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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung (VVA) für eine Brennkraftmaschine,
welche insbesondere den Ventilhub eines Einlass- oder Auslassventils
in Übereinstimmung
mit den Motorbetriebsbedingungen ändern kann.
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Eine VVA-Vorrichtung ist in JP-A
11-107725 gezeigt. Diese VVA-Vorrichtung,
angewandt auf Einlassventile, umfasst einen Kurbelnocken, der auf dem
Außenumfang
einer Antriebswelle, die zusammen mit einer Kurbelwelle dreht, angeordnet
ist und eine Achse aufweist, die exzentrisch zu einer Achse der
Antriebswelle ist, und einen Ventilbetätigungs (VO)-Nocken, auf den
das Drehmoment des Kurbelnockens über eine Übertragungsvorrichtung übertragen
wird, so dass eine Nockenstirnfläche
in Gleitkontakt mit der oberen Stirnfläche eines Ventilhebers gelangt,
der am oberen Ende des Einlassventils für dessen Betrieb angeordnet
ist.
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Die Übertragungsvorrichtung umfasst
einen Kipphebel, der oberhalb des VO-Nockens angeordnet ist und
schwenkbar an einer Steuerwelle gelagert ist, einen Kurbelarm mit
einer ringförmigen
Basis, die mit der Außenumfangsfläche des
Kurbelnockens in Eingriff ist, und einer Verlängerung, die drehbar mit einem
ersten Arm des Kipphebels über
einen Stift verbunden ist, und eine Verbindungsstange mit einem
ersten Ende, das drehbar mit einem zweiten Arm des Kipphebels über einen
Stift verbunden ist, und einem zweiten Ende, das drehbar mit einem Ende
des VO-Nockens über
einen Stift verbunden ist.
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Weiterhin ist an der Außenumfangsfläche der
Steuerwelle ein Steuernocken befestigt, mit einer Achse exzentrisch
zu einer Achse der Steuerwelle um einen vorbestimmten Betrag und
drehbar eingepasst in eine Lageröffnung,
die im Wesentlichen in der Mitte des Kipphebels ausgebildet ist.
Der Steuernocken ändert
einen Drehpunkt des Kipphebels in Übereinstimmung mit der Drehposition,
um die Kontaktposition der Nockenstirnfläche des Ventilbetätigungsnockens
in Bezug auf die obere Stirnfläche
des Ventilhebers zu ändern,
wodurch eine variable Steuerung des Ventilhubs des Einlassventils
durchgeführt wird.
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Insbesondere wenn die Motorbetriebsbedingungen
im Hochdrehungs- und Hochbelastungsbereich liegen, wird der Drehpunkt
des Kipphebels bewegt, um sich der Antriebswelle zu nähern, um
ein Stellglied zu zwingen, den Steuernocken in einer Richtung durch
die Steuerwelle zur Drehung des Steuernockens in der gleichen Richtung
zu drehen. Dann wird ein Ende oder eine Nockennase des VO-Nockens
durch die Verbindungsstange nach unten gedrückt usw., um die Kontaktposition
der Nockenstirnfläche
des VO-Nockens in Bezug auf die obere Stirnfläche des Ventilhebers zu einem
Hebeabschnitt der Nockenstirnfläche
zu bewegen. Somit wird das Einlassventil gesteuert, um die maximale Ventilhubcharakteristik
aufzuweisen.
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Auf der anderen Seite, wenn die Motorbetriebsbedingungen
im Niedrigdreh- und Niedrigbelastungsbereich liegen, dreht das Stellglied
die Steuerwelle in eine andere Richtung zur Drehung des Steuernockens
in der gleichen Richtung, wobei der Drehpunkt des Kipphebels bewegt
wird, um sich von der Antriebswelle zu trennen. Dann werden der Schwenkpunkt
des Kipphebels und der Verbindungsstange nach oben bewegt, um die
Nockennase des VO-Nockens nach oben zu ziehen, wodurch die Kontaktposition
der Nockenstirnfläche
des VO-Nockens in Bezug auf die obere Stirnfläche des Ventilhebers bewegt
wird, um diesen vom Hebeabschnitt der Nockenstirnfläche zu trennen.
Somit wird das Einlassventil gesteuert, um eine minimale Ventilhubcharakteristik
aufzuweisen.
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Deshalb ermöglicht die VVA-Vorrichtung
ein vollständiges
Erreichen der Motorleistung in Übereinstimmung
mit den Motorbetriebsbedingungen, d. h. eine Verbesserung der Kraftstoffnutzung
und der Motorleistung.
