DE19859564A1

DE19859564A1 - Variable Ventilverstellvorrichtung

Info

Publication number: DE19859564A1
Application number: DE19859564A
Authority: DE
Inventors: Makoto Nakamura; Seinosuke Hara; Yoshihiko Yamada; Keisuke Takeda; Shinichi Takemura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: US6055949A; DE19859564B4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf variable Ventilverstellvorrichtungen (variable valve actuator; VVA) für Verbrennungskraftmotoren und insbesondere auf VVA-Vorrich tung mit einer Ventilbetätigungsnocke (VO-Nocke), die sich dreht, um das Zylinderventil des Motors zu bewegen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die US-A 4,397,270 (= JP-A 55-137305) offenbart eine VVA-Vorrichtung. Die Fig. 26 stellt diese bekannte VVA-Vorrichtung dar. Sie weist eine Antriebswelle 2, eine Steuer welle 3 mit in axialer Richtung beabstandeten, exzentrischen Steuernocken 4 und eine Dreheinrichtung 9 auf. Die Dreheinrichtung 9 lagert Ventilbetätigungs-(VO)Nocken 8 zur Drehbewegung über Ventilheber 7 von Zylinderventilen 6 eines Verbrennungskraftmo tors 1. Jede VO-Nocke 8 weist eine Nockenfläche im Gleitkontakt mit dem entsprechen den Ventilheber 7 an einer oberen Fläche 7a desselben auf. Für die VO-Nocken 8 sind jeweils Federn 10 vorgesehen. Eine jede der Federn 10 drückt einen der entsprechen den Schwenkhebel 5 in ihre Ruheposition, in der sich das entsprechende Zylinderventil schließt. Die Schwenkhebel 5 betätigen jeweils die VO-Nocken. Die exzentrischen Steu ernocken 4, die sich zusammen mit der Steuerwelle 3 drehen, tragen jeweils die Schwenkhebel 5. Eine Achse von einer jeden exzentrischen Steuernocke 4 dient als der Drehmittelpunkt des entsprechenden Schwenkhebels 5. An der Antriebswelle 2 befe stigte Antriebsnocken 2a betätigen jeweils die Schwenkhebel 5. Eine elektronische Steuereinrichtung ist vorgesehen. An einem Endabschnitt 5a stößt ein jeder der Schwenkhebel 5 an die entsprechende Antriebsnocke 2a und berühren diese. Am ande ren Endabschnitt 5b stößt der Schwenkhebel 5 an eine Schulter 8b der entsprechenden VO-Nocke 8 und berührt diese. Sensoren am Motor geben Informationen über die Mo tordrehzahl, die Motorlast, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kühlmittel-Temperatur an die Steuereinrichtung weiter. An einem vorbestimmten Umschaltpunkt gibt die Steu ereinrichtung ein Signal an eine Verstelleinrichtung für die Steuerwelle 3. Wenn die Ver stelleinrichtung die Steuerwelle 3 dreht, ändert sich die Exzentrizität einer jeden exzen trischen Nocke 4 bezüglich einer Achse der Steuerwelle 3. Dies verändert die Lage des Drehmittelpunkts der Schwenkhebel 5 bezüglich der Lage des Drehzentrums der VO- Nocken 8. Dies bewirkt eine Änderung der Ventilsteuerzeit und des Ventilhubs bei ei nem jeden der Zylinderventile 6.

Die Fig. 27 stellt eine herkömmliche, drehbare VO-Nocke 51 dar, die sich um 360° dreht, um das entsprechende Zylinderventil über einen Ventilheber 61 zu drehen. Der Ventilheber 61 weist eine obere Fläche 61a auf, die sich in Gleitkontakt mit einer Noc kenfläche der VO-Nocke 51 befindet. Die Fig. 28 stellt Charakteristiken der drehbaren VO-Nocke 51 der Fig. 27 dar. Die Fig. 28 zeigt einen Puffergeschwindigkeitsabschnitt (oder einen Rampengeschwindigkeitsabschnitt) θ_r, einen Abschnitt θ₁ einer positiven Beschleunigung und einen Abschnitt θ₂ einer negativen Beschleunigung. Während die ses Abschnittes θ₂ der negativen Beschleunigung findet eine Verzögerung des Ventil hubs statt, um eine stoßfreie Änderung in der Nähe des Maximalhubes zu erhalten. Die doppelt gepunktete Strich-Punkt-Linie bezeichnet eine Hubgeschwindigkeit y' über den Nockenwinkel. Die Geschwindigkeit y' wird die Maximalgeschwindigkeit y'_max an der Grenze zwischen dem Abschnitt θ₁ der positiven Beschleunigung und dem Abschnitt θ₂ der negativen Beschleunigung.

Der Längenbereich, um den die drehbare VO-Nocke 51 an der ebenen, oberen Fläche 61 des Ventilhebers 61 gleitet, wird als Ausschlagweg t bezeichnet. Dieser Ausschlag weg t kann als
t=dy/dθ
bezeichnet werden. Daher ist der Ausschlagweg t gleich der Geschwindigkeit y.

Im folgenden wird die drehbare VO-Nocke 8 der VVA-Vorrichtung aus dem Stand der Technik, wie sie in der Fig. 26 dargestellt ist, bewertet. Im Falle der drehbaren Nocke 8 muß ein ausreichend großer Ventilhub innerhalb eines relativ kleinen Winkels, durch den die VO-Nocke 8 sich drehen kann, erzeugt werden. Dies erfordert unvermeidlich ein erhöhtes y'_max. Dieses erhöhte y'_max erfordert einen erhöhten Ausschlagweg t. Daher be steht die Gefahr, daß die Nockennase der VO-Nocke 8 an die äußere Kante 7a stößt nachdem sie sich von der ebenen oberen Fläche 7a des Ventilhebers 7 gelöst hat.

Daher ist es erforderlich, den Lageraufbau 9 der VO-Nocke 8 an einem Ort anzubrin gen, der ausreichend weit von der Mittellinie des Zylinderventils entfernt ist, und/oder den Durchmesser der oberen Fläche 7a des Ventilhebers 7 zu vergrößern. Die be kannte VVA-Vorrichtung, wie sie in Fig. 28 dargestellt ist, weist daher Einschränkungen in der Gestaltung ihrer Bauteile auf. Des weiteren ist die herkömmliche VVA-Vorrichtung sperrig und ihr Gesamtgewicht kann nur schwer verringert werden. Wenn die Ge schwindigkeit y' verringert wird, um den Ausschlagweg t zu verringern, dann sinkt der maximale Hub y_max unter ein zufriedenstellendes Niveau.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine VVA-Vorrichtung vorzusehen, in der so wohl der Ausschlagweg t als auch der maximale Hub y_max so unter Kontrolle gebracht worden sind, daß eine Leistungsverbesserung ohne eine Änderung in der Zusammen schaltung der wesentlichen Bauteile stattfindet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine variable Ventileinstell- (VVA)-Vorrichtung für einen Verbrennungskraftmotor mit einer Abtriebswelle und einem Zylinderventil vorgesehen, umfassend:
eine Antriebswelle, die ausgebildet ist, durch die Abtriebswelle des Motors zur Drehung um eine Antriebswellenachse angetrieben zu werden;
eine Antriebsnocke, die an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befestigt ist;
eine Ventilbetätigungsnocke, die angeordnet ist, sich um eine Drehachse zu drehen;
einen Nockenstößel, der mit der Ventilbetätigungsnocke zusammenwirkt, um das Zylin derventil zu bewegen;
eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die die Belegung der Antriebswelle um die Antriebswellenachse in eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke umsetzt,
wobei die Ventilbetätigungsnocke eine Nockenfläche aufweist, die sich zumindest von einem Startpunkt des Nockenhubs bis zu einem Punkt des maximalen Nockenhubes erstreckt, und die Nockenfläche zumindest einen ersten Abschnitt, der einen Rampen abschnitt darstellt, einen zweiten Abschnitt, der einen Abschnitt für eine positive Be schleunigung darstellt, und einen dritten Abschnitt aufweist, der einen beschleunigungs freien Abschnitt darstellt, was eine Situation beinhaltet, in der sich die Beschleunigung innerhalb eines vorbestimmten, infinitesimalen Fensters um die Beschleunigung Null kontinuierlich ändert,
wobei sich ferner der erste Abschnitt vom Startpunkt des Nockenhubes erstreckt der zweite Abschnitt sich durchgängig und stoßfrei an den ersten Abschnitt anschließt und sich von dort in Richtung des Punktes des maximalen Ventilhubes erstreckt,
wobei sich des weiteren der dritte Abschnitt durchgängig und stoßfrei an den zweiten Abschnitt anschließt und sich von dort durchgängig über einen vorbestimmten Bereich erstreckt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 und stellt ein erstes Ausführungsbeispiel einer VVA-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung dar.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der VVA-Vorrichtung, die zum Teil weggebrochen ist.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der VVA-Vorrichtung.

