Darstellung der Erfindung
Angesichts
der vorstehend erwähnten
Nachteile hat die vorliegende Erfindung nun die Aufgabe, die Haltbarkeit
des Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken und einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung zu verlängern, wobei
hinsichtlich der Gestaltung des Arretiermechanismus des Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken ein großer Freiraum
gewährt
wird.
Diese
Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand jeweiliger Unteransprüche.
Bei
einem Ventilstößel mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 7 kann durch den Versatz zwischen
der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken und dem Aufnahmeraum, in dem der Schaftendabschnitts aufgenommen ist,
ein den dickwandigen Abschnitt bildender räumlicher Bereich geschaffen
und die Dicke der weiteren Wandbereiche des Ventilstößels im
Wesentlichen klein gehalten werden. Daher wird das Gewicht insgesamt
nicht erhöht.
Ebenso läßt sich
das Gewicht des Ventilstößels noch
mehr vermindern, wenn die Dicke des Wandabschnitts des Ventilstößels, ausgenommen
derjenigen des dickwandigen Abschnitts, weiter verringert wird.
Bei
dem Ventilstößel nach
dem Anspruch 1 kann der als Arretiermechanismus fungierende Vorsprung
mittels eines einfachen Verfahrens, z.B. eines Pressitzverfahrens,
an dem dickwandigen Abschnitt angebracht werden. Des Weiteren kann
ein Vorsprung von ausreichender Größe ohne eine Verformung des
dreidimensionalen Nockens angebracht werden. Der auf die Nut in
der Ventilstößelbohrung wirkende
Oberflächendruck
kann daher reduziert werden, was in einer höheren Lebensdauer resultiert. Die
Anbringung des Arretiermechanismus des Ventilstößels ist nicht auf die Umgebung
um die obere Oberfläche
beschränkt,
sondern am gesamten Außenumfang
möglich,
so daß der
Freiraum hinsichtlich der Ausgestaltung des Arretiermechanismus
maximal vergrößert wird.
Der
Aufnahmeraum kann eine zylindrische Gestalt aufweisen, wobei der
dickwandige Abschnitt durch einen Versatz zwischen der Innenumfangsfläche des
Aufnahmeraums und der Außenumfangsfläche der
zylindrischen Kammer ausgebildet werden kann.
Der
dickwandige Abschnitt ist dabei in dem Bereich ausgebildet, in dem
der Abstand zwischen der Außenumfangsfläche und
dem Aufnahmeraum infolge des Versatzes im wesentlichen maximal wird. Dies
kann durch einen Versatz der Mittelachsen der Außenumfangsfläche und
der Innenumfangsfläche der
zylindrischen Kammer realisiert werden. Der Aufnahmeraum kann mittels
eines einfachen Verfahrens, wie z.B. durch Ausbildung eines zylindrischen Lochs,
angefertigt werden.
Der
Vorsprung kann gegenüber
der Seitenfläche
der Nut eine bogenförmige
konvexe Oberfläche
mit einem vorgegebenen Krümmungsradius
R aufweisen.
Wenn
die der Seitenfläche
der Nut gegenüberliegende
Oberfläche
des Vorsprungs des Arretiermechanismus im Vergleich zu dem Fall,
in dem der Vorsprung eine gerade Oberfläche aufweist, bogenförmig ausgestaltet
ist, wird selbst im Fall einer Schrägstellung des Ventilstößels ein
Kontakt der Eckabschnitte der oberen und unteren Enden des Vorsprungs
mit den gegenüberliegenden
Seitenflächen
der Nut verhindert. Daher kann der Oberflächenkontaktdruck niedrig gehalten
werden, wodurch ein abnormer Verschleiß verhindert und damit die
Lebensdauer des Arretiermechanismus erhöht wird.
Die
beiden Endabschnitte des Vorsprungs, die gegenüber der Seitenfläche der
Nut angeordnet sind, mit der der Vorsprung in Eingriff bringbar
ist, können
leicht abgeschrägt
sein.
Selbst
wenn die den Seitenflächen
der Nut zugewandten beiden Enden des Vorsprungs leicht abgeschrägt sind,
wird im Fall einer Schrägstellung des
Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken ein Kontakt der Eckabschnitte der oberen und unteren Endabschnitt
des Vorsprungs mit den gegenüberliegenden
Seitenflächen
der Nut verhindert.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sind der dreidimensionale Nocken
und der Kippstößel nicht
auf der Mittelachse der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels angeordnet,
sondern liegen in der Nähe
des Ventilschafts. Der dreidimensionale Nocken und der Kippstößel liegen
somit in der Nähe
des Ventilschafts, wobei der Ventilstößel dazwischen angeordnet ist.
Daher muß die
Steifigkeit der oberen Oberfläche
des Ventilstößels nicht
großräumig erhöht werden,
sondern kann auf einen engen Bereich zwischen dem Kippstößel und
dem Ventilschaft beschränkt
werden. Daher ist es nicht erforderlich, die Steifigkeit der oberen
Oberfläche
des Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken durch eine größere Dicke über einen
weiten Bereich zu erhöhen.
Das Gewicht des Ventilstößels für den dreidimensionalen Nocken
kann somit reduziert werden.
Des
Weiteren verläuft
der Hubkraftübertragungsweg
zwischen dem dreidimensionalen Nocken, dem Kippstößel, dem
Ventilstößel für den dreidimensionalen
Nocken und dem Ventilschaft im Wesentlichen geradlinig. Daher kann
eine Verformung der Hubkraftübertragungsweg
selbst im Fall einer Druck- oder Stoßkraft infolge der Rotation
des dreidimensionalen Nockens nicht so ohne weiteres eintreten.
Das Gewicht des Ventilstößels für den dreidimensionalen Nocken
wird daher weiter vermindert und der Ventilhub präzise eingestellt.
Der
dreidimensionale Nocken und der Kippstößel können an einer Stelle angeordnet
werden, die im Wesentlichen mit der Mittelachse des Ventilschafts
zusammenfällt.
Diese
Ausgestaltung ermöglicht
somit eine Verminderung des Gewichts des Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken und eine präzise
Einstellung des Ventilhubs.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 kann, da der dreidimen sionale
Nocken und der Kippstößel so angeordnet
sind, daß sie
im Wesentlichen mit der Mittelachse der Außenumfangsfläche des
zylindrischen Körpers
zusammenfallen, die Länge
des Kippstößels im
wesentlichen dem Durchmesser der Außenumfangsfläche angeglichen
werden. Die dementsprechend angeglichene Länge ermöglicht, dass die Nockenfläche des
dreidimensionalen Nockens auf dem Kippstößel in eine Richtung senkrecht
zur Nockenrotationsachse gleitet. Somit wird ein maximaler Freiraum
hinsichtlich der Ausgestaltung des Änderungsprofils des Hubs geschaffen,
was durch eine Vergrößerung der
Höhe der
Nockennase des dreidimensionalen Nockens eine Vergrößerung des
Hubs oder der Hubgeschwindigkeit erlaubt.
Der
dreidimensionale Nocken und der Kippstößel sind des Weiteren vom Ventilschaft
entfernt. Der dreidimensionale Nocken kann demnach von dem auf Seiten
des Ventils befindlichen Radiallager entfernt angeordnet werden.