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Bei der obigen VVA-Vorrichtung wird
jedoch, obwohl die Ventilhubcharakteristik verändert werden kann durch Ändern des
Drehpunktes des Kipphebels in Übereinstimmung
mit der Drehposition des Steuernockens, die Drehrichtung des Steuernockens nicht
vollständig
berücksichtigt,
insbesondere die Drehrichtung von der maximalen Ventilhubsteuerposition
zur minimalen Ventilhubsteuerposition und die Drehposition für minimale
Ventilhubsteuerung. Dadurch kann ein Problem auftreten, dass eine
vollständige
Absenkung unmöglich
wird beim minimalen Ventilhub aufgrund der Drehrichtung des Steuernockens.
Weiterhin kann ein anderes Problem auftreten, dass während der
minimalen Ventilhubsteuerung die Linie, welche die Achsen der ersten
und zweiten Endstifte der Verbindungsstange verbindet, und die Linie,
welche die Achse des zweiten Endstiftes und die Achse der Antriebswelle
verbindet, eine gerade Linie bilden, um ein Sperren der Verbindungsstange zu
erzeugen, wodurch eine problemlose Drehung der Verbindungsstange
und des VO-Nockens beim Übergang
des Betriebs des Einlassventils vom Schließen zum Öffnen gestört wird.
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Die
DE 19815112 A1 offenbart eine variable Ventilsteuerungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine VVA-Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen,
welche zu einer Verbesserung der Motorleistung und einem reibungslosen Betrieb
der Vorrichtungsbestandteile beiträgt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
einem Zylinderkopf, einer Kurbelwelle und einem Ventil zur Verfügung, umfassend:
eine
Antriebswelle, die in Synchronisation mit der Kurbelwelle gedreht
wird, wobei die Antriebswelle einen Kurbelnocken auf einem Außenumfang
umfasst;
eine Steuerwelle, die im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle
angeordnet ist;
einen Ventilheber, der beweglich in Bezug auf
den Zylinderkopf angeordnet ist, wobei der Ventilheber eine obere
Stirnfläche
aufweist;
einen Ventilbetätigungs
(VO)-Nocken, der schwenkbar durch die Antriebswelle gelagert ist,
wobei der VO-Nocken das Ventil durch den Ventilheber öffnet und
schließt,
wobei der VO-Nocken eine Nockenstirnfläche aufweist;
einen Kurbelarm
mit einer Basis und einer Verlängerung,
wobei die Basis gleitfähig
mit einem Außenumfang
des Kurbelnockens in Eingriff gelangt;
einen Kipphebel mit
einem ersten und einem zweiten Arm, wobei der erste Arm drehbar
mit der Verlängerung
des Kurbelarms verbunden ist, welcher einen ersten Schwenkpunkt
bildet;
eine Verbindungsstange mit einem ersten Ende, das drehbar
mit einem Ende des VO-Nockens verbunden ist, welcher einen zweiten
Schwenkpunkt bildet, und einem zweiten Ende, das drehbar mit dem
zweiten Arm des Kipphebels verbunden ist, welcher einen dritten
Schwenkpunkt bildet; und
einen Steuernocken, der an der Steuerwelle
auf einem Außenumfang
befestigt ist, wobei der Steuernocken eine Achse aufweist, welche
exzentrisch zu einer Achse der Steuerwelle ist, wobei der Steuernocken
einen Drehpunkt des Kipphebels in Übereinstimmung mit einer Drehposition
der Steuerwelle ändert,
wobei
eine Kontaktposition der Nockenstirnfläche des VO-Nockens in Bezug
auf die obere Stirnfläche des
Ventilhebers in Übereinstimmung
mit einer Änderung
des Drehpunkts des Kipphebels geändert
wird, um ein Anheben des Ventils zu verändern,
wobei ein maximales
Anheben des Ventils in einer ersten Drehposition der Steuerwelle
erhalten wird, wenn die Achse des Steuernockens benachbart zur Antriebswelle
ist,
wobei ein minimales Anheben des Ventils in einer zweiten
Drehposition der Steuerwelle erhalten wird, wenn die Achse des Steuernockens
nahe dem ersten Schwenkpunkt des Kipphebels und des Kurbelarms in
Bezug auf eine erste Linie, welche die Achse der Steuerwelle und
die Achse des Steuernockens beim maximalen Anheben verbindet, gelegen
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie I-I in 2, die ein erstes Ausführungsbeispiel
einer VVA-Vorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der VVA-Vorrichtung;
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3 ist
eine Draufsicht der VVA-Vorrichtung;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kurbelnockens;
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5 ist
eine Kennlinie, die eine Ventilhubcharakteristik eines VO-Nockens
erläutert;
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6A–6B sind Ansichten ähnlich der 1, entlang der Linie VI-VI
in 2, und zeigen die
Funktionsweise der VVA-Vorrichtung, wenn der Motor mit geringer
Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet;
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7A–7B sind Ansichten ähnlich den 6A–6B,
entlang der Linie VII-VII in 2,
und zeigen die Funktionsweise der VVA-Vorrichtung, wenn der Motor
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung arbeitet;
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8 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 5, welche die Beziehung
zwischen Ventileinstellung und Ventilhub zeigt;
