wird.
-
Daher
korrigiert die ECU 60 das Signal des Hubsensors 50 mit
Bezug auf das Signal des Referenzschalters 62. Genauer
gesagt wird das Signal des Hubsensors 50 zu einer Zeit
gemessen, zu der das Signal des Referenzschalters 62 von
dem ausgeschalteten Zustand eingeschaltet wird. Jegliche Abweichung
des auf diese Weise gemessenen Signals von dem Vorgabesignal (in 8 gezeigte „Signalabweichung”) wird
als ein Korrektursignal festgelegt, um das Signal des Hubsensors 50 zu
korrigieren. Dies lässt
das Signal des Hubsensors 50, das der Korrektur unterzogen
wurde, mit dem Vorgabesignal übereinstimmen.
Daher wird es möglich,
die Winkelstellung der Steuerwelle 132 auf Grundlage einer präzisen Stellungsinformation
zu steuern.
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung das Signal des Hubsensors 50 unter
Bezugnahme auf die Änderung
in dem Signal des Referenzschalters 62 korrigiert, wenn
die Drehung des Motors 10 auf Grundlage des Signals des
Hubsensors 50 gesteuert wird. Die Abweichung der Winkelstellung
der Steuerwelle 132, die durch die Abweichung in dem Signal
des Hubsensors 50 beeinträchtigt wird, kann daher verhindert
werden. Sollte in dem Signal des Hubsensors 50, der durch
einen Spannungsabfall oder dergleichen beeinträchtigt wird, eine Abweichung
erzeugt werden, kann dementsprechend verhindert werden, dass beim
Steuern des maximalen Hubbetrags des Einlassventils 104 ein Fehler
auftritt, der andererseits als ein Ergebnis der Abweichung hervorgerufen
würde.
Außerdem
ist es zudem möglich,
zu verhindern, dass die Steuerwelle 132 sich derart dreht,
dass der korrekte Betriebsbereich überschritten wird, was andererseits
als ein Ergebnis der Abweichung in dem Signal des Hubsensors 50 hervorgerufen
würde.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
Nun
wird unter Bezugnahme auf 9 ein drittes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Ein
variabler Ventilmechanismus gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es der Mechanismus
zulässt,
dass eine Abweichung eines Signals eines Hubsensors 50 korrigiert
wird, ohne dass irgendwelche neuen Anordnungen zu dem Aufbau der
Anordnungen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden.
-
9 ist
ein Schaubild, das Änderungen
in der Größe eines
zu einem Motor 10 zugeführten
Versorgungsstroms und Änderungen
in dem Signal von dem Hubsensor 50 bezüglich der Winkelstellung eines
Schneckenrads 30 zeigt. Winkelstellungen A, B und C, die
an der Abszisse von 9 angegeben sind, entsprechen
jeweils den Winkelstellungen A, B und C des Schneckenrads 30,
das in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist. Unter Bezugnahme
auf 9 nimmt der Motorversorgungsstrom allmählich ab,
wenn die Winkelstellung des Schneckenrads 30 sich in Richtung
der Seite des kleinen Hubs ändert.
Dies liegt an folgendem Grund. Insbesondere nimmt mit abnehmenden
Reaktionskräften
einer Lost-Motion-Feder und einer Ventilfeder eine von dem Motor 10 benötigte Antriebskraft
ab. Falls die Winkelstellung des Schneckenrads 30 näher an der
Seite des kleinen Hubs liegt als die Winkelstellung A, nimmt jedoch
der Motorversorgungsstrom allmählich
zu. Dies ist der Grund, warum dann, wenn sich das Schneckenrad 30 an
der Winkelstellung befindet, die näher an der Seite des kleinen
Hubs als an der Winkelstellung A liegt, die Reaktionskraft eines
Stoßdämpfers 40 an dem
Schneckenrad 30 wirkt.
-
Der
Motorversorgungsstrom ist direkt proportional zu der für den Motor 10 erforderlichen
Antriebskraft. Die für
den Motor 10 erforderliche Antriebskraft ist durch die
Winkelstellung einer Steuerwelle 10 definiert. Unter der
Annahme, dass die Beziehung zwischen dem Motorversorgungsstrom und der
Antriebskraft und jene zwischen der erforderlichen Antriebskraft
und der Winkelstellung der Steuerwelle 10 konstant sind,
kann die Annahme sicher sein, dass die Beziehung zwischen dem Motorversorgungsstrom
und der Winkelstellung der Steuerwelle 10 (der Winkelstellung
des Schneckenrads 30) konstant ist. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird der Motorversorgungsstrom als ein Referenzsignal
zum Korrigieren der Abweichung des Signals von dem Hubsensor 50 verwendet.
Ein Verfahren zum Korrigieren der Abweichung des Signals von dem
Hubsensor 50 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
-
Der
Motorversorgungsstrom wird zu dem Minimalwert, wenn sich das Schneckenrad
an der Winkelstellung A befindet, das heißt, wenn das Schneckenrad 30 an
dem Stoßdämpfer 40 anschlägt. Wenn sich
das Schneckenrad 30 weiter in der Richtung des kleinen
Hubs dreht, sodass es sich an der Winkelstellung B befindet, dann
nimmt der Motorversorgungsstrom um ΔA von dem Minimalwert zu. Eine
ECU 60 verwendet diese Stromdifferenz ΔA zum Korrigieren des Signals
des Hubsensors 50. Genauer gesagt wird das Signal des Hubsensors 50 dann,
wenn der Motorversorgungsstrom von dem Minimalwert auf die Stromdifferenz ΔA zunimmt,
gemessen, und das Signal des Hubsensors 50 wird unter Verwendung
der Abweichung zwischen dem gemessenen Signal und dem Vorgabesignal
(in 9 gezeigte „Signalabweichung”) als ein
Korrektursignal korrigiert. Dies lässt das Signal des Hubsensors 50 nach
der Korrektur mit dem Vorgabesignal übereinstimmen. Die Winkelstellung
der Steuerwelle 132 kann dadurch auf Grundlage einer genauen
Positionsinformation gesteuert werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung das Signal des Hubsensors 50 unter
Bezugnahme auf Änderungen
in dem Motorversorgungsstrom korrigiert, wenn die Drehung des Motors 10 auf
Grundlage des Signals des Hubsensors 50 gesteuert wird.
Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann daher eine Abweichung der Winkelstellung
der Steuerwelle 132, die durch eine Abweichung des Signals
des Hubsensors 50 beeinträchtigt wird, verhindert werden. Überdies
bietet das dritte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung den Vorteil, die gleiche Wirkung zu erreichen,
wie jene, die von dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung abgeleitet wird, ohne dass irgendwelche neuen Referenzschalter
in dem Mechanismus enthalten sind.
-
Verschiedenes
-
Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
gegeben, die lediglich als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu
betrachten sind und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die
hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann auf verschiedene
Weisen implementiert werden, ohne von ihrem Wesen abzuweichen. Beispielsweise
kann der variable Ventilmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
zusätzlich
zu dem Einlassventil, in dem die vorliegende Erfindung ausgeführt wird,
ebenso auf ein Auslassventil angewendet werden.