Daher kann die Bewegungsgröße des dreidimensionalen
Nockens in Richtung der Rotationsachse vergrößert werden. Auf diese Weise
wird eine vielfältigere Änderung
des Hubs und des Änderungsprofils
ermöglicht.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sind der dreidimensionale Nocken
und der Kippstößel weiter
vom Ventilschaft entfernt. Der dreidimensionale Nocken ist demnach
weiter vom Radiallager entfernt, wodurch sich die Bewegungsgröße in Richtung der
Rotationsachse des dreidimensionalen Nockens erhöht. Daher sind eine vielfältigere Änderung
des Hubs und ein vielfältigeres Änderungsprofil
möglich.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 13 liegt die Rotationsachse des
dreidimensionalen Nockens nicht auf der Mittelachse der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels sondern
in der Nähe
des Ventilschafts.
Daher
liegt die Rotationsachse des dreidimensionalen Nockens an einer
aus dem Zentrum des Kippstößels verschobenen
Stelle. Dementsprechend wird entweder die Länge der Seite, an der der Kippstößel beim Öffnen des
Ventils mit dem dreidimensionalen Nocken in Kontakt steht (die als
die "Nockenöffnungsseite" bezeichnet wird)
oder die Länge
der Seite, an der der dreidimensionale Nocken beim Schließen des
Ventils mit dem Kippstößel in Kontakt steht
(die als die "Nockenschließseite" bezeichnet wird)
vergrößert. Wenn
der längere
Bereich des Kippstößels genutzt
wird, kann die Ventilhubgeschwindigkeit in der Anfangsphase im Vergleich
zur Ventilhubgeschwindigkeit in der Endphase problemlos in Richtung "Verzögerung" oder "Beschleunigung" gesteuert gesteuert
werden, wodurch mehr Freiraum hinsichtlich der Steuerung des Ventilhubs
gewährt
wird.
Der
dreidimensionale Nocken kann dabei an einer Stelle angeordnet sein,
an der seine Rotationsachse die Mittelachse des Ventilschafts kreuzt
oder in der Nähe
der Mittelachse des Ventilschafts.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 15 liegt die Rotationsachse des
dreidimensionalen Nockens im Wesentlichen im Zentrum des Kippstößels. Daher ist
die Länge
der Nockenöffnungsseite
gleich derjenigen der Nockenschließseite des Kippstößels. Auf diese
Weise kann die Hubgeschwindigkeit beim Öffnen und Schließen des
Ventils unter Gewährleistung eines
ausreichenden Hubs konstant gehalten werden.
Bei
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 16 ist der dreidimensionale Nocken
vom Ventilschaft entfernt angeordnet, im Vergleich zu dem Fall,
in dem er im Zentrum der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken liegt. Daher liegt die Rotationsachse des dreidimensionalen
Nockens an einer aus dem Zentrum des Kippstößels verschobenen Position.
Da
der dreidimensionale Nocken ferner ausreichend vom Ventilschaft
entfernt ist, kann der Abstand (die Nockenteilung) der Welle der
dreidimensionalen Nocken selbst im Fall einer Brennkraftmaschine
vergrößert werden,
bei der die Ventile nahe zueinander angeordnet sind. Umgekehrt kann
die Nockenteilung im Vergleich zu den Ventilen verkleinert werden.
Daher wird ein maximaler Freiraum hinsichtlich der Ausgestaltung
der Brennkraftmaschine gewährt.
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
1 ist
eine Ansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer verstellbaren
Ventilbetätigungsvorrichtung
einer ersten Ausführungsform;
2 ist
eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Benzin-Brennkraftmaschine
(eines Ottomotors) für
ein Fahrzeug zeigt, wofür
der in 1 gezeigte Aufbau verwendet wird;
3 ist
eine Perspektivansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken der ersten Ausführungsform;
4 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der ersten Ausführungsform;
5 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der ersten Ausführungsform;
die 6A bis 6E sind
Ansichten zur Veranschaulichung der Struktur eines Vorsprungs, der
als eine in der ersten Ausführungsform
verwendete Arretierung fungiert;
7 ist
eine Schnittansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der ersten Ausführungsform
entlang der Linie 7-7 in 5; die 8A bis 8D sind Ansichten
zur Veranschaulichung einer Struktur eines in der ersten Ausführungsform
verwendeten Nockenfolgers;
9 ist
eine Draufsicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der ersten Ausführungsform;
10 ist
eine Perspektivansicht einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen dreidimensionalen
Nocken einer zweite Ausführungsform;
11 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken der zweiten Ausführungsform;
12 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der zweiten Ausführungsform;
13 ist
eine Draufsicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der zweiten Ausführungsform;
14 ist
eine Perspektivansicht einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen dreidimensionalen
Nocken einer dritten Ausführungsform;
15 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken der dritten Ausführungsform;
16 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der dritten Ausführungsform;
17 ist
eine Draufsicht dere verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der dritten Ausführungsform;
18 ist
eine Perspektivansicht einer verstellbare Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen
dreidimensionalen Nocken einer vierten Ausführungsform;
19 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken der vierten Ausführungsform;
20 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der vierten Ausführungsform;
21 ist
eine Draufsicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der vierten Ausführungsform;
22 ist
eine Perspektivansicht einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen dreidimensionalen
Nocken einer fünften
Ausführungsform;
23 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der fünften
Ausführungsform;
24 ist
eine Draufsicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der fünften
Ausführungsform;
25 zeigt
Diagramme zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Nockenwinkel,
Hub und Hubgeschwindigkeit;
26 zeigt
ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Kurbelwinkel und
Hub;
27 zeigt
Diagramme zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Kurbelwinkel, Hub
und Kolbenposition;
28 ist
eine Perspektivansicht einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen dreidimensionalen
Nocken einer sechsten Ausführungsform;
29 ist
ein Vertikalschnitt der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der sechsten Ausführungsform;
30 ist
eine Draufsicht der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung für den dreidimensionalen
Nocken der sechsten Ausführungsform;
31 ist
eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Nockenanordnung
in der sechsten Ausführungsform;
die 32 bis 34 sind
Querschnitte zur Veranschaulichung des Aufbaus der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken;
die 35 und 36 sind
Vertikalschnitte zur Veranschaulichung des Aufbaus der verstellbaren
Ventilbetätigungsvorrichtung
für den
dreidimensionalen Nocken;
37 ist
eine Ansicht zur Veranschaulichung der Struktur eines Vorsprungs;
und
38 ist
eine Ansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer herkömmlichen
verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
für einen
dreidimensionalen Nocken.
Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert.
1 zeigt
eine verstellbare Ventilbetätigungsvorrichtung
mit einem dreidimensionalen Nocken; 2 zeigt
schematisiert den Aufbau eines Ottomotors 1 (nachstehend
als Brennkraftmaschine bezeichnet) für ein Fahrzeug, wofür der in 1 gezeigte
Aufbau Verwendung findet. Als Ventilantriebstyp in dieser Brennkraftmaschine 1 wird
der Vierventil-DOHC-Typ ("Double
Overhead Camshaft")
verwendet.
Der
Zylinderblock 2 der Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine
Vielzahl von Zylindern 3, in denen jeweils ein Kolben 4 angeordnet
ist. Jeder Kolben 4 steht über eine Pleuelstange 7 in
Verbindung mit einer in einem Kurbelgehäuse 5 gelagerten Kurbelwelle 6.