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9 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 8, welche die Wechselbeziehung
zwischen Drehphase und Ventilhub zeigt, wenn eine Steuerwelle in
der Normalrichtung und in der Rückwärtsrichtung
dreht;
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10 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 7A–7B;
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11 ist
eine bruchstückhafte
Draufsicht der VVA-Vorrichtung
aus 10;
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12 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 10, entlang der Linie
XII-XII in 11;
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13 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 4 und zeigt die VVA-Vorrichtung
aus 10;
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14 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 13;
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15 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 9 und zeigt die Beziehung
zwischen Ventileinstellung und Ventilhub;
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16 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 12 und zeigt die
Funktionsweise der VVA-Vorrichtung, wenn der Motor mit geringer
Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet;
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17A–17B sind Ansichten ähnlich zu 16 und zeigen die Funktionsweise
der VVA-Vorrichtung, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Belastung arbeitet;
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18 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 15 und zeigt die
Beziehung zwischen Ventileinstellung und Ventilhub;
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19 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 17A–17B, entlang der Linie XIX-XIX
in 20;
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20 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 2 und zeigt die VVA-Vorrichtung
aus 19;
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21 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 3 und zeigt die VVA-Vorrichtung
aus 19;
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22 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 14;
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23 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 18 und zeigt die
Beziehung zwischen Ventileinstellung und Ventilhub;
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24A–24B sind Ansichten ähnlich zu 19, entlang der Linie XXIV-XXIV
in 20, und zeigen die
Funktionsweise die VVA-Vorrichtung, wenn der Motor mit geringer
Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet;
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25A–25B sind Ansichten ähnlich zu 24A-24B, entlang der Linie XXV-XXV in 20, und zeigen die Funktionsweise
der VVA-Vorrichtung, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Belastung arbeitet;
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26 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 23 und zeigt die
Beziehung zwischen Ventileinstellung und Ventilhub;
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27 ist
eine Ansicht ähnlich
den 25A–25B; und
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28 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 27.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen
wird eine Beschreibung bezüglich
einer VVA-Vorrichtung für
eine Brennkraftmaschine gegeben, welche die vorliegende Erfindung
beinhaltet. Die VVA-Vorrichtung umfasst zwei Einlassventile pro
Zylinder und eine Änderungsvorrichtung
zum Verändern
des Ventilhubs der Einlassventile in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen.
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Bezugnehmend auf 1 bis 3 umfasst
die VVA-Vorrichtung ein Paar von Einlassventilen 12, das
gleitfähig
mit einem Zylin derkopf 11 über Ventilführungen (nicht gezeigt) angeordnet
ist, eine hohle Antriebswelle 13, die drehbar von einem
Lager 14, das mit dem Zylinderkopf 11 in dem oberen
Bereich angeordnet ist, gelagert ist, ein Paar von Antriebs- oder
exzentrischen Drehnocken 15, das mittels Presspassung usw.
an der Antriebswelle 13 befestigt ist, ein Paar von VO-Nocken 17,
das schwenkbar auf einer Außenumfangsfläche 13a der
Antriebswelle 13 gelagert ist und in Gleitkontakt mit Ventilhebern
bzw. Ventilstößeln 16 gelangt,
welche an den oberen Enden der Einlassventile 12 angeordnet
sind, um diese zu öffnen,
eine Übertragungsvorrichtung 18 zwischen den
Kurbelnocken 15 und den VO-Nocken 17 zum Übertragen
des Drehmoments der Kurbelnocken 15 auf die VO-Nocken 17 als
eine Schwenkkraft, und eine Änderungsvorrichtung 19 zum
Verändern
der Betriebsposition der Übertragungsvorrichtung 18.
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Die Antriebswelle 13 erstreckt
sich in der Längsrichtung
des Motors und hat ein Ende mit einem Ventilstößelzahn mit einer darum gewickelten Steuerkette
usw. (nicht gezeigt), durch welches das Drehmoment von einer Kurbelwelle
des Motors erhalten wird. Die Antriebswelle 13 wird gegen
den Uhrzeigersinn gedreht, wie in 1 gezeigt.