Fig. 4 stellt eine VO-Nocke der, wie sie in der VVA-Vorrichtung verwendet wird.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung von Dynamikcharakteristiken der VO- Nocke der VVA-Vorrichtung.

Fig. 6 bis 9 stellen vier unterschiedliche Positionen von Bauteilen der VVA-Vorrich tung während einer Betriebsart für den höchsten Hub dar, die für einen Motorbetrieb bei hohen Drehzahlen unter schwerer Last geeignet ist.

Fig. 10 und 11 stellen zwei verschiedene Positionen von Bauteilen der VVA-Vorrichtung während der Betriebsart des geringsten Hubes dar, die für den Motorbe trieb im Leerlauf geeignet ist.

Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung von sich ändernden Ventilhubcharakte ristiken, wie sie bei der VVA-Vorrichtung vorhanden sind.

Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung einer Charakteristik eines VO-Nocken winkels über den Antriebswellenwinkel, wie sie bei der VVA-Vorrichtung vorhanden ist.

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung einer Charakteristik eines VO-Nocken hubes über einen Antriebswellenwinkel, wie sie bei der VVA-Vorrichtung vorhanden ist.

Fig. 15 zeigt eine graphische Darstellung einer Charakteristik, wie sie bei einer Ausbildung einer VO-Nocke vorhanden ist, bei der sich eine Beschleuni gung kontinuierlich wellenförmig um Null innerhalb eines vorbestimmten, infinitesimalen Fensters oder Bereichs um die Beschleunigung Null wäh rend eines beschleunigungsfreien Abschnittes ändert.

Fig. 16 zeigt eine graphische Darstellung einer Charakteristik, wie sie bei einer anderen Ausbildung einer VO-Nocke vorhanden ist, bei der sich die Be schleunigung von Null in negative Richtung innerhalb des vorbestimmten Fensters in der Nähe der Position des maximalen Hubes ändert.

Fig. 17 stellt den Betrag des Ausschlages zwischen einer VO-Nocke und einem Ventilheber mit einer kreisförmigen, vorspringenden Fläche dar.

Fig. 18 zeigt eine ähnliche Ansicht zu Fig. 1, stellt aber ein zweites Ausführungs beispiel der VVA-Vorrichtung dar.

Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der VVA-Vorrichtung der Fig. 18 zum Teil als Schnittansicht.

Fig. 20 zeigt eine Draufsicht auf die VVA-Vorrichtung der Fig. 18.

Fig. 21 zeigt eine graphische Darstellung einer Charakteristik eines Ventilhubes über einen Ausschlagweg, wie er bei der VVA-Vorrichtung der Fig. 18 vor handen ist.

Fig. 22 bis 24 stellen Positionen einer VO-Nocke der VVA-Vorrichtung dar, die sich im Kontakt mit ihrem entsprechenden Ventilheber befindet.

Fig. 25 zeigt eine graphische Darstellung einer veränderten Charakteristik des Ventilhubes über den Ausschlagweg.

Fig. 26 zeigt eine Ansicht, in der eine VVA-Vorrichtung aus dem Stand der Tech nik dargestellt ist.

Fig. 27 stellt die Beziehung zwischen einer drehbaren VO-Nocke und einem Ven tilheber dar.

Fig. 28 zeigt eine graphische Darstellung von Charakteristiken, wie sie bei der drehbaren VO-Nocke vorhanden sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 25 der beiliegenden Zeichnungen wird die vorlie gende Erfindung weiter beschrieben. Die Fig. 1 bis 3 stellen eine erste, bevorzugte Ver wirklichung der vorliegenden Erfindung dar, bei der eine VVA-Vorrichtung zum Betätigen von Zylinderventilen, bei diesem Beispiel in der Form von Einlaßventilen, eines Ver brennungskraftmotors eingebaut ist. Der Motor ist mit zwei Einlaßventilen für jeden Zy linder ausgestattet.

Der Motor weist einen Zylinderkopf 11 auf. Der Zylinderkopf 11 trägt Zylinderventile in der Form von Einlaßventilen 12 über Ventilführungen, die nicht dargestellt sind. Ventil federn, nicht dargestellt, drücken die Einlaßventile 12 jeweils in ihre Ruhe- oder Schließ positionen.

Die VVA-Vorrichtung weist eine vorzugsweise hohle Antriebswelle 13 auf. Lager 14 am Zylinderkopf 11 lagern die Antriebswelle 13 zur Drehung um eine Antriebswellenachse Y. Antriebsnocken, vorzugsweise in der Form von exzentrischen Drehnocken 15, sind, beispielsweise durch Aufpressen, an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befe stigt. Wie am besten in der Fig. 2 zu sehen ist, sind zwei derartige Antriebsnocken 15 für zwei Einlaßventile 12 eines jeden Zylinders vorgesehen. Nockenstößel in der Form von Ventilhebern 16 sind in Bohrungen des Zylinderkopfes 11 aufgenommen und befinden sich in Antriebskontakt mit jeweils den entsprechenden Einlaßventilen 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist ein jeder Ventilheber 16 eine obere Nockenstößelfläche 16a auf, die eben ist. Ventilbetätigungs-(VO)Nocken 17 wirken mit den Ventilführungen zu sammen, um die entsprechenden Einlaßventile 12 in Richtung weg von ihren Schließ positionen gegen die Ventilfedern zu bewegen oder zu heben. Die Antriebswelle 13 trägt die VO-Nocken 17 und ermöglicht eine Drehbewegung einer jeden VO-Nocke 17 um die Antriebswellenachse Y.

Die VVA-Vorrichtung weist außerdem eine Bewegungsübertragungseinrichtung auf, die im allgemeinen mit 18 bezeichnet ist, sowie eine Lageregelungseinrichtung, die im all gemeinen mit 19 bezeichnet ist. Die Bewegungsübertragungseinrichtung 18 verbindet eine der Antriebsnocken 15 und die entsprechende VO-Nocke 17 mit der Antriebsnocke 15, um die exzentrische Drehung der Antriebsnocke 15 in eine Drehbewegung der VO- Nocke 17 umzuwandeln. Die Bewegungsübertragungseinrichtung 18 ist in ihrer Lage entlang einer querliegenden Ebene bezüglich der Antriebswellenachse Y veränderbar, obwohl sie entlang der Antriebswellenachse Y unbeweglich ist. Die Lageregelungsein richtung regelt die Lage der Bewegungsübertragungseinrichtung 18.