Die Kurbelwelle 6 weist an ihrem einen Ende mit einem Kurbelwellenrad 8 auf.
In
dem oberhalb des Zylinderblocks 2 vorgesehenen Zylinderkopf 9 ist
eine Einlaßnockenwelle 10 über eine
Vielzahl von Radiallagern 22 rotierbar und axial bewegbar
(in Richtung des Pfeils C1 in 1) gelagert.
Die Einlaßnockenwelle 10 ist
einstückig
mit zwei Einlaßnocken 11 je
Zylinder 3 versehen. Ähnlich
dazu ist im Zylinderkopf 9 eine Auslaßnockenwelle 12 über eine
Vielzahl von Radiallagern (nicht dargestellt) derart rotierbar gelagert,
daß die Auslaßnockenwelle 12 an
der Auslaßseite
zwar um ihre Rotationsachse rotierbar, jedoch Richtung ihrer Rotationsachse
nicht bewegbar ist. Wie die Einlaßnockenwelle 10 ist
auch die Auslaßnockenwelle 12 einstückig mit
zwei Auslaßnocken 13 je
Zylinder 3 versehen.
Die
Einlaßnockenwelle 10 weist
an ihrem einen Ende einstückig
ein Nockenwellenrad 14 und einen Wellenantriebsmechanismus 15 auf.
Die Auslaßnockenwelle 12 weist
an ihrem einen Ende ein Nockenwellenrad 16 auf. Die Nockenwellenrä der 14, 16 sind über einen
Zahnriemen 17 mit dem Kurbelwellenrad 8 verbunden.
Die Einlaßnockenwelle 10 und die
Auslaßnockenwelle 12 werden
bei einer Rotation der Kurbelwelle 6 ebenfalls in Rotation
gesetzt.
In
jedem Zylinder 3 sind zwei Einlaßventile 18 angeordnet.
Jedes Einlaßventil 18 wird über einen Ventilstößel 19 angetrieben
und steht über
den Ventilstößel 19 mit
dem entsprechenden Einlaßnocken 11 in
Verbindung. Jeder Ventilstößel 19 ist
in einer Ventilstößelbohrung
zwar verschiebbar, jedoch nicht rotierbar gelagert.
In
jedem Zylinder 3 sind des Weiteren zwei Auslaßventile 20 angeordnet.
Jedes Auslaßventil 20 wird über einen
Ventilstößel 21 angetrieben
und steht über
den Ventilstößel 21 mit
dem entsprechenden Auslaßnocken 13 in
Verbindung. Jeder Ventilstößel 21 ist
in einer im Zylinderkopf 9 vorgesehenen Ventilstößelbohrung
(nicht dargestellt) verschiebbar gelagert.
Der
von der Einlaßnockenwelle 10 getragene
Einlaßnocken 11 ist
ein Raumnocken bzw. ein dreidimensionaler Nocken mit einem Nockenprofil
an seiner Nockenfläche 11,
das sich in Richtung der Rotationsachse kontinuierlich stufenlos ändert. Der
von der Auslaßnockenwelle 12 getragene
Auslaßnocken 13 ist
ein normaler Nocken mit einem in Richtung der Rotationsachse des
Auslaßnockens 13 sich
nicht ändernden
Nockenprofil.
Wie
es in der vergrößerten Ansicht
in 3 und der perspektivischen Explosionsansicht in 4 gezeigt
ist, ist der Ventilstößel 19 zylindrisch
ausgebildet und weist an seiner Außenumfangsfläche 19a einen
Arretiervorsprung 19b auf. Wie es in dem Vertikalschnitt
in 5 gezeigt ist, ist der Vorsprung 19b in
einer Arretiernut 9b eingesetzt, die an der Innenumfangsfläche der
im Zylinderkopf 9 ausgebildeten Ventilstößelbohrung 9a vorgesehen
ist. Der Vorsprung 19b und die Nut 9b bilden dabei
einen Arretiermechanismus, daß der
Ventilstößel 19 in
der Ventilstößelbohrung 9a nicht
rotierbar, jedoch in deren Axialrichtung verschiebbar geführt ist.
Wie
es in der Perspektivansicht in 6A, der
Vorderansicht in 6B, der Draufsicht in 6C,
der linken Seitenansicht in 6D und
der Rückansicht
in 6E gezeigt ist, ist der Vorsprung 19b aus
einem zylindrischem Pressitzabschnitt 19c und einem im
wesentlichen reckteckigen, Parallelepiped-förmigen Vorsprungsabschnitt 19d gebildet.
Der zylindrische Pressitzabschnitt 19c ist unter einem Pressitz
in einer Pressitzaussparung 19g aufgenommen, die ausgebildet
wird, indem der Ventilstößel 19 von
seiner Außenumfangsfläche 19a zu
seiner Innenumfangsfläche 19f hin
durchbohrt wird. Der an einem Ende des Pressitzabschnitts 19c ausgebildete Vorsprungsabschnitt 19d ist
dabei so angeordnet, daß er über die
Außenumfangsfläche 19a des
Ventilstößels 19 hinaus
ragt.
Was
die Oberflächen
des Vorsprungsabschnitts 19d anelangt, so sind die entgegengesetzt liegenden
Seitenflächen 19e,
die jeweils einer entsprechenden Seitenfläche 9c der Arretiernut 9b zugewandt
sind, nicht flach, sondern bei einem großen Radius R gekrümmt. Wenn
die Breite der Arretiernut 9b beispielsweise 6 mm beträgt, so ist
der Vorsprungsabschnitt 19d bei einem Radius R gleich 30 mm
oder größer konvex
gekrümmt.
Wie
es in dem Querschnitt in 7 (entlang der Linie 7-7 von 5)
gezeigt ist, kommt die Mittelachse Ae der zylindrischen Außenumfangsfläche 19a nicht
in Deckung mit der Mittelachse Ai der zylindrischen Innenumfangsfläche 19f,
was in einem Versatz D1 resultiert. Bei diesem Versatz D1 weist
die Umfangswand 19h des Ventilstößels 19 in Richtung des
Versatzes an der einen Seite einen dünnwandigen Abschnitt 19i,
der am dünnsten
ist, und an der anderen Sei te einen dickwandigen Abschnitt 19j auf, der
am dicksten ist.
Der
dickwandige Abschnitt 19j weist die von der Außenumfangsfläche 19a zur
Innenumfangsfläche 19f hin
gebohrte Pressitzaussparung 19g zur Befestigung des Vorsprungs 19b auf.
Der Vorsprung 19b ragt daher an der Stelle des dickwandigen
Abschnitts 19j über
die Außenumfangsfläche 19a hinaus.
Der
Ventilstößel 19 ist
an seiner oberen Oberfläche 19k einstückig mit
einer Nockenfolgerhalterung 24 (siehe 3)
ausgebildet, in der ein Nockenfolger 25 (Kippstößel) in
Breitenrichtung kipp- und schwenkbar gelagert ist. Der Ventilstößel 19 erfährt durch
eine zwischen dem Ventilstößel 19 und dem
Zylinderkopf 9 angeordnete, komprimierte Feder 18a eine
Vorspannung zum Einlaßnocken 11 hin. Die
Nockengleitfläche 25a des
Nockenfolger 25 wird daher gegen eine Nockenfläche 11a am
Einlaßnocken 11 gedrückt und
in einen Gleitkontakt mit der Nockenfläche 11a gebracht;
der Nockenfolger 25 führt
entsprechend der Nockenfläche 11a eine
Kippbewegung aus.