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Das Lager 14 umfasst einen
Hauptträger 14a,
der am oberen Ende des Zylinderkopfs 11 zum Lagern des
oberen Bereichs der Antriebswelle 13 angeordnet ist, und
einen Hilfsträger 14b,
der am oberen Ende des Hauptträgers 14a angeordnet
ist, um eine Steuerwelle 32 drehbar zu lagern, wie später beschrieben
wird. Die Träger 14a, 14b sind
von oben aneinander befestigt mittels eines Paars von Bolzen 14c.
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Bezugnehmend auf 4 sind die Kurbelnocken 15 im
Wesentlichen wie ein Ring geformt, wobei jeder einen Hauptkörper 15a mit
kleinem Durchmesser und einen Flansch 15b, der mit dessen
Außenendstirnfläche integriert
ist, umfasst. Ein Durchgangs loch 15c ist axial ausgebildet,
um die Antriebswelle 13 aufzunehmen. Eine Achse Y des Hauptkörpers 15a ist
in Bezug auf eine Achse X der Antriebswelle 13 in der Radialrichtung
um einen vorbestimmten Betrag versetzt. Ferner sind die Kurbelnocken 15 mittels
Presspassung an der Antriebswelle 13 über Durchgangslöcher 15c auf
den Außenseiten,
wo keine Störung
mit den Ventilstößeln 16 auftritt,
befestigt. Die Hauptkörper 15a haben
Außenumfangsflächen 15d,
die im selben Profil ausgebildet sind.
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Die Ventilstößel 16 sind wie ein
abgedeckter Zylinder geformt, wobei jeder gleitfähig in einem Loch des Zylinderkopfs 11 gehalten
wird und eine flache obere Stirnfläche 16a aufweist,
mit welcher der VO-Nocken 17 in Gleitkontakt gelangt.
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Bezugnehmend auf 1 bis 3 und 6A bis 7B ist der VO-Nocken 17 im Wesentlichen
wie ein Regentropfen geformt und hat ein Lagerloch 20a an einem
im Wesentlichen ringförmigen
Basisende 20, durch welches die Antriebswelle 13 zur
drehbaren Lagerung angeordnet ist. Der VO-Nocken 17 weist auch
ein Stiftloch 21a auf der Seite einer Nockennase 21 auf.
Die untere Seite des VO-Nockens 17 ist mit einer Nockenstirnfläche 22 versehen,
mit einer Basiskreis-Stirnfläche 22a auf
der Seite des Basisendes 20, einer Rampenstirnfläche 22b,
die sich rund von der Basiskreis-Stirnfläche 22a zur Nockennase 21 erstreckt,
und eine Hubstirnfläche 22c,
welche sich von der Rampenstirnfläche 22b zu einer oberen Stirnfläche 22d erstreckt,
wobei der maximale Hub an einem Ende der Nockennase 21 angeordnet
ist. Die Basiskreis-Stirnfläche 22a,
die Rampenstirnfläche 22b,
die Hubstirnfläche 22c und
die obere Stirnfläche 22d gelangen
in Kontakt mit vorbestimmten Punkten der oberen Stirnfläche 16a des
Ventilstößels 16 in Übereinstimmung
mit der Schwenkposition des VO-Nockens 17.
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Insbesondere im Hinblick auf die
Ventilhubcharakteristik, unter Bezugnahme auf 5, entspricht ein vorbestimmter Winkelbereich 81 der
Basiskreis-Stirnfläche 22a einem
Basiskreisabschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich 82 der
Rampenstirnfläche 22b nach
dem Basiskreisabschnitt θ1 entspricht
einem Rampenabschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich θ3 der Rampenstirnfläche 22b vom
Rampenabschnitt θ2
zur oberen Stirnfläche 22d entspricht
einem Hubabschnitt.
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Die Übertragungsvorrichtung 18 umfasst
einen Kipphebel 23, der oberhalb der Antriebswelle 13 angeordnet
ist, einen Kurbelarm 24 zum Verbinden eines ersten Arms 23a des
Kipphebels 23 mit dem Kurbelnocken 15, und eine
Verbindungsstange 25 zum Verbinden eines zweiten Arms 23b des
Kipphebels 23 mit dem VO-Nocken 17.
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Bezugnehmend auf 3 ist der VO-Nocken 23 im Wesentlichen
wie eine Kurbel geformt, wie in einer Draufsicht gezeigt, und hat
in der Mitte eine zylindrische Basis 23c, die drehbar von
einem Steuernocken 33 gelagert ist, wie später beschrieben wird.