Die Antriebswelle 13 erstreckt sich in eine Längsrichtung des Motors nach vorne und hinten. An einem Ende trägt die Antriebswelle 13 ein nicht gezeigtes, angetriebenes Zahnrad. Eine Steuerkette verbindet das angetriebene Zahnrad und eine Nockenwelle des Motors. Im Betrieb des Motors wird eine Drehung der Nockenwelle an die Antriebs welle 13 in einer Drehrichtung, vorzugsweise der Richtung gegen den Uhrzeigersinn in der Fig. 1, übertragen.

Ein jedes Lager 14 weist einen Hauptträger 14a, der an der Oberseite des Zylinderkop fes 11 befestigt ist und einen Unterträger 14b auf, der an dem Hauptträger 14a über ein Paar von Schrauben 14c fest gehalten ist.

Die Antriebsnocken 15 eines jeden Paars sind im allgemeinen ringförmig und weisen Nockenabschnitte 15a und einstückige Hülsenabschnitte 15b auf, die sich von den äu ßeren Enden der entsprechenden Nockenabschnitte 15a erstrecken. Eine Durchgangs bohrung 15c erstreckt sich durch eine jede Antriebsnocke 15, um das Durchführen der Antriebswelle 15 zu ermöglichen. Ein jeder Nockenabschnitt 15a ist als kreisförmige Nocke mit einer Achse X ausgebildet, die von der Antriebswellenachse Y um einen vor bestimmten Betrag in radialer Richtung versetzt ist. Die Antriebsnocken 15 eines jeden Paars sind an der Antriebswelle 13 durch Aufpressen an Positionen an den äußeren, fernen Seiten der beiden Ventilheber 16 für einen Zylinder befestigt. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel weisen die Nockenabschnitte 15a dieselben Nockenprofile an ihren äuße ren Umflächen 15d auf.

Unter Bezugnahme auch auf die Fig. 4 weist eine jede VO-Nocke 17 eine Basis 20 auf, die mit einer Bohrung 20a ausgebildet ist, durch die sich die Antriebswelle 13 derart er streckt, daß eine Drehbewegung der VO-Nocke 17 relativ zur Antriebswelle 13 möglich ist. Eine Nockennase 21 springt von der Basis 20 in radialer Richtung bezüglich der Mitte der VO-Nocke auf der Antriebswellenachse Y (vgl. Fig. 1) vor. An einem Punkt zwischen der Basis 20 und dem vorspringenden Ende der Nockennase 21 ist die VO- Nocke 17 mit einer Stiftaufnahmeöffnung 21a versehen. In der Fig. 4 ist zu erkennen, daß eine jede VO-Nocke 17 eine Nockenfläche 22 an ihrem unteren Umfang aufweist. Die Nockenfläche 22 weist an der Basis einen Kreisflächenabschnitt 22a, der sich ent lang des Umfangs der Basis 20 erstreckt, und einen Rampenflächenabschnitt 22b auf, der sich stoßfrei an den Kreisflächenabschnitt 22a an der Basis anschließt und in Rich tung des vorspringenden Endes der Nockennase 21 erstreckt. Der Rampenflächenab schnitt 22b erhebt sich allmählich vom Basiskreis, entlang dem sich der Kreisflächenab schnitt 22a an der Basis erstreckt, wenn sich die VO-Nocke 17 um die Antriebswel lenachse Y im Uhrzeigersinn in der Fig. 4 dreht. Der Raumflächenabschnitt 22b schließt sich stoßfrei an einen Nockenhubflächenabschnitt an. Der Nockenhubflächenabschnitt erstreckt sich vom Rampenflächenabschnitt 22b zu einem höchsten Flächenabschnitt 22c, welcher einen maximalen Hub bereitstellt. Die Drehung der VO-Nocke 17 bringt den Kreisflächenabschnitt 22a an der Basis, den Rampenflächenabschnitt 22b, den Nockenhubflächenabschnitt oder den höchsten Flächenabschnitt 22c in gegenüberlie gende oder berührende Beziehung mit der oberen Fläche 16a des entsprechenden Ventilhebers 16.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 werden Beschleunigungscharakteristiken der VO-Nocke 17 erläutert. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen K2 einen Anfangspunkt der Berührung und das Bezugszeichen Ks einen Startpunkt des Ventilhubes. Der Start punkt des Kontaktes K2 befindet sich im Kreisflächenabschnitt 22a an der Basis. Ein Pufferabschnitt θ1 erstreckt sich über den Startpunkt K2 des Kontaktes, den Startpunkt Ks des Ventilhubes und einen Teil des Rampenflächenabschnittes 22a und erstreckt sich dadurch über denselben Winkel wie ein Kreisabschnitt θ1a an der Basis und ein Rampengeschwindigkeitsabschnitt θ1b. Ein Abschnitt θ2 für eine positive Beschleuni gung erstreckt sich über den restlichen Teil des Rampenflächenabschnittes 22a in Richtung des höchsten Flächenabschnittes 22c der Nockennase 21. Ein beschleuni gungsfreier Abschnitt θ3 erstreckt sich vom Abschnitt θ2 für die positive Beschleunigung über einen Teil des höchsten Flächenabschnittes 22c. Ein Abschnitt θ4 für eine negative Beschleunigung oder eine Verzögerung erstreckt sich vom beschleunigungsfreien Ab schnitt θ3 in Richtung des vorspringenden Endes der Nockennase 22 und über den restlichen Teil des höchsten Flächenabschnittes 22c. Es wird deutlich, daß die Be schleunigungscharakteristik aus dem Pufferabschnitt, dem Abschnitt für eine positive Beschleunigung, dem beschleunigungsfreien Abschnitt und dem Abschnitt für eine ne gative Beschleunigung θ1, θ2, θ3 und θ4 besteht.

Der beschleunigungsfreie Abschnitt θ3 weist einen Punkt K1 des maximalen Hubes auf, der innerhalb des höchsten Flächenabschnittes 22c angeordnet ist. Ein Bereich, der sich vom Startpunkt K2 des Kontaktes bis zum Punkt K1 des maximalen Hubes entlang der Nockenfläche 22 erstreckt, ist als ein verfügbarer Bereich eingeplant, der in Zu sammenwirkung mit der oberen Fläche 16a des entsprechenden Ventilhebers 16 ver wendet werden soll. Ein Bereich, der sich vom Punkt K1 des maximalen Hubes inner halb des höchsten Flächenabschnittes 22c bis zum Ende des Abschnittes θ4 für eine negative Beschleunigung erstreckt, ist als ein nicht verfügbarer Bereich eingeplant, der nicht in Zusammenwirkung mit der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16 verwendet werden soll.

Unter Bezug zurück auf die Fig. 1 bis 3 weist eine jede Bewegungsübertragungsein richtung 18 einen Schwenkhebel 23 über der Antriebswelle 13, wie in Fig. 1 und 2 dar gestellt, einen Verbindungs- oder Kurbelarm 24 und eine Gelenkstange 25 auf. Der Kurbelarm 24 verbindet einen Endabschnitt 23a des Schwenkhebeles 23 und die An triebsnocke 15. Die Gelenkstange 25 verbindet den äußeren Endabschnitt 23b des Schwenkhebeles 23 und die VO-Nocke 17.