Wie
es in der perspektivischen Explosionsansicht in 4,
der Vorderansicht in 8A, der Draufsicht in 8B,
der rechten Seitenansicht in 8C und
der Untersicht in 8D gezeigt ist, weist der Nockenfolger 25 einen
halbsäulenförmigen Körper 25b und
einen in Richtung der Kippachse (in Richtung des Pfeils B1 in den 4, 8A, 8B und 8D)
in der Mitte des Körpers 25b vorgesehenen
verbreiterten Abschnitt 25c mit einem im Vergleich zum
Körper 25b größeren Durchmesser
auf. Wenn die zylindrische Außenumfangsfläche des
Körpers 25,
wie in 3 gezeigt, in der Nockenfolgerhalterung 24 des
Ventilstößels 19 angeordnet
ist, fungiert die zylindrische Außenumfangsfläche als
eine Gleitfläche 25d,
die bei einer Kippbewegung des Nockenfolgers 25 in einer
in der Nockenfolgerhalterung 24 aus gebildeten Führungsnut 24a mit
halbkreisförmigem
Querschnitt gleitet.
Der
verbreiterte Abschnitt 25c des Nockenfolgers 25 ist
in einem im mittleren Abschnitt (in Richtung des Pfeils B1 in 4)
der Führungsnut 24a entsprechend
dem verbreiterten Abschnitt 25c ausgebildeten verbreiterten
Nutabschnitt 24b aufgenommen. Da eine Druckfläche 25e des
verbreiterten Abschnitts 25c dabei gegen eine Druckfläche 24c des verbreiterten
Nutabschnitts 24b stößt, kann
eine Bewegung des Nockenfolgers 25 in Richtung der durch den
Pfeil B1 angegebenen Kippachse verhindert werden. Der in der Nockenfolgerhalterung 24 des Ventilstößels 19 angeordnete
Nockenfolger 25 ist demnach in der Lage, eine Kippbewegung
um die Kippachse auszuführen,
jedoch kann er keine Bewegung in Richtung der Kippachse ausführen.
Die
Nockenfolgerhalterung 24 ist an der oberen Oberfläche 19k des
Ventilstößels 19 so
ausgebildet, daß die
Richtung der Kippachse (die Richtung des Pfeils B1) des, Nockenfolger 25 senkrecht
auf der Richtung des vorstehend erwähnten Versatzes steht. Die
Nockenfolgerhalterung 24 ist ferner im zentralen Bereich
der kreisförmigen
oberen Oberfläche 19k angeordnet.
Wie es in der Draufsicht in 9 (wobei
der Einlaßnocken 11 jedoch
weggelassen wurde) gezeigt ist, liegt der zentrale Bereich des Nockenfolgers 25 dabei
auf der Mittelachse Ae der Außenumfangsfläche 19a,
wobei die Kippachse (die Richtung des Pfeils B1 in der Zeichnung)
des Nockenfolgers 25 senkrecht zur Mittelachse Ae ausgerichtet
ist.
Die
Innenumfangsfläche 19f bildet
den Außenumfang
eines Aufnahmeraums 27, in dem ein Ventilschaft 18b,
die Feder 18a, ein Ventilfederteller 18c und ein
Ventilkeil 18f des Einlaßventils 18 aufgenommen
sind. Die Mittelachsen des Ventilschafts 18b und der Feder 18a fallen
mit der Mittelachse Ai der Innenumfangsfläche 19f zusammen.
Wie es in
9 gezeigt
ist, existiert daher zwischen der Mitte V2 des Nockenfolgers 25 und
der Mitte V1, an der das Schaftende 18e als das obere Ende
des Ventilschafts 18b von unten gegen den Ventilstößel 19 stößt, der
vorstehend erwähnte
Versatz D1.
Eine
Stirnfläche 18d des
Schaftendes 18e stößt gegen
die Unterfläche
(Bezugsfläche)
eines Vorsprungs 19m (siehe 5), der
an einer Rückseite
in Bezug auf die obere Oberfläche 19k vorgesehen ist.
Eine Änderung
des Hubs der Nockenfläche 11a infolge
einer Rotation des Einlaßnockens 11 spiegelt sich
daher über
den Nockenfolger 25 und den Ventilstößel 19 präzise im Öffnungsgrad
des Einlaßventils 18 wieder.
Gemäß der ersten
Ausführungsform
entsteht durch den Versatz D1 zwischen der zylindrischen Außenumfangsfläche 19a des
Ventilstößels 19 und
dem Aufnahmeraum 27 (der dem Raum innerhalb der Innenumfangsfläche 19f entspricht),
in dem das Schaftende 18e und dergleichen aufgenommen sind,
ein genügend
großer
Raum, um den dickwandigen Abschnitt 19j auszubilden. Mit
zunehmender Entfernung vom dickwandigen Abschnitt 19j nimmt
ferner die Dicke des Ventilstößels nach
und nach ab. Die Dicke des dünnwandigen
Abschnitts 19i ist extrem klein. Das Gewicht des Ventilstößels 19 wird
daher insgesamt nicht erhöht
bzw. kann durch eine genügende
Reduzierung der Dicke mit Ausnahme derjenigen des dickwandigen Abschnitts 19j noch
weiter reduziert werden. Der Vorsprung 19b kann daher unter Ausbildung
eines Pressitzes am dickwandigen Abschnitt 19j angebracht
werden, was eine einfache Maßnahme
ist. Da die Innenumfangsfläche 19f zylindrisch
ausgestaltet sein kann, läßt sich
der Ventilstößel einfach
fertigen.
Da
der dickwandige Abschnitt 19j mit einer ausreichend großen Dicke
ausgebildet werden kann, ist es möglich, den Vorsprung 19b,
der ebenfalls ausreichend groß ist,
anzu bringen, ohne dabei eine Verformung des Ventilstößels 19 zu
verursachen. Die Fläche,
die die im Zylinderkopf 9 ausgebildete Arretiernut 9b kontaktiert,
wird daher vergrößert, wodurch der
Anpreßdruck
bzw. die Flächenpressung
reduziert und damit die Lebensdauer erhöht werden können.
Da
der dickwandige Abschnitt 19j in Axialrichtung des Ventilstößels 19 länger ist,
kann der Arretiermechanismus ferner an der Außenumfangsfläche 19a des
Ventilstößels 19 anstatt
an der oberen Oberfläche 19k ausgebildet
werden. Dies trägt
zu einer größeren Freiraum
hinsichtlich der Ausgestaltung des Arretiermechanismus bei.
Der
Versatz D1 ist in Richtung der Rotationsachse des Einlaßnockens 11 (in
Richtung des Pfeils C1 in der Zeichnung) vorgesehen, wobei die Positionen
des Einlaßnockens 11 und
des Nockenfolgers 25 mit der Mittelachse Ae der Außenumfangsfläche des Ventilstößels 19 zusammenfallen.
Die Länge
des Nockenfolgers 25 kann dabei gleich dem Durchmesser der
Außenumfangsfläche 19a sein.
Der Nockenfolger 25 kann demnach die maximale Länge an der
oberen Oberfläche 19k haben.