Der erste Arm 23a, der von einem Außenende der zylindrischen Basis 23c vorsteht,
umfasst ein Stiftloch 23d zum Aufnehmen eines Stiftes 26,
während
der zweite Arm 23b, der von einem Innenende der zylindrischen
Basis 23c vorsteht, ein Stiftloch 23e zum Aufnehmen
eines Stiftes 27 aufweist, um den zweiten Arm 23b und
ein erstes Ende 25a der Verbindungsstange 25 zu
verbinden.
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Der Kurbelarm 24 umfasst
eine ringförmige Basis 24a mit
einem relativ großen
Durchmesser und eine Verlängerung 24b,
die in einer vorbestimmten Position der Außenumfangsfläche der
Basis 24a angeordnet ist. Die Basis 24a hat in
der Mitte ein Eingriffsloch 24c, das drehbar in Eingriff
ist mit der Außenumfangsfläche des
Hauptkörpers 15a des
Kurbelnockens 15. Die Verlängerung 24b weist
ein Stiftloch 24d auf, um den Stift 26 drehbar
aufzunehmen.
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Wie am besten in 1 zu sehen, ist die Verbindungsstange 25 im
Wesentlichen wie ein Buchstabe L mit einer Innenwölbung auf
der Seite des Kipphebels 23 geformt und weist erste und
zweite Enden 25a, 25b auf, die mit Stiftlöchern 25c, 25d ausgebildet
sind, durch welche Enden der Stifte 27, 28, die mittels
Presspassung in die Stiftlöcher 23e, 21a des zweiten
Arms 23b des Kipphebels 23 und die Nockennase 21 des
VO-Nockens 17 eingesetzt sind, drehbar angeordnet sind.
Eine Achse Z2 des Stifts 28 bildet einen Drehpunkt des
VO-Nockens 17.
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Auf jeweils einem Ende der Stifte 26, 27, 28 sind
Sprengringe 29, 30, 31 angeordnet, um
eine axiale Bewegung des Kurbelarms 24 und der Verbindungsstange 25 zu
beschränken.
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Die Änderungsvorrichtung 19 umfasst
die Steuerwelle 32, die drehbar durch das Lager 14 oberhalb
der Antriebswelle 13 gelagert ist, und den Steuernocken 33,
der an dem Außenumfang
der Steuerwelle 32 befestigt ist, um einen Drehpunkt des
Kipphebels 23 zu bilden.
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Die Steuerwelle 32 ist parallel
zur Antriebswelle 13 angeordnet und in der Längsrichtung
des Motors, um innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkelbereichs
von einem elektromagnetischen Stellglied, nicht gezeigt, das an
einem Ende angeordnet ist, gedreht zu werden.
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Der Steuernocken 33 ist
wie ein Zylinder geformt und hat eine Achse P1 exzentrisch zu einer Achse
P2 der Steuerwelle 32 um einen Betrag a entsprechend einem
dicken Bereich 33a, wie in 1 gezeigt.
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Bezugnehmend auf die 6A und 7A wird der
Drehwinkelbereich der Steuerwelle 32 beschrieben. Als die
Achse P1 des Steuernockens 33 entspricht eine erste Drehwinkelposition
So, wo der dicke Bereich 33a des Steuernockens 33 sich
der Achse X der Antriebswelle 13 annähert, der maximalen Ventilhubsteuerposition
des Einlassventils 12 aufgrund der Verbindung der Übertragungsvorrichtung 18 und
des VO-Nockens 17. Die Achse P1 ist im Uhrzeigersinn drehbar,
wenn in 1 betrachtet,
d. h. von der ersten Drehwinkelposition So zu einer zweiten Drehwinkelposition
S2, welche bei ungefähr
150° auf
der Seite des Stiftes 26 zum Verbinden des Kipphebels 18 und
des Kurbelarms 24 liegt. Die zweite Drehwinkelposition
S2 entspricht der minimalen Ventilhubsteuerposition des Einlassventils 12.
Der Steuernocken 33 ist gegen den Uhrzeigersinn drehbar, wie
in 1 betrachtet, von
der zweiten Drehwinkelposition S2 zur ersten Drehwinkelposition
So durch die Steuerwelle 32, aber in der gleichen Richtung
wie die Richtung (Pfeil R) der Öffnung
des Einlassventils 12 durch den VO-Nocken 17 von
der ersten Drehwinkelposition So zur zweiten Drehwinkelposition
S2, wie in 6A gezeigt.