Wie deutlich an der Fig. 3 zu sehen ist, weist ein jeder Schwenkhebel 23 zwei versetzte Armabschnitte auf, die sich von einer hülsenförmigen Basis 23c erstrecken und jeweils den einen und den anderen Endabschnitt 23a und 23b beinhalten. Die hülsenförmige Basis 23c umgibt eine Steuernocke 33 die weiter unten beschrieben ist, so daß sich der Schwenkhebel 23 relativ zur Steuernocke 33 drehen kann. Der Schwenkhebel 23 ist mit zwei Stiftaufnahmeöffnungen, nämlich einer ersten Öffnung 23d durch den einen En dabschnitt 23a und eine zweite Öffnung 23e durch den anderen Endabschnitt 23b ver sehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die erste Öffnung 23d nimmt einen Stift 26 auf, der sich durch den Kurbelarm 24 derart erstreckt, daß er eine Relativdrehung ermöglicht. Die zweite Öffnung 23e nimmt einen Stift 26 auf, der sich durch den einen Endabschnitt 25a einer der Gelenkstangen 25 derart erstreckt, daß eine Relativdrehung möglich ist.

Ein jeder Kurbelarm 24 weist eine vergrößerte ringförmige Basis 24a und einen Vor sprung 24b auf, der sich von einem Abschnitt des äußeren Umfangs der ringförmigen Basis 24a erstreckt. Die ringförmige Basis 24a ist mit einer Öffnung 24c ausgebildet, die einen Nockenabschnitt 15a von einer der Antriebsnocken 15 in einem Abstand auf nimmt, der weit genug ist, eine Relativdrehung des Kurbelarms 24 bezüglich der ent sprechenden Antriebsnocke 15 zu ermöglichen. Der Vorsprung 24b ist mit einer Stift aufnahmeöffnung 24d ausgebildet, die den Stift 26 aufnimmt. Eine relative Drehung zwi schen dem Vorsprung 24b und dem Stift 26 ist vorgesehen.

Wie am besten anhand der Fig. 1 zu sehen ist, ist jede Gelenkstange 25 zwischen dem einen und dem anderen abgerundeten Endabschnitt 25a und 25b gekrümmt. Dieser ei ne Endabschnitt 25a ist mit einer Stiftaufnahmeöffnung 25c versehen und der andere Endabschnitt 25b ist mit einer Stiftaufnahmeöffnung 25d versehen. Die Stiftaufnahme öffnung 25c nimmt den Stift 27 und die Stiftaufnahme 25d nimmt einen Stift 28 auf, der in die Stiftaufnahmeöffnung 21a der VO-Nocke 17 eingebaut ist. Eine Relativdrehung des Stiftes 27 bezüglich der Gelenkstange 25 ist vorgesehen. Eine Relativdrehung des Stiftes 28 bezüglich der Gelenkstange 25 ist vorgesehen.

Sprengringe 29, 30 und 31 sind an Enden der Stifte 26, 27 und 28 befestigt um eine axiale Verschiebung der Kurbelarme 24 und der Gelenkstange 25 entlang der Antriebs wellenachse Y zu beschränken.

Die Lageregelungseinrichtung 19 weist eine Steuerwelle 32 und Steuernocken 33 auf, die an der Steuerwelle 32 befestigt sind und jeweils als Drehpunkte der Schwenkhebele 23 dienen. Die Steuerwelle 32 ist über der Antriebswelle 13 durch dieselben Lagerun gen 14 gehalten, die die Antriebswelle 13 tragen. Die Steuerwelle 32 weist eine Steuer wellenachse P2 für die Drehung auf.

Eine jede Steuernocke 33 ist eine exzentrische Zylindernocke mit einer Nockenachse P1, die von der Nockenwellenachse P2 um einen vorbestimmten Betrag α (alpha) ver setzt ist.

Die Steuerwelle 32 erstreckt sich entlang der Antriebswelle 13 in paralleler Beziehung. An einem Ende ist die Steuerwelle 32 antreibend mit einer nicht gezeigten, elektroma gnetischen Verstelleinrichtung zur Drehung um die Steuerwellenachse P2 um einen vorbestimmten Winkelbereich verbunden. Die elektromagnetische Verstelleinrichtung ist als Antwort auf ein Steuersignal von einer Steuervorrichtung, nicht dargestellt, betätig bar. Die Steuervorrichtung empfängt Sensorsignale von Sensoren, wie beispielsweise einen Kurbelwellenwinkelsensor, einen Luftströmungsmesser, einen Kühltemperatur- Sensor, und erzeugt das Steuersignal nach Berechnungen mit Hilfe der zugeleiteten Sensorsignale, um den derzeitigen Betriebszustand des Motors zu bestimmen.

Die Fig. 1 und 6 bis 9 stellen eine Position dar, die eine jede Bewegungsübertragungs einrichtung 18 während eines Betriebs des Motors bei hohen Drehzahlen unter schwe rer Last durch die Lageregelungseinrichtung 19 besummt wird einzunehmen. In der dar gestellten Lage der Bewegungsübertragungseinrichtung 18 weist eine jede Steuernocke 33 einen verdickten Abschnitt 33a auf, der in Richtung der entsprechenden VO-Nocke 17 orientiert ist, um die VO-Nocke 17 zu einer Drehung zwischen einer in der Fig. 1 dargestellten Position und einer in der Fig. 9 dargestellten Position zu veranlas sen.

Im folgenden wird die Nockenhubcharakteristik aufgrund der Drehbewegung einer jeden VO-Nocke 17 in diesem Zustand der Bewegungsübertragungseinrichtung 18 erläutert. In der in Fig. 1 dargestellten Position befindet sich der Kreisflächenabschnitt 22a an der Basis der VO-Nocke 17 über der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16. Dadurch kön nen die Ventilfedern die entsprechenden Einlaßventile 12 schließen.

Die Drehung der VO-Nocke 17 im Uhrzeigersinn von der Position der Fig. 1 in eine Po sition, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, bringt den Startpunkt Ks des Ventilhubs der Noc kenfläche 22 in Kontakt mit der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16, was den Beginn des Ventilhubs markiert. Eine weitere Drehbewegung im Uhrzeigersinn über die Position der Fig. 6 hinaus in eine Position, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, bewirkt, daß die VO- Nocke 17 den letzten Abschnitt des Pufferabschnittes θ1 (vgl. Fig. 5) ausführt. Daher entspricht eine Drehbewegung der VO-Nocke im Uhrzeigersinn von der Position der Fig. 1 bis zur Position der Fig. 7 dem Pufferabschnitt θ1, der in Fig. 5 gezeigt ist.

Eine weitere Drehbewegung im Uhrzeigersinn der VO-Nocke 17 über die Position der Fig. 7 hinaus bewirkt, daß die VO-Nocke 17 in den Abschnitt θ2 der positiven Beschleu nigung eintritt. Der Abschnitt θ2 der positiven Beschleunigung wird beendet, wenn die VO-Nocke 17 eine Position erreicht, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. Eine weitere Dreh bewegung im Uhrzeigersinn der VO-Nocke 17 über die Position der Fig. 8 hinaus be wirkt, daß die VO-Nocke 17 in den beschleunigungsfreien Abschnitt θ3 eintritt, der in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn folglich die VO-Nocke 17 im Uhrzeigersinn in eine Position am Punkt K1 des maximalen Hubes innerhalb des beschleunigungsfreien Abschnittes θ3, wie in Fig. 9 dargestellt ist, geschwenkt ist, dann kommt der höchste Flächenabschnitt 22c in Kontakt mit der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16.