Daher kann ein ausreichend großer
Bereich gewährleistet
werden, in dem die Nockenfläche 11a des
Einlaßnockens 11 in
eine Richtung (dieselbe Richtung wie die Richtung B1) senkrecht
zur Richtung der Rotationsachse gleiten kann. Dies ermöglicht es,
die Höhe
der Nockennase des Einlaßnockens 11 zu
vergrößern und
damit den Hub und die Hubgeschwindigkeit zu erhöhen.
Da
der Einlaßnocken 11 und
die Nockenfolger 25 in dieser Ausführungsform in Bezug auf die Mittelachse
Ai des Ventilschafts 18b außermittig bzw. von der Mittelachse
Ai des Ventilschafts 18b beabstandet angeordnet ist, kann
der Einlaßnocken 11 vom
dem auf Seiten des Einlaßventils 18 befindlichen Radiallager 22 weiter
beabstandet angeordnet werden. Daher wird eine größere Bewegung
des Einlaßnockens 11 in
Richtung der Rotationsachse, eine größere Änderung des Hubs sowie ein
verschiedenartigeres Änderungsprofil
ermöglicht.
Im
Vorsprungsabschnitt 19d des Vorsprungs 19b weisen
die den entsprechenden Seitenflächen 9c der
Arretiernut 9b zugewandten Seitenflächen 19e jeweils eine
bogenförmige,
konvexe Form mit einem bestimmten Krümmungsradius R auf. Im Vergleich
zu dem Fall, in dem die Seitenflächen 19e geradlinig
ausgebildet sind, kann daher im Fall einer Schrägstellung des Ventilstößels 19 ein
Kontakt der Eckabschnitte am oberen und unteren Ende des Vorsprungsabschnitts 19d mit
den gegenüberliegenden Seitenflächen 9c der
Nut 9b verhindert werden. Daher wird eine gering bleibende
Flächenpressung
gewährleistet,
wodurch ein abnormer Verschleiß verhindert
und die Lebensdauer des Arretiermechanismus erhöht wird.
Nun
wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
Die 10 und 11 zeigen
eine Perspektivansicht bzw. eine perspektivische Explosionsansicht
wesentlicher Teile des Ventilstößels 119 und
der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform. 12 ist
ein Vertikalschnitt des Einlaßnockens 111 in
dessen Axialrichtung (die Richtung des Pfeils C2 in den Zeichnungen); 13 ist
eine Draufsicht (in der der Einlaßnocken 111 weggelassen
wurde). Diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen ausüben wie
die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform, weisen dieselben
Bezugszeichen auf, denen lediglich eine "1" vorangestellt
ist.
Die
vorliegende zweite Ausführungsform entspricht
der vorstehend erwähnten
ersten Ausführungsform
darin, daß die
Außenumfangsfläche 119a und
die Innenumfangsfläche 119f des
Ventilstößels 119 in
Axialrichtung des Einlaßnockens 111 um D2 zueinander
versetzt sind. Jedoch stimmt die Größe des Versatzes D2 nicht unbedingt
mit derjenigen von D1 überein.
Wie
es in 12 gezeigt ist, unterscheidet sich
die zweite Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
darin, daß das
Zentrum der Nockenfolgerhalterung 124 auf der Mittelachse
(dieselbe wie die Mittelachse V11 der Innenumfangsfläche 119f) des
Ventilschafts 118b liegt.
In
der ersten Ausführungsform
liegt das Zentrum der Nockenfolgerhalterung 24 im Zentrum
der oberen Oberfläche 19k des
Ventilstößels 19.
Wie es in 13 gezeigt ist, liegen die Zentren
der Nockenfolgerhalterung 124 und des Nockenfolgers 125 in der
zweiten Ausführungsform
jedoch auf der Mittelachse (V11) des Ventilschafts 118b.
Da
die Nockenfolgerhalterung 124 somit an einer gegenüber der
zentralen Position (der Position an einer Mittelachse V12 der Außenumfangsfläche 119a)
der oberen Oberfläche 119k versetzten
Position liegt, ist die Führungsnut 124a der
Nockenfolgerhalterung 124 und entsprechend auch die Länge des Nockenfolgers
in Richtung dessen Kippachse (die Richtung des Pfeils B2 in der
Zeichnung) des Nockenfolgers 125 entsprechend kürzer.
Gemäß der zweiten
Ausführungsform
liegt der Versatz D2 in Richtung der Rotationsachse des Einlaßnockens 111 vor;
die Zentrumspositionen des Einlaßnockens 111 und des
Nockenfolgers 125 liegen auf der Mittelachse (V11) des
Ventilschafts 118b. Daher muß die obere Oberfläche 119k des
Ventilstößels 119 nicht über einen
breiten Bereich versteift bzw. verstärkt ausgebildet werden. Aus
diesem Grund hat der an der Unterseite der oberen Oberfläche 119k vorhandene
Vorsprung 119m, wie in 12 gezeigt,
einen Durchmesser, der kleiner ist als derjenige gemäß der ersten
Ausführungsform.
Da sich Steifigkeit zwischen dem Einlaßnocken 111, dem Nockenfolger 125 und
dem Schaftende 118e in einem engen Bereich halten läßt, können der
Durchmesser des Vorsprungs 119m und damit auch das Gewicht
des Ventilstößels 119 noch
mehr reduziert werden.
Des
Weiteren erfolgt zwischen dem Einlaßnocken 111, dem Nockenfolger 125,
dem Ventilstößel 119 und
dem Schaftende 118e eine geradlinige Hubkraftübertragung.
Daher erfährt
der Hubkraftübertragungsweg
selbst im Fall einer Druck- oder Stoßkraft infolge der Rotation
des Einlaßnockens 111 kaum eine
Verformung. Das Gewicht des Ventilstößels 119 wird daher
noch mehr reduziert; ferner kann der Ventilhub präziser eingestellt
werden.
Wenngleich
in der zweiten Ausführungsform die
Zentren des Einlaßnockens
und des Nockenfolgers mit der Mittelachse des Ventilschafts zusammenfallen,
könnten
die Zentren des Einlaßnockens und
des Nockenfolgers generell irgendwo innerhalb eines Bereichs zwischen
der Mittelachse der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels und
der Mittelachse des Ventilschafts liegen.
Nun
wird eine dritte Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
Die 14 und 15 zeigen
eine Perspektivansicht bzw. eine perspektivische Explosionsansicht
wesentlicher Teile des Ventilstößels 219 und
einer verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
gemäß der dritten
Ausführungsform. 16 ist
ein Vertikalschnitt des Einlaßnockens 211 in
dessen Axialrichtung (die Richtung des Pfeils C3 in der Zeichnung); 17 ist
eine Draufsicht (in der Einlaßnocken 211 weggelassen
wurde). Diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen ausüben wie
die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform, weisen dieselben
Bezugszeichen auf, denen lediglich eine "2" vorangestellt
ist.
Die
dritte Ausführungsform
entspricht der vorstehend erwähnten
ersten und zweiten Ausführungsform
darin, daß die
Außenumfangsfläche 219a und
die Innenumfangsfläche 219f des
Ventilstößels 219 in
Axialrichtung des Einlaßnockens 211 um
D3 zueinander versetzt sind. Die Größe des Versatzes D3 ist jedoch
nicht immer gleich derjenigen von D1 oder D2.