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Das Stellglied zum Drehen der Steuerwelle 32 innerhalb
des Bereichs zwischen der ersten Drehwinkelposition So und der zweiten
Drehwinkelposition S2 wird in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal aus einer Steuerung, nicht gezeigt, angetrieben, um
die Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen. Die Steuerung bestimmt
die tatsächlichen
Motorbetriebsbedingungen in Übereinstimmung
mit Erfassungssignalen aus verschiedenen Sensoren, wie einem Kurbelwinkelsensor,
einem Luftmengenmesser und einem Kühltemperatursensor, um ein
Steuersignal an das Stellglied auszugeben.
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Wenn der Motor mit geringer Geschwindigkeit
und niedriger Belastung arbeitet, wird die Steuerwelle 32 im
Uhrzeigersinn vom Stellglied in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal aus der Steuerung gedreht. Dies bewegt den
dicken Bereich 33a des Steuernockens 33 nach oben
in Bezug auf die Antriebswelle 13, so dass die Achse P1
des Steuernockens 33 in der zweiten Drehwinkelposition
S2 gehalten wird, die in der oberen linken Richtung der Achse P2
der Steuerwelle 32 liegt, wie durch die durchgezogenen
Linien in 6A bis 6B gezeigt. Somit wird der Schwenkpunkt
des zweiten Arms 23b des Kipphebels 23 und die
Verbindungsstange 25 nach oben bewegt in Bezug auf die
Antriebswelle 13, so dass der VO-Nocken 17, dessen
Nockennase 21 zwangsweise durch die Verbindungsstange 25 nach
oben gezogen wird, in seiner Gesamtheit gegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird. Beim VO-Nocken 17 zeigt unter Bezugnahme
auf 6A die durchgehende
Linie die maximale Schwenkposition oder Spitzen-Ventilhubposition, während unter Bezugnahme auf 6B, die durchgehende Linie
die übermäßig gedrehte
oder maximale Sprungposition oder die Nicht-Ventilhubposition zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 6A–6B, wenn die Drehung des
Kurbelnockens 15 den ersten Arm 23a des Kipphebels 23 nach
oben schiebt durch den Kurbelarm 24, wird ein Ventilhub
L1, der sehr klein ist, wie in 6B gezeigt,
an den VO-Nocken 17 und den Ventilstößel 16 durch die Verbindungsstange 25 übertragen.
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Somit hat, bezugnehmend auf 8, bei einem solchen Bereich
mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung, das Einlassventil 12 einen kleineren
Ventilhub und eine verzögerte Öffnungseinstellung,
wie mit der durchbrochenen Linie dargestellt, was zu einer kleinen
Ventilüberlappung
mit dem Auslassventil führt.
Dies ermöglicht
eine verbesserte Kraftstoffnutzung und eine stabile Motordrehung.
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Auf der anderen Seite, wenn der Motor
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung arbeitet, wird die
Steuerwelle 32 gegen den Uhrzeigersinn gedreht von dem
Stellglied in Überein stimmung
mit einem Steuersignal von der Steuerung. Bezugnehmend auf 7A–7B dreht
somit die Steuerwelle 32 den Steuernocken 33 gegen
den Uhrzeigersinn von der Position, die von der durchgehenden Linie
in 6A–6B gezeigt ist, zur ersten
Drehwinkelposition So, wodurch die Achse P1 (dicker Bereich 33a)
nach unten bewegt wird. Dies bewegt den Kipphebel 23 in der
Richtung der Antriebswelle 13 oder nach unten in seiner
Gesamtheit, was den zweiten Arm 23b zwingt, die Nockennase 21 des
VO-Nockens 17 nach unten durch die Verbindungsstange 25 zu
schieben, wodurch der VO-Nocken 17 in seiner Gesamtheit
um einen vorbestimmten Betrag im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Deshalb wird die Kontaktposition
der Nockenstirnfläche 22 des
VO-Nockens 17 in Bezug auf die obere Stirnfläche 16a des
Ventilstößels 16 nach rechts
oder auf die Seite der oberen Stirnfläche 22d bewegt, wie
in 7A–7B gezeigt. Somit wird der Kurbelnocken
wie in 7A gezeigt gedreht,
um den ersten Arm 23a des Kipphebels 23 nach oben
durch den Kurbelarm 24 zu schieben, wodurch ein großer Ventilhub
L2 in Bezug auf den Ventilstößel 16 erhalten
wird, wie in 7B gezeigt.