Der beschleunigungsfreie Abschnitt θ3 hält während der Drehbewegung der VO-Nocke 17 von der Position der Fig. 8 zur Position der Fig. 9 an. Während dieses Bereichs der Drehbewegung ändert sich der Nockenhub mit einer konstanten Geschwindigkeit oder Rate y', wobei y der VO-Nockenhub und y' = dy/dθ. Da die Geschwindigkeit y gleich ei nem Ausschlagweg t der VO-Nocke 17 an der oberen Fläche 16a sowie konstant ist, ändert sich der Ausschlagweg t während dieses Bereichs der Drehbewegung nicht, was eine Verringerung des Maximums t_max des Ausschlagweges t bewirkt.

Die Beschleunigung y'' des Nockenhubes kann als

y''= dy/dθ Gl. 1

ausgedrückt werden.

Die Beschleunigung y'' ist beinahe Null (y''≈0) und daher ist y' konstant (y' = konstant) während der Drehbewegung der VO-Nocke 17 über den beschleunigungsfreien Ab schnitt θ3. Im Ergebnis verringert sich das Maximum t_max des Ausschlagweges t, da der Ausschlagweg über den beschleunigungsfreien Abschnitt θ3 konstant ist.

Der Nockenhub y wird erhalten, indem die Geschwindigkeit y' bezüglich des VO-Noc kenwinkels θ integriert wird. Daher wird der maximale Nockenhub y_max von einer Integra tion von y' bezüglich des VO-Nockenwinkels θ über einen Bereich von θ_s bis θ_e erhalten. θ_s und θ_e sind Winkel, bei denen der Startpunkt K2 des Kontaktes und der Punkt K1 des maximalen Hubes die obere Fläche 16a des Ventilhebers 16 berühren. Daher kann y_max wie folgt ausgedrückt werden:

Die Geschwindigkeit y' wird auf der Höhe des Maximums y'_max über den gesamten be schleunigungsfreien Abschnitt θ3 gehalten, was einen merklichen Anstieg im maximalen Nockenhub y_max bewirkt.

Anhand der vorausgegangenen Beschreibung wird es nun deutlich, daß der beschleu nigungsfreie Abschnitt θ3 eine Verringerung im maximalen Ausschlagweg t_max und einen Anstieg im maximalen Nockenhub y_max bewirkt. Die Verringerung im maximalen Aus schlagweg t_max benötigt keinen Ventilheber mit einem weiten, oberen Flächeninhalt, was es möglich macht, einen Ventilheber mit einem verringerten, oberen Flächeninhalt zu verwenden. Der Anstieg im maximalen Nockenhub y_max verbessert die Leistung des Motors.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 verwendet die drehbare VO-Nocke 17 nicht den äuße ren Umfang ihrer Nockennase 21, die gegenüber dem unteren Umfang liegt, an der die Nockenfläche 22 ausgebildet ist. Daher kann ein Abschnitt 17a, der sich vom oberen Umfang der Nockennase 21 nach innen erstreckt, durch Schleifen entfernt werden, was in einer Verringerung der gesamten Größe der Kontur im Vergleich mit einer Drehnocke resultiert.

Die Kontur des vorspringenden Endes der Nockennase 21 kann eine Krümmung mit ei nem kleinen Radius aufweisen, da dieser Abschnitt derjenige ist, bei dem der Abschnitt θ4 für die negative Beschleunigung, der nicht verwendet wird, ausgebildet ist. Der Krümmungsradius R kann als R = Rb + y + y'' ausgedrückt werden, wobei Rb ein Krümmungsradius des Basiskreises ist. Der Radius R wird klein, da die Beschleunigung y'' über den Abschnitt θ4 für die negative Beschleunigung negativ ist.

Wie oben beschrieben wurde, befindet sich der Punkt K1 des maximalen Hubes inner halb des beschleunigungsfreien Abschnittes θ3. Daher wird der Ventilheber 16 nicht in Kontakt mit dem Abschnitt θ4 für die negative Beschleunigung kommen, welche einen kleinen Krümmungsradius aufweist, obwohl er in Kontakt mit dem beschleunigungsfrei en Abschnitt θ3 kommt, der einen großen Krümmungsradius aufweist. Dadurch wird ei ne Verringerung der Lagerbelastung zwischen der Nockenfläche 22 und der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16 erreicht, was das Auftreten von Abrieb verringert.

In Fig. 4 ist der Punkt K1 des maximalen Hubes vom Übergang zum Abschnitt θ4 für die negative Beschleunigung um einen Abstand ΔS beabstandet. In Fig. 5 ist dieser Ab stand als Δθ ausgedrückt. Der Abstand Δθ verhindert, daß der Abschnitt θ4 für die ne gative Beschleunigung der Nockenfläche 22 den Ventilheber 16 selbst dann berührt, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Bauteilen einer jeden Bewegungsübertra gungseinrichtung 18 bei Benutzung über lange Zeiträume größer werden. Daher wird das Auftreten von Abrieb selbst dann verhindert, wenn derartig große Abstände stattfin den.

Die Bewegungsübertragungseinrichtung 18 verbindet eine Antriebsnocke 15, die mit der Antriebswelle 13 verbunden ist, und eine VO-Nocke 17, die an der Antriebswelle 13 drehbar gelagert ist. Die VO-Nocke 17 dreht sich relativ zur Antriebswelle 13. Die Fig. 13 stellt eine charakteristische Kurve eines VO-Nockenwinkels θ über den Antriebswellen winkel X dar. Gemäß dieser Kurve ändert sich der VO-Nockenwinkel θ allmählich von und nach dem Maximum, um eine glatte Kurve mit einem großen Krümmungsradius zu bilden. Fig. 14 stellt eine charakteristische Kurve eines VO-Nockenhubes y über den Antriebswellenwinkel X dar, wenn der verfügbare Bereich der VO-Nocke 17 (vgl. Fig. 4 und 5) verwendet wird. Es ist offensichtlich, daß die charakteristische Kurve der Fig. 14 eine ausreichend stoßfreie Änderung des Nockenhubes darstellt.

Es wird nunmehr deutlich, daß die Anordnung des Punktes K1 des maximalen Hubes innerhalb des beschleunigungsfreien Abschnittes θ3 der drehbaren VO-Nocke 17 im wesentlichen dieselbe stoßfreie Nockenhubcharakteristik erzeugt, wie sie durch eine Anordnung des Punktes des maximalen Hubes innerhalb eines Abschnittes für eine ne gative Beschleunigung einer drehbaren VO-Nocke erhalten wird. Dabei ist das erstere gegenüber dem letzteren vorteilhaft, da sich die Lagerbelastung zwischen der Nocken fläche und der oberen Fläche des Ventilhebers verringert, da die obere Fläche des Ven tilhebers weiterhin den beschleunigungsfreien Abschnitt berührt, der einen relativ gro ßen Krümmungsradius aufweist.

Während des Motorbetriebs bei hohen Drehzahlen unter schwerer Last dreht sich der VO-Nockenwinkel 17 zwischen der Lage der Fig. 1 und der Lage der Fig. 9. In der dar gestellten Lage der Fig. 9, am Punkt K1 des maximalen Hubes, drückt die Nockenfläche 22 gegen die obere Flache 16a des Ventilhebers 16, so daß ein Ventilhub L2 des Ven tilhebers 16 gleich dem maximalen Nockenhub y_max ist.

Daher ist bei der VVA-Vorrichtung eine Nockenhubcharakteristik mit dem höchsten, ma ximalen Nockenhub während des Motorbetriebs bei hoher Drehzahl unter schwerer Last vorhanden. Die Fig. 12 stellt typische charakteristische Kurven des Ventilhubes dar, die durch die VVA-Vorrichtung erhalten werden können. Diese Kurven zeigen deutlich, daß der Zeitpunkt der Ventilöffnung voreilt und der Zeitpunkt des Ventilschlusses zurück bleibt, wenn der Ventilhub ansteigt. Dies resultiert in einer ausreichend hohen Leistung, da die Leistungsfähigkeit beim Einlassen erhöht wird.