Wie
es in den 16 und 17 gezeigt
ist, unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
darin, daß die
Zentrumsposition V23 der Nockenfolgerhalterung 224 auf
der von der Seite der Mittelachse (nämlich der Mittelachse V21 der
Innenumfangsfläche 219f)
des Ventilschafts 218b abgewandten Seite in Bezug auf die Mittelachse
V22 der Außenumfangsfläche 219a angeordnet
ist.
In
der ersten Ausführungsform
liegt das Zentrum der Nockenfolgerhalterung 24 im Zentrum
der oberen Oberfläche 19k des
Ventilstößels 19,
so daß aufgrund
dieser Anordnung der Nockenfolger 25 ebenfalls im Zentrum
der oberen Oberfläche 19k des Ventilstößels 19 liegt.
Wie es in den 16 und 17 gezeigt
ist, sind in der dritten Ausführungsform
die Zentren der Nockenfolgerhalterung 224 und des Nockenfolgers 225 jedoch
in Axialrichtung des Einlaßnockens 211 um
E3 zu der von der Seite des Ventilschafts 218b abgewandten
Seite in Bezug auf den Ventilstößel 219 hin
versetzt. Dabei sind die Mittelachse V23 der Nockenfolgerhalterung 224 und
des Nockenfolgers 225 weit von der Mittelachse V21 des Ventilschafts 218b beabstandet.
Da
die Nockenfolgerhalterung 224 somit an einer Position angeordnet
ist, die gegenüber
der Zentrumsposition (die Position auf der Mittelachse V22 der Außenumfangsfläche 219a)
der oberen Oberfläche 219k versetzt
ist, sind die Führungsnut 224a der Nockenfolgerhalterung 224 und
entsprechend dazu auch die Länge
des Nockenfolgers 225 in dessen Kipprichtung (die Richtung
des Pfeils B3 in der Zeichnung) kürzer.
Gemäß der dritten
Ausführungsform
sind der Einlaßnocken 211 und
der Nockenfolger 225 weit von der Mittelachse V21 des Ventilschafts 218b beabstandet.
Daher kann der auf Seiten des Einlaßventils 218 befindliche
Einlaßnocken 211 noch
weiter von dem entsprechenden Radiallager beabstandet werden. Dadurch
läßt sich
die Bewegungsgröße des Einlaßnockens 211 in
Richtung dessen Rotationsachse erhöhen, die Änderung des Hubs verstärken und
das Änderungsprofil
verschiedenartiger gestalten.
Nun
wird eine vierte Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
Die 18 und 19 zeigen
eine Perspektivansicht bzw. eine perspektivische Explosionsansicht
wesentlicher Teile des Ventilstößels 319 und
der verstellbaren Ventilbetätigungsvorrichtung
der vierten Ausführungsform. 20 ist
ein Vertikalschnitt des Einlaßnockens 311 in
dessen Axialrichtung (die Richtung des Pfeils C4 in der Zeichnung); 21 ist eine
Draufsicht. Diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen ausüben wie
die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform, weisen dieselben
Bezugszeichen auf, denen lediglich eine "3" vorangestellt
ist.
Wie
es aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht der entscheidende Unterschied
zwischen der vierten Ausführungsform
und der ersten Ausführungsform
darin, daß die
Richtung der Rotationsachse (die Richtung des Pfeils C4 in den Zeichnungen) des
Einlaßnockens 311 senkrecht
zur Richtung des Versatzes D4 orientiert ist.
Dementsprechend
sind die Nockenfolgerhalterung 324 und der dem Einlaßnocken 311 entsprechend
angeordneter Nocken folger 325 an einer um 90° verdrehten
Position im Vergleich zur ersten Ausführungsform angeordnet. Die
Richtung (Richtung des Pfeils B4 in den Zeichnungen) der Kippachse
ist somit dieselbe wie die Richtung des Versatzes D4.
Die
Nockenfolgerhalterung 324 und der Nockenfolger 325 liegen
jedoch auf der Mittelachse V32 (entspricht der Zentrumsposition
der oberen Oberfläche 319k)
der Außenumfangsfläche 319a des
Ventilstößels 319.
Daher ist die Länge
der Nockengleitfläche 325a des
Nockenfolgers 325 gleich derjenigen im Fall der ersten
Ausführungsform.
Die
Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 311 ist
senkrecht zur Mittelachse V32 orientiert und liegt gegenüber der
Nockengleitfläche 325a des
Nockenfolgers 325. Die Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 311 liegt
daher an einer Position, die die Nockengleitfläche 325a halbiert.
Der
Versatz D4 ist nicht immer derselbe wie die Versätze D1 bis D3.
Gemäß der vorstehend
erwähnten
vierten Ausführungsform
liegt die Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 311 im zentralen
Bereich der Nockengleitfläche 325a.
Daher ist die Länge
der Nockenschließseite
gleich der Länge
der Nockenöffnungsseite
der Nockengleitfläche 325a.
Dadurch
können
die Hubgeschwindigkeiten beim Öffnen
und Schließend
des Einlaßventils 318 einander
angeglichen werden; ferner kann ein ausreichender Hub insgesamt
sichergestellt werden.
Nun
wird eine fünfte
Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
22 zeigt
eine Perspektivansicht wesentlicher Teile des Ventilstößels 419 und
der verstellbaren Ventilbetä tigungsvorrichtung
der fünften
Ausführungsform. 23 ist
ein Vertikalschnitt des Einlaßnockens 411 in
eine Richtung senkrecht zur Richtung (Richtung des Pfeils C5 in
der Zeichnung) der Rotationsachse des Einlaßnockens 411; 24 ist
eine Draufsicht. Diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen ausüben wie
die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform, weisen dieselben
Bezugszeichen auf, denen lediglich eine "4" vorangestellt
ist.
Wie
es aus den 23 und 24 ersichtlich
ist, besteht der Unterschied zwischen der fünften Ausführungsform und der ersten Ausführungsform darin,
daß die
Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 411 nicht
auf der Mittelachse V42 der Außenumfangsfläche 419a des
Ventilstößels 419 liegt.
Die Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 411 liegt
vielmehr auf der Mittelachse (dieselbe wie Mittelachse V41 der Innenumfangsfläche 419f)
des Ventilschafts 418b und senkrecht zur Mittelachse.
Andererseits
liegen die Zentren der Nockenfolgerhalterung 424 und des
Nockenfolgers 425 wie in der vierten Ausführungsform
auf der Mittelachse V42 der Außenumfangsfläche 419a des
Ventilstößels 419.
Aus diesem Grund ist, wie es in 23 gezeigt ist,
die der Nockenöffnungsseite
zugeordnete Nockengleitfläche 425a des
Nockenfolgers 425 in Bezug auf die Rotationsachse Ac des
Einlaßnockens 411 als
das Zentrum länger
als die der Nockenschließseite
zugeordnete Nockengleitfläche 425a.
Der
Versatz D5 zwischen der Mittelachse V42 der Außenumfangsfläche 419a und
der Mittelachse V41 der Innenumfangsfläche 419f ist nicht
immer derselbe wie die Versätze
D1 bis D4.
Gemäß der vorstehend
erwähnten
fünften Ausführungsform
ist die Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 411 aus dem zentralen
Bereich der Nockengleitfläche 425a zur
Nockenschließseite
hin verschoben. Da die Nockenöffnungsseite
länger
wird, kann die Höhe
der Nockennase des Einlaßnockens 411 an
der Nockenöffnungsseite
vergrößert werden. Dadurch
kann, wenn das Einlaßventil 418 geöffnet wird,
die maximale Öffnungsgeschwindigkeit
erhöht werden.