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In einem solchen Bereich mit hoher
Geschwindigkeit und hoher Belastung ist die Nockenhubcharakteristik
größer verglichen
mit dem Bereich mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung,
wodurch ein größerer Ventilhub
und eine verbesserte Öffnungseinstellung
und eine verzögerte Schließeinstellung
des Einlassventils 12 erhalten wird, wie von der durchgehenden
Linie in 8 gezeigt.
Dies führt
zu einer Verbesserung der Einlass-Kraftstoffeinfüll-Leistung, wodurch eine volle Motorleistung
sichergestellt wird.
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Beim Übergang vom Bereich mit hoher
Geschwindigkeit und hoher Belastung mit maximaler Ventilhubsteuerung
zum Bereich mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung
wird der Steu ernocken 33, wie oben beschrieben, von der
ersten Drehwinkelposition So zur zweiten Drehwinkelposition S2 gedreht,
wie in 6A–6B gezeigt. Die Steuerung
der Drehrichtung und der Drehwinkelposition des Steuernockens 33 ermöglicht eine
volle Absenkung im Ventilhub und eine Verhinderung des Sperrens
der Verbindungsstange 25.
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Bezugnehmend auf 6A–6B wird eine Betrachtung
angestellt in Bezug auf die Drehrichtung des Steuernockens 33.
Eine Steuerung von der maximalen Ventilhubsteuerposition oder der
ersten Drehwinkelposition So zur minimalen Ventilhubposition kann
erreicht werden durch Drehen des Steuernockens 33 im Uhrzeigersinn,
wie durch die durchgehenden Linien gezeigt, was der Weg des ersten
Ausführungsbeispiels
ist, oder durch Drehen des Steuernockens 33 gegen den Uhrzeigersinn
mit dem gleichen Drehwinkel, wie durch die strichpunktierte Linie gezeigt.
Bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn wird die Achse P1 des
Steuernockens 33 zu S2' bewegt,
wie durch die strichpunktierte Linie in 6A gezeigt, so dass der Schwenkpunkt
Mo des Kipphebels 23 und der Kurbelarm 24 bei
maximalem Ventilhub zu M' bewegt
wird, gelegen in der oberen rechten Richtung von Mo, wodurch das
Schwenkzentrum des Kipphebels 23 nach oben bewegt wird.
Dies bewegt einen Schwenkpunkt Ko des Kipphebels 23 und
die Verbindungsstange 25 beim maximalen Ventilhub zu K', gelegen in der
oberen rechten Richtung von Ko. Somit wurde die Kontaktposition
des VO-Nockens 17, mit der Nockennase 21 nach
oben gezogen durch die Bewegung der Verbindungsstange 25 zur
oberen Position K',
zu der Seite bewegt, die sich von der oberen Stirnfläche 22d wegbewegt,
wodurch ein minimaler Ventilhub erhalten wird. In diesem Fall jedoch
ist der Punkt K' nicht
ganz hoch aufgrund der Drehung des Kipphebels 23 in seiner
Gesamtheit im Uhrzeigersinn, so dass der minimale Ventilhub nicht
vollständig
Null erreichen kann.
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Auf der anderen Seite wird der Steuernocken 33
im Uhrzeigersinn gedreht, so dass, wenn die Achse P1 des Steuernockens 33 zur
zweiten Drehwinkelposition S2 bewegt wird, wie in 6A gezeigt, der Schwenkpunkt Mo zu M
unterhalb und zur Linken von Mo bewegt wird, wodurch der Kipphebel 23 in
seiner Gesamtheit gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird, wie durch
die durchgezogene Linie in 6A gezeigt.
Somit wird der Schwenkpunkt K weiter in die obere linke Richtung
von K' bewegt, so
dass der VO-Nocken 17, mit der Nockennase 21 relativ
weit nach oben gezogen durch die Bewegung der Verbindungsstange 25,
einen Bereich nahe der Basis 22a aufweist, die in Kontakt
mit der oberen Stirnfläche 16a des
Ventilstößels 16 gelangt.
Deshalb kann der minimale Ventilhub vollständig Null erreichen.
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9 zeigt
die Wechselbeziehung zwischen einem Drehphasenwinkel θ und einem
Ventilhub L, wenn der Steuernocken 33, d. h. die Steuerwelle 32, im
Uhrzeigersinn oder in der Normalrichtung oder gegen den Uhrzeigersinn
oder in der Rückwärtsrichtung gedreht
wird. Es sei angenommen, dass die Steuerwelle 32 von der
maximalen Ventilhubsteuerposition So in der Normalrichtung und in
der Rückwärtsrichtung
um den selben Betrag d2 gedreht wird. Wie oben beschrieben kann
der Ventilhub L1',
aufgrund des Positionsverhältnisses
zwischen den Schwenkpunkten K, K' des
Kipphebels 23 und der Verbindungsstange 25, in
der minimalen Ventilhubsteuerposition 82' auf der Rückwärtsdrehseite, nicht vollständig Null
erreichen. Auf der anderen Seite kann der Ventilhub L1, in der minimalen
Ventilhubsteuerposition θ2
auf der Normaldrehseite, Null vollständig erreichen. Dies ermöglicht eine
Verbesserung in der Ventilhubcharakteristik des Einlassventils 12,
was zu einer verbesserten Motorleistung führt.
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Weiterhin, wenn die Steuerwelle 32 in
der Normalrichtung gedreht wird, wird der Schwenkpunkt K des Kipphebels 23 und
die Verbindungsstange 25 weiter nach links in Bezug auf
den Schwenkpunkt K' bewegt,
wenn die Steuerwelle 32 in der Rückwärtsrichtung gedreht wird. Wie
durch die durchgezogene Linie in 6B gezeigt,
bildet somit eine Linie Q1, welche die Achsen Z1, Z2 der Stifte 27, 28 der
ersten und zweiten Enden 25a, 25b der Verbindungsstange 25 verbindet,
und eine Linie Q2, welche die Achse Z2 des Stifts 28 des
zweiten Endes 25b und die Achse X der Antriebswelle 13 verbindet,
keine gerade Linie, sondern eine L-förmige Linie. Insbesondere wenn
die Steuerwelle 32 in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, um
den minimalen Ventilhub zu erhalten, wird der Schwenkpunkt K' nicht vollständig nach
links bewegt, wie oben beschrieben, die zwei Linien Q1, Q2 bilden
eine im Wesentlichen gerade Linie, wobei sie einen möglichen
gesperrten Zustand haben, in dem die Verbindungsstange 25 voll
erstreckt ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel jedoch bilden
die zwei Linien Q1, Q2 eine L-förmige
Linie, was eine problemlose Drehung der Verbindungsstange 25 und
des VO-Nockens 17 beim Übergang
des Betriebs des Einlassventils 12 vom Schließen zum Öffnen ermöglicht,
wodurch es keine Störung
des problemlosen Betriebs des Einlassventils 12 gibt.
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Bezugnehmend auf 9 wird eine zusätzliche Beschreibung gegeben
in Bezug auf einen Winkel ϕ, gebildet durch die Linien
Q1, Q2. Es sei angenommen, dass die Steuerwelle 32 um d2
von der maximalen Ventilhubposition θ1 gedreht wird. Bei normaler
Drehung ist der Winkel ϕ2 ungefähr 160°, was die L-Form mit sehr kleinem
minimalen Ventilhub L1 erlaubt. Bei Rückwärtsdrehung ist der Winkel ϕ2' ungefähr 180°, mit voller
Erstreckung und einem relativ großen minimalen Hub L1'.
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Bezugnehmend auf 10 und 13 umfasst die
VVA-Vorrichtung ein Paar von Einlassventilen 112, das gleitfähig mit
einem Zylinderkopf 111 über Ventilführungen
(nicht gezeigt) angeordnet ist, eine hohle Antriebswelle 113,
die drehbar von einem Lager 114, das mit dem Zylinderkopf 111 in
dem oberen Bereich angeordnet ist, gelagert ist, einen Kurbelnocken 115,
der mittels Presspassung usw. an der Antriebswelle 113 befestigt
ist, ein Paar von VO-Nocken 117, das schwenkbar auf einer
Außenumfangsfläche 113a der
Antriebswelle 113 gelagert ist und in Gleitkontakt mit
Ventilhebern bzw. Ventilstößeln 116 gelangt,
welche an den oberen Enden der Einlassventile 112 angeordnet
sind, um diese zu öffnen,
eine Übertragungsvorrichtung 118 zwischen
dem Kurbelnocken 115 und den VO-Nocken 117 zum Übertragen
des Drehmoments des Kurbelnockens 115 auf die VO-Nocken 117 als
eine Schwenkkraft, und eine Änderungsvorrichtung 119 zum
Verändern
der Betriebsposition der Übertragungsvorrichtung 118.
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Die Antriebswelle 113 erstreckt
sich in der Längsrichtung
des Motors und hat ein Ende mit einem Ventilstößelzahn mit einer darum gewickelten Steuerkette
usw. (nicht gezeigt), durch welches das Drehmoment von einer Kurbelwelle
des Motors erhalten wird