Beim Umschalten des Motorbetriebs in den Leerlauf dreht die elektromagnetische Ver stelleinrichtung die Steuerwelle 32 als Antwort auf das Steuersignal von der Steuervor richtung. Diese Drehung bewirkt eine Drehung der Steuernocke 33 von der Position der Fig. 1 in eine Position der Fig. 10, wodurch der verdickte Abschnitt 33a in den Fig. 1 und 10 nach oben bewegt wird. Dadurch wird die Achse P1 der entsprechenden Steuernoc ke 33, d. h. die Drehachse des Schwenkhebels 23, weg von der Antriebswellenachse Y bewegt. Diese Bewegung der Drehachse P1 eines jeden Schwenkhebels 23 bewirkt ei ne Verschiebung der entsprechenden VO-Nocke 17 von der Position der Fig. 1 in die Position der Fig. 10.

In diesem Zustand bewirkt eine Drehung der Antriebsnocken 15 durch die Antriebswelle 13 eine Schwenkbewegung der Schwenkhebel 23 um die Drehachse P1, die von der Position der Fig. 1 in die Position der Fig. 10 gehoben wurde. Dadurch wird bewirkt, daß die VO-Nocken zwischen der Position der Fig. 10 und der Position der Fig. 11 sich dre hen. Wie in der Fig. 11 gezeigt ist, wird ein Ventilhub L1 bereitgestellt, der kleiner ist als der Ventilhub L2 (vgl. Fig. 9). Die Ventilhubcharakteristik im Motorbetrieb im Leerlauf ist durch die gepunktete Linie der Fig. 12 dargestellt. Dies resultiert in einer erhöhten Ein laßströmung, einem verbesserten Verbrennungszustand und einer verbesserten Wirt schaftlichkeit im Treibstoffverbrauch. Zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen zwei Stellungen kann die Bewegungsübertragungseinrichtung 18 jede zwischenliegende Position durchgängig mittels der Lageregelungseinrichtung 19 einnehmen, wodurch die durchgängig veränderlichen Ventilhubcharakteristiken vorhanden sind, wie sie in der Fig. 12 gezeigt sind.

Obwohl die Beschleunigung y'' über den beschleunigungsfreien Abschnitt θ3 beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Null ist, kann sich die Beschleunigung y'' kontinuier lich ändern oder in einem vorbestimmten infinitesimalen Bereich oder Fenster um Null über den beschleunigungsfreien Abschnitt von Null abweichen, wie in der Fig. 15 ge zeigt ist. Die Abweichung von Null ist so gewählt, daß eine Situation entsteht, bei der im Betrieb ein lokaler Abrieb des Ventilhebers verhindert wird. Insbesondere zieht ein Pumpeffekt aufgrund des sich ständig ändernden Kontaktpunktes zwischen der VO- Nocke und dem Ventilheber Schmieröl in einen Raum zwischen der VO-Nocke und dem Ventilheber. Diese Zufuhr von Schmieröl verringert die Möglichkeit, daß ein derartiger lokaler Abrieb auftreten kann. Bei diesem Beispiel ändert sich die Beschleunigung Y'' ständig über eine Änderung in die negative Richtung und dann in die positive Richtung. Der Ausschlagweg t (= y') verändert sich während der Drehbewegung der VO-Nocke über diesen beschleunigungsfreien Abschnitt, bei dem die Beschleunigung y'' einer Än derung unterworfen ist. Dies verhindert einen lokalen Abrieb der oberen Fläche 16a des Ventilhebers 16.

Wenn es gewünscht wird, kann sich die Beschleunigung y'' kontinuierlich über eine Ab weichung nur in die positive oder negative Richtung ändern.

Die Fig. 16 zeigt einen weiter abgeänderten beschleunigungsfreien Abschnitt θ3. Ge mäß dieser Abänderung ändert sich die Beschleunigung y'' in die negative Richtung von Null in der Nähe der Position des maximalen Hubes. In der Nähe der Position des ma ximalen Hubes bewegt sich der Kontaktpunkt der oberen Fläche 16a des Ventilhebers mit der Nockenfläche 22 vom verfügbaren Bereich von der Kante der oberen Fläche 16a nach innen. Daher ist die obere Fläche 16a des Ventilhebers frei von lokalem Ab rieb und Schaden an den Kanten aufgrund des Stoßkontaktes mit der Nockenfläche 22.

In der vorangehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels ist die obere Fläche 16a des Zylinderkopfes 16 eben. Die obere Fläche 16a des Ventilhebers kann kreisförmig vorspringen, wie in der Fig. 17 gezeigt ist. In diesem Fall ist der Ausschlagweg t kleiner als y' (= dy/dθ), wie deutlich an der Fig. 6 zu sehen ist. Wenn daher die kreisförmig vor springende obere Fläche 16a verwendet wird, sinkt der Ausschlagweg t weiter.

Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird ein Ventilheber als ein typisches Beispiel eines Nockenstößels erläutert, der mit einer VO-Nocke zusammenwirkt. Der Nockenstößel ist nicht auf den Ventilheber beschränkt. Ein Nockenstößel von der Bau art eines Schwenkhebels kann ebenfalls verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 18 bis 21 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer VVA-Vorrichtung erläutert. Eine Hardware, wie in den Fig. 18 bis 20 dargestellt, ist im wesentlichen die gleiche, wie die hauptsächlich in den Fig. 1 bis 3 dargestellte, bis auf einen geringfügigen Unterschied, daß eine Gelenkstange 25 gerade ist. Ein weiterer ge ringfügiger Unterschied liegt in der Lage der Steuerwelle 32. Gemäß diesem Ausfüh rungsbeispiel ist die Steuerwelle 32 über einer Antriebswelle 13 angeordnet, die über Ventilheber 16 von Zylinderventilen der Form von Einlaßventilen 12 angeordnet ist.

Eine jede VO-Nocke 17 weist eine Nockenfläche 22 auf, die konturiert ist, eine Charak teristik eines Ventilhubes über einen Ausschlagweg zu erzeugen, wie sie in der Fig. 21 gezeigt ist. Die Fig. 21 zeigt eine Auftragung des Ausschlagweges über die Änderung des Ventilhubes vom Hub Null bis zum maximalen Hub. Der Ausschlagweg ist die Ver schiebung des Kontaktpunktes, an dem die Nockenfläche 22 den Ventilheber 16 be rührt, von der Mittellinie des Einlaßventiles 12. Der Kontaktpunkt bewegt sich weg von der Mittellinie des Einlaßventiles 12 in Richtung der Kante der oberen Fläche des Ventil hebers 16, während sich die VO-Nocke 17 dreht, um den Ventilzylinder vom Ventilhub Null zu einem vorbestimmten Ventilhub drücken. Der Kontaktpunkt bleibt unbeweglich und um einen maximalen Ausschlagweg von der Mittellinie des Zylinderventils 12 wäh rend der folgenden, weiteren Drehbewegung der VO-Nocke 17 beabstandet, um den Ventilheber vom vorbestimmten Ventilhub zum maximalen Ventilhub zu drücken. In an deren Worten drückt die VO-Nocke den Ventilhebel 16 gegen die Ventilfeder am selben Kontaktpunkt, um das Einlaßventil 12 an einem Ventilhub zwischen dem vorbestimmten Ventilhub und dem maximalen Ventilhub zu halten. Bei der VVA-Vorrichtung sind Ventil hübe zwischen dem vorbestimmten Ventilhub und dem maximalen Ventilhub, wie in der Fig. 21 dargestellt, in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen des Motors ausgewählt. Dadurch können Unterschiede im Ventilhub von Zylinder zu Zylinder unter drückt werden.

Die Nockenfläche 22 stellt die gleiche Änderung im Nockenhub pro Einheit der Winkel verschiebung der VO-Nocke 17 dar, nachdem der Kontaktpunkt um den maximalen Ausschlagweg bewegt wurde. Eine Erhöhung der Änderung des Nockenhubes pro Ein heit der Winkelverschiebung der VO-Nocke 17 erzeugt einen Anstieg im Ventilhub.

Wenn gewünscht wird, kann eine Änderung der Kontur der Nockenfläche 22 den vorbe stimmten Ventilhub in Richtung Null verringern.

Fig. 22 zeigt einen Zustand, bei dem eine VO-Nocke 17 sich in Gleitkontakt mit einem Ventilheber 16 befindet. Zwischen einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes 11 des Motors und dem Ventilheber 16 ist ein Abstand vorhanden, was eine Neigung des Ven tilhebers 16 während seiner Bewegung zum Heben des entsprechenden Zylinderventils 12 verursacht. Dadurch werden verschiedene Ventilhübe für Kontaktpunkte erzeugt, die von der Mittellinie der Zylinderachse 12 um verschiedene Ausschlagwege beabstandet sind. Bezüglich der Neigung des Ventilhebers 16 treten Änderungen in der Neigung aufgrund von Änderungen in den Oberflächenbeschaffenheiten der Nockenfläche 22 und Änderungen in der Reibung zwischen der VO-Nocke 17 und der oberen Fläche des Ventilhebers 16 (vgl. Fig. 23) auf. Wenn in diesem Zustand ein maximaler Hub einem Kontaktpunkt an der oberen Fläche des Ventilhebels 16 innerhalb eines Ausschlagberei ches der VO-Nocke 17 bis zum Punkt des maximalen Ausschlagweges entspricht, dann bewegt sich dieser Kontaktpunkt aufgrund der Änderungen in der Neigung. Dies verur sacht Unterschiede im Ventilhub von Zylinder zu Zylinder. Des weiteren ist der Ventilhub über einen Bereich vom Beginn des Ausschlages bis zu dessen Ende am Maximalaus schlag klein. Wenn daher der maximale Ventilhub an einen Punkt gesetzt wird, der auf grund von Änderungen in der Charakteristik des Ventilhubes innerhalb dieses Bereiches fällt, dann steigt ein Verhältnis einer Änderung im maximalen Ventilhub, was beträchtli che Unterschiede im Einströmen der Verbrennungsladung oder im Ausströmen des Ab gases von Zylinder zu Zylinder verursacht.

Um die Änderungen des Ventilhubes von Zylinder zu Zylinder zu eliminieren oder zu mi nimieren, ist die Nockenfläche 22 einer jeden VO-Nocke 17 so ausgestaltet, daß sie die Charakteristik, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist, vorsieht. Dadurch werden verschiedene maximale Hübe nach Beenden des Ausschlags des Kontaktpunktes am maximalen Ausschlagweg bereitgestellt (vgl. Fig. 24). Unter Bezugnahme auf Fig. 21 werden die unterschiedlichen Maximalhübe, die durch verschiedene, durch die VVA-Vorrichtung be reitgestellte Ventilhubcharakteristiken gegeben sind, größer als der vorbestimmte Ven tilhub eingestellt. Auf diese Weise werden insbesondere während eines Betriebes des Motors mit einem relativ kleinen Ventilhub Änderungen des Ventilhubes von Zylinder zu Zylinder auf ein befriedigend geringes Niveau gedruckt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 25 wird eine abgeänderte Nockenfläche 22 einer jeden VO- Nocke 17 erläutert. Die in der Fig. 25 dargestellte, charakteristische Kurve ist im wesent lichen die gleiche wie die der Fig. 21, nur daß sich der Kontaktpunkt allmählich weg von der Position des Maximalausschlages in Richtung der Mittellinie des Zylinderventils 12 bewegt, nachdem ein zweiter, vorbestimmter Ventilhub, der größer als der zuerst er wähnte, vorbestimmte Ventilhub ist, überschritten wurde. Dieser erste vorbestimmte Ventilhub stellt einen Ventilhub dar, bei dem sich der Kontaktpunkt um den maximalen Ausschlagweg bewegt hat. Es ist anzumerken, daß der Kontaktpunkt während einer Änderung zwischen dem ersten vorbestimmten Ventilhub und dem zweiten vorbe stimmten Ventilhub unbeweglich bleibt. Für die durch die VVA-Vorrichtung erzeugten Ventilcharakteristiken werden während des Betriebs des Motors, außer einem Betrieb des Motors bei hohen Drehzahlen unter schwerer Last, verschiedene, maximale Ventil hübe zwischen dem ersten vorbestimmten Ventilhub und dem zweiten vorbestimmten Ventilhub eingestellt.

Gemäß der Charakteristik der Kurve 25 kann die VO-Nocke 17 in ihrem Abschnitt für den maximalen Hub eine sich allmählich ändernde Kontur aufweisen. Diese Kontur ist vorteilhaft, um die Obergrenze der Bewegung der VO-Nocke 17 anzuheben. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Änderungen im Ventilhub von Zylinder zu Zylinder während des Betriebs des Motors bei hohen Drehzahlen unter schwerer Last auftreten. Aber das Verhältnis der Änderung im Ventilhub zum maximalen Ventilhub ist während des Be triebs des Motors bei hohen Drehzahlen unter schwerer Last sehr klein. Daher tritt kein schädlicher Effekt bezüglich der Motorleistung auf.

Der Offenbarungsinhalt der japanischen Patentanmeldungen Nr. 10-73642 (am 23.03.1998 angemeldet) und 9-358662 (am 26.12.1997 angemeldet) ist hierdurch in ih rer Gesamtheit durch Inbezugnahme mit aufgenommen.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele be schrieben wurde, dienen diese nur als beispielhafte Verwirklichungen und sollen nicht dahingehend interpretiert werden, daß sie deren Schutzbereich einschränken. Die Aus führungsbeispiele der Erfindung, zu denen ein ausschließliches Recht oder Eigentum beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

1. Variable Ventilverstell-(VVA)Vorrichtung für einen Verbrennungskraftmotor mit
einer Abtriebswelle und einem Zylinderventil, umfassend:
eine Antriebswelle, die ausgestaltet ist, durch die Abtriebswelle des Motors zur Drehung um eine Antriebswellenachse angetrieben zu werden;
eine Antriebsnocke, die an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befestigt ist;
eine Ventilbetätigungsnocke, die angeordnet ist, sich um eine Drehachse zu dre hen;
ein Nockenstößel, der mit der Ventilbetätigungsnocke zusammenwirkt, um das Zylinderventil zu bewegen;
eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die die Bewegung der Antriebsnocke um die Antriebswellenachse in eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke umwandelt,
wobei die Ventilbetätigungsnocke eine Nockenfläche aufweist, die sich zumindest von einem Startpunkt des Nockenhubes bis zu einem Punkt des maximalen Nockenhubes erstreckt und die Nockenfläche zumindest einen ersten Abschnitt, der einen Rampenabschnitt darstellt, einen zweiten Abschnitt, der einen Ab schnitt für eine positive Beschleunigung darstellt, und einen dritten Abschnitt auf weist, der einen beschleunigungsfreien Abschnitt darstellt und eine Situation be inhaltet, bei der sich die Beschleunigung durchgängig innerhalb eines vorbe stimmten, infinitesimalen Fensters um die Beschleunigung Null ändert,
wobei ferner sich der erste Abschnitt vom Startpunkt des Nockenhubes erstreckt, der zweite Abschnitt sich durchgängig und stoßfrei an den ersten Abschnitt an schließt und sich von diesem in Richtung des Punktes des maximalen Nocken hubes streckt,
wobei der dritte Abschnitt sich durchgängig und stoßfrei an den zweiten Abschnitt anschließt und sich von diesem durchgängig über einen vorbestimmten Bereich erstreckt.

2. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Punkt des maximalen Nockenhu bes sich innerhalb des vorbestimmten Bereiches befindet.

3. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Nockenfläche einen vierten Ab schnitt aufweist, der eine negative Beschleunigung erzeugt und sich durchgängig und stoßfrei an den dritten Abschnitt anschließt und sich von diesem über einen zweiten vorbestimmten Bereich erstreckt, der außerhalb eines Bereiches liegt, bei dem die Nockenfläche Kontakt mit dem Nockenstößel hält.

4. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dritte Abschnitt eine sich durch gängig ändernde Beschleunigung innerhalb eines infinitesimalen Bereiches er zeugt.

5. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dritte Abschnitt eine infinitesimale Änderung in der Beschleunigung in negativer Richtung in der Nähe des Punktes der Lage des maximalen Hubes erzeugt.

6. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Nockenstößel eine kreisförmig vor springende obere Fläche aufweist.

7. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren eine Lageregelungseinrich tung aufweist, um die Lage der Bewegungsübertragungseinrichtung relativ zur VO-Nocke zu bewegen, wodurch sich die Winkelposition der VO-Nocke um ihre Schwenkachse ändert.

8. VVA-Vorrichtung für einen Verbrennungskraftmotor mit einer Abtriebswelle und einem Zylinderventil, umfassend:
eine Antriebswelle, die ausgebildet ist, durch die Abtriebswelle des Motors zur Drehung um eine Abtriebswellenachse angetrieben zu werden;
eine Antriebsnocke, die an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befestigt ist;
eine Ventilbetätigungsnocke, die durch die Antriebswelle gehalten ist, um sich um die Antriebswellenachse zu drehen;
einen Nockenstößel in der Form eines Ventilhebers, der mit der Ventilbetäti gungsnocke zusammenwirkt, um das Zylinderventil zu bewegen;
eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die die Bewegung der Antriebsnocke um die Antriebswellenachse in eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke umwandelt;
eine Lageregelungseinrichtung zur Bewegung der Lage der Bewegungsübertra gungseinrichtung relativ zur Ventilbetätigungsnocke, wobei die Lageregelungs einrichtung eine Steuerwelle, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt, und ei ne Steuernocke aufweist, die an der Steuerwelle befestigt ist;
wobei die Ventilbetätigungsnocke eine Nockenfläche aufweist, die in Gleitkontakt mit dem Ventilheber ist,
wobei sich die Nockenfläche ferner um eine Antriebswellenachse erstreckt, um Kontakt mit dem Ventilheber an einer vorbestimmten Position am Ventilheber über eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke in Richtung einer maximal gedrehten Position derselben aufrechtzuerhalten, um über den Ventilheber das Zylinderventil in Richtung einer Position des maximalen Ventilhubes nach der Bewegung des Zylinderventils um einen vorbestimmten Hubbetrag zu bewegen.

9. VVA-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Position des maximalen Ventilhu bes sich als Antwort auf eine Winkelbewegung der Steuerwelle innerhalb eines Bereiches des Ventilhubes ändert, indem die Nockenfläche Kontakt mit dem Ventilheber an der vorbestimmten Position aufrechterhält.

10. VVA-Vorrichtung für einen Verbrennungskraftmotor mit einer Abtriebswelle und einem Zylinderventil, umfassend:
eine Antriebswelle, die ausgebildet ist, durch die Abtriebswelle des Motors zur Drehung um eine Antriebswelle angetrieben zu werden;
eine Antriebsnocke, die an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befestigt ist;
eine Ventilbetätigungsnocke, die durch die Antriebswelle gehalten ist, um sich um die Antriebswellenachse zu drehen;
einen Nockenstößel in der Form eines Ventilhebers, der mit der Ventilbetäti gungsnocke zusammenwirkt, um das Zylinderventil zu bewegen;
eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die die Bewegung der Antriebsnocke um die Antriebswellenachse in eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke umwandelt;
eine Lageregelungseinrichtung zur Bewegung der Lage der Bewegungsübertra gungseinrichtung relativ zur Ventilbetätigungsnocke, wobei die Lageregelungs einrichtung eine Steuerwelle, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt, und ei ne Steuernocke aufweist, die an der Steuerwelle befestigt ist;
wobei die Ventilbetätigungsnocke eine Nockenfläche im Gleitkontakt mit dem Ventilheber aufweist,
wobei sich ferner die Nockenfläche um eine Antriebswellenachse erstreckt, um Kontakt mit dem Ventilheber an einer vorbestimmten Position am Ventilheber über eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke in Richtung einer maximal gedrehten Position derselben aufrechtzuerhalten, um über den Ventilheber das Zylinderventil von einer im wesentlichen anfänglichen Position des Ventilhubes in eine Position des maximalen Ventilhubes zu bewegen.

11. VVA-Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmotor mit einer Abtriebswelle und ei nem Zylinderventil, umfassend:
eine Antriebswelle, die ausgebildet ist, durch die Abtriebswelle des Motors zur Drehung um eine Antriebswellenachse angetrieben zu werden;
eine Antriebsnocke, die an der Antriebswelle zur Drehung mit derselben befestigt ist;
eine Ventilbetätigungsnocke, die durch die Antriebswelle gehalten ist, um sich um die Antriebswellenachse zu drehen;
einen Nockenstößel in der Form eines Ventilhebers, der mit der Ventilbetäti gungsnocke zusammenwirkt, um das Zylinderventil zu bewegen;
eine Bewegungsübertragungseinrichtung, die die Bewegung der Antriebsnocke um die Antriebswellenachse in eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke umwandelt;
eine Lageregelungseinrichtung zur Bewegung der Lage der Bewegungsübertra gungseinrichtung relativ zur Ventilbetätigungsnocke, wobei die Lageregelungs einrichtung eine Steuerwelle, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt, und ei ne Steuernocke aufweist, die an der Steuerwelle befestigt ist;
wobei die Ventilbetätigungsnocke eine Nockenfläche in Gleitkontakt mit dem Ventilheber aufweist,
wobei sich ferner die Nockenfläche um eine Antriebswellenachse erstreckt, um Kontakt mit dem Ventilheber an einer vorbestimmten Position am Ventilheber, die um einen vorbestimmten Abstand von einer Mittellinie des Zylinderventils beab standet ist, über eine Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke in Richtung ei ner maximal gedrehten Position derselben aufrechtzuerhalten, um über den Ventilheber das Zylinderventil in Richtung einer Position des maximalen Ventil hubes zu bewegen, bis das Zylinderventil um einen vorbestimmten Hubbetrag gehoben ist,
wobei sich des weiteren die Nockenfläche um die Antriebswellenachse erstreckt, um Kontakt mit dem Ventilheber an sich ändernden Positionen zu halten, die von der vorbestimmten Position in Richtung der Mittellinie des Zylinderventils über die folgende Drehbewegung der Ventilbetätigungsnocke zur maximal gedrehten Po sition derselben verschoben sind, um über den Ventilheber das Zylinderventil in Richtung der Position des maximalen Ventilhubes zu bewegen, nachdem das Zy linderventil um den vorbestimmten Hubbetrag gehoben wurde.