Wenn
die Öffnungsgeschwindigkeit
des Einlaßventils 418 auf
diese Weise erhöht
werden kann, kann das Einlaßventil 418 selbst
für den
Fall, daß die Zeitdauer
F, während
der der Hub langsam zunimmt, zu Beginn der Öffnungsaktion des Einlaßventils 418 groß ist, demnach
rasch bis auf den erforderlichen Hub geöffnet werden (25A).
Durch eine Verlängerung
der Zeitdauer F, während
der der Hub langsam zunimmt, zu Beginn der Öffnungsaktion auf diese Weise,
kann ein Kolbenpressen ("valve
stamp") verhindert
werden, wenn die Ventilüberschneidungsdauer
bezüglich
des Auslaßventils
verlängert
wird.
In
diesem Fall könnten,
was die Struktur auf Seiten des Auslaßventils anbelangt, die Nockenschließseite und
die Nockenöffnungsseite
in der in den 22 bis 24 gezeigten
Struktur vertauscht werden. Wenn die Zeitdauer, während der der
Hub langsam abnimmt, am Ende der Öffnungsaktion des Auslaßventils
verlängert
wird, besteht weder beim Einlaßventil 418 noch
beim Auslaßventil
eine Gefahr, daß ein
Kolbenpressen erzeugt wird; des Weiteren kann eine ausreichend lange
Ventilüberschneidung
R erzielt werden (26).
Unter
Verwendung dieser Struktur kann ferner der Hub des Auslaßventils
so eingestellt werden, daß er
zu einem Zeitpunkt M1, an dem die Kolbenhubgeschwindigkeit ihr Maximum
erreicht, maximal wird, wodurch der Auslaßwirkungsgrad erhöht wird, wie
es in 27 gezeigt ist. Alternativ dazu
kann der Hub des Einlaßventils 418 so
eingestellt werden, daß er
zu einem Zeitpunkt M2, an dem die Kolbensinkge schwindigkeit ihr
Maximum erreicht, maximal wird, wodurch der Einlaßwirkungsgrad
erhöht
wird.
Wie
es vorstehend beschrieben wurde, kann in der fünften Ausführungsform die Ventilhubgeschwindigkeit
im Anfangsstadium und im Endstadium in einfacher Weise gesteuert
und damit die Flexibilität der
Steuerung des Ventilhubs erhöht
werden.
Wenngleich
die Rotationsachse des Einlaßnockens
senkrecht zur Mittelachse des Ventilschafts an der Position der
Mittelachse des Ventilschaft in der fünften Ausführungsform ist, könnte die
Rotationsachse des Einlaßnockens
auch so ausgerichtet werden, daß sie
gegenüber
einem beliebigen Bereich zwischen der Mittelachse der Außenumfangsfläche des
Ventilstößels und
der Mittelachse des Ventilschafts liegt.
Nun
wird eine sechste Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
28 zeigt
eine Perspektivansicht wesentlicher Teile des Ventilstößels 519 und
der verstellbare Ventilbetätigungsvorrichtung
der sechsten Ausführungsform. 29 ist
ein Vertikalschnitt des Einlaßnockens 511 in
eine Richtung senkrecht zur Richtung (die Richtung des Pfeils C6
in der Zeichnung) der Rotationsachse des Einlaßnockens 511; 30 ist
eine Draufsicht. Diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen ausüben wie
die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform, weisen dieselben
Bezugszeichen auf, denen lediglich eine "5" vorangestellt
ist.
Wie
es aus den 29 und 30 ersichtlich
ist, besteht der Unterschied zwischen der sechsten Ausführungsform
und der vierten Ausführungsform
darin, daß die
Rotationsachse Ac des Einlaßnockens 511 in
Bezug auf die Mittelachse V52 der Außenumfangsfläche 519a des
Ventilstößels 519 um E6
zu einer Position V53 auf die der Seite der Mit telachse V51 der
Innenumfangsfläche 519f abgewandte
Seite hin versetzt ist. Der Versatz E6 ist nicht immer derselbe
wie der Versatz E3 der dritten Ausführungsform. Die Rotationsachse
Ac des Einlaßnockens 511 ist
daher senkrecht zur Richtung der Mittelachse (dieselbe wie die Mittelachse
V51 der Innenumfangsfläche 519f)
des Ventilschafts 518b an einer Stelle, die weit von der
Mittelachse des Ventilschafts 518b beabstandet ist.
Andererseits
liegen die Zentren der Nockenfolgerhalterung 524 und des
Nockenfolgers 525 wie in der vierten und fünften Ausführungsform
auf der Zentrumsposition (die Position auf der Mittelachse V52 der
Außenumfangsfläche 519a)
der oberen Oberfläche 519k des
Ventilstößels 519.
Die Rotationsrichtung des Einlaßnockens 511 ist
entgegengesetzt gegenüber
jener der vierten und fünften
Ausführungsform.
Aus diesem Grund ist, wie es in 29 gezeigt
ist, die der Nockenöffnungsseite
zugeordnete Nockengleitfläche 525a des
Nockenfolger 525 in Bezug auf die Rotationsachse Ac des
Einlaßnockens 511 als
das Zentrum länger
als die der Nockenschließseite
zugeordnete Nockengleitfläche 525a.
Der
Versatz D6 zwischen der Mittelachse V52 der Außenumfangsfläche 519a und
der Mittelachse V51 der Innenumfangsfläche 519f ist nicht
immer derselbe wie die Versätze
D1 bis D5.
Da
in der sechsten Ausführungsform
die Mittelachse (V51) des Einlaßventils 518 und
die Rotationsachse Ac (V53) des Einlaßventilnockens 511 weit voneinander
beabstandet sind, können
der Einlaßnocken 511 und
der Auslaßnocken
selbst für
den Fall, daß der
Abstand zwischen dem Einlaßventil 518 und dem
Auslaßventil
klein ist, voneinander entfernt angeordnet werden. Wenn die Struktur
der sechsten Ausführungsform
sowohl auf den Ventilstößel 519 des
Einlaßnockens 511 als
auch auf den Ventilstößel 619 des
Auslaßnockens 611 angewendet
wird, wie es in 31 gezeigt ist, kann selbst
dann, wenn der Abstand zwischen dem Einlaßventil 518 und dem Auslaßventil 618 kurz
ist, der Teilungsabstand zwischen dem Einlaßnocken 511 und dem
Auslaßnocken 611 vergrößert werden.
Umgekehrt kann der Teilungsabstand zwischen den Nocken selbst dann, wenn
der Abstand zwischen dem Einlaßventil 518 und
dem Auslaßventil 618 groß ist, verkleinert
werden.
Da
die Flexibilität
hinsichtlich der gegenseitigen Anordnung des Nockens und des Ventils
auf diese Weise erhöht
wird, kann der Ventilzwischenwinkel θ unter Berücksichtigung des Betriebsverhaltens
der Brennkraftmaschine eingestellt werden, ohne dabei durch die
Zuordnung des Nockens eingeschränkt
zu sein; dies trägt
zu einer wesentlichen Erhöhung
des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine bei.
Wenngleich
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Arretiervorsprung
jeweils auf Seiten des Ventilstößels und
die Arretiernut jeweils auf Seiten des Zylinderkopfs vorgesehen
ist, kann die Arretiernut auf Seiten des Ventilstößels und der
Arretiervorsprung auf Seiten des Zylinderkopfs vorgesehen werden.
Wenngleich
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die den entsprechenden Seitenflächen der
Arretiernut zugewandten Seitenflächen
des Vorsprungsabschnitts jeweils bogenförmig ausgestaltet sind, können die
entgegengesetzten oberen und unteren Enden der Seitenflächen des Vorsprungsabschnitts
jeweils leicht abgeschrägt,
anstatt bogenförmig
ausgebildet sein. In diesem Fall könnte zudem verhindert werden,
daß der
Eckabschnitt der oberen und unteren Enden bei einer Schrägstellung
des Ventilstößels mit
den gegenüberliegenden
Seitenflächen
der Nut in Kontakt kommt.
Der
in den Ausführungsformen
gezeigt Versatz zwischen der Außenumfangsfläche und
der Innenumfangsfläche
ist nur ein Beispiel; ebenso könnte
die Versatzgröße bei Bedarf
erhöht
oder verringert werden.
In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Außenumfangsfläche und
die Innenumfangsfläche
zylindrisch ausgestaltet, wobei deren zentrale Achsen zueinander
versetzt sind. Alternativ dazu könnte
nur der Teil des Ventilstößels, an dem
der Arretiervorsprung vorgesehen ist (dasselbe gilt, wenn am ventilstößel eine
Nut vorgesehen ist) dick und der andere Teil dünn ausgebildet werden, wodurch
das Gewicht ebenfalls vermindert wird. Beispielsweise können, wie
es in 32 gezeigt ist, der kreisförmige Aufnahmeraum,
in dem ein Ventilschaft 718b, ein Ventilfederteller 718c,
ein Ventilkeil 718f, eine Feder und dergleichen aufgenommen
sind, wie auch die Dicke des Arretiervorsprungs 719b beibehalten
und eine Umfangswand 719 des Ventilstößels so dünn als möglich ausgebildet werden.
Wie
es in den 33 bis 35 gezeigt
ist, können
zu dem Zweck, einen Arretiervorsprung an der Außenumfangsfläche 819a des
Ventilstößels 819 vorzusehen,
eine Nut 819p als eine vertikale Nut entlang der Mittelachse
V62 der Außenumfangsfläche 819a ausgebildet
und ein kurzer halbsäulenförmiger Keil
(Feder) 819r in die vertikale Nut eingesetzt und in dieser
befestigt werden. Da die Seitenflächen 819s des Keils 819r breit
sind, kann die Flächenpressung in
Bezug auf Seitenflächen 809c einer
im Zylinderkopf 809 vorgesehenen Arretiernut 809b vermindert werden,
wodurch ein abnormer Verschleiß verhindert und
dadurch die Lebensdauer des Arretiermechanismus effektiv erhöht wird.
Wie
es in 36 gezeigt ist, könnte anstelle des
Arretiervorsprungs auch ein von einer Außenumfangsfläche 919a eines
Ventilstößels 919 aus
durch eine Innenumfangsfläche 919f gehendes
Arretierlangloch 919t entlang der Mittelachse der Außenumfangsfläche vorgesehen
werden. Durch das Eingreifen eines vorderen Endes 909u einer
Schraube 909t oder dergleichen in das Langloch 919t von
Seiten des Zylinderkopfs 909 aus, kann ein Arretiermechanismus
ausgebildet werden. Im Gegensatz zum Arretierlangloch 919t muß das Loch
jedoch kein Durchgangsloch sein, sondern könnte auch eine in Richtung
der Mittelachse der Außenumfangsfläche des Ventilstößel 919s aus
vorgesehene Arretiernut sein.
Wenngleich
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Einlaßnocken
als ein dreidimensionaler Nocken (Raumnocken) ausgebildet und der
Ventilstößel mit
dem Nockenfolger versehen ist, könnte
auch der Auslaßnocken
als ein dreidimensionaler Nocken (Raumnocken) ausgebildet und in
die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen
beschriebene Struktur integriert sein. In diesem Fall könnte ein
Wellenantriebsmechanismus, wie er für die Einlaßnockenwelle vorgesehen ist,
auch für die
Auslaßnockenwelle
vorgesehen werden und die Auslaßnockenwelle
in ihrer Axialrichtung bewegbar sein.
Was
die Struktur des Vorsprungs in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
anbelangt, so könnte
der Krümmungsradius
R größer sein als
die in 6 gezeigte halbe Breite W1
der oberen und unteren Oberfläche
des Vorsprungsabschnitts 19d.
Die
Stelle P, an der der Vorsprungsabschnitt 19d die Seitenflächen der
Arretiernut kontaktiert, könnte
innerhalb der vertikalen Weite W2 des Pressitzabschnitts 19c liegen,
wenn R größer als
1/2 ist und der Ventilstößel in Bezug
auf die Mittelachse der Ventilstößelbohrungs
geneigt ist, wie es in 37 gezeigt ist, d.h., wenn der
Ventilstößel schräg steht. Dadurch
würde das
auf den Pressitzabschnitt 19c von der Seitenfläche 9c an
der Kontaktstelle P wirkende Moment reduziert werden, und der Pressitzabschnitt 19c würde den
größten Anteil
der Kraft von der Kontaktstelle P aufnehmen, wodurch sich die Lebensdauer
des montierten Vorsprungs 19b verlängern würde.
Wenngleich
der Vorsprung in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
mittels eines Pressitzes montiert wird, könnte er an die Außenumfangsfläche des
Ventilstößels auch
mittels eines anderen Verfahrens, z.B. durch Schweißen, angebracht werden.
Da der Vorsprung am dicken Abschnitt angebracht wird, der in Richtung
der Mittelachse des Ventilstößels ausgebildet
ist, würde
der Ventilstößel auch in
diesem Fall nicht verformt werden, wobei hinsichtlich der Ausgestaltung
des der Vorsprungs ein großer Freiraum
gewährt
wird.
Die
Erfindung bezieht sich somit auf einen Ventilstößel für einen dreidimensionalen Nocken (Raumnocken)
und eine verstellbare Ventilbetätigungsvorrichtung,
die hinsichtlich der Ausgestaltung des Arretiermechanismus des Ventilstößels für den dreidimensionalen
Nocken einen größeren Freiraum gewähren sowie
eine höhere
Lebensdauer haben. Ein dickwandiger Abschnitt mit einer ausreichenden Dicke
kann ausgebildet werden, ohne dabei das Gewicht zu erhöhen, indem
zwischen der Außenumfangsfläche und
der Innenumfangsfläche
des Ventilstößels ein
Versatz geschaffen wird. Durch diese Maßnahme kann ein ausreichend
großer
Vorsprung angebracht werden, ohne dabei eine Verformung des Ventilstößels zu
verursachen. Diese Struktur ermöglicht
es ferner, die Fläche,
die mit der Arretiernut in Kontakt steht, zu vergrößern, die
Flächenpressung zu
vermindern und dadurch die Lebensdauer zu erhöhen. Der dickwandige Abschnitt
erstreckt sich länger
in Axialrichtung des Ventilstößels, so
daß der
Arretiermechanismus an der Außenumfangsfläche des Ventilstößels anstatt
an der oberen Oberfläche
ausgebildet werden kann. Daher kann der Freiraum hinsichtlich der
Ausgestaltung des Arretiermechanismus vergrößert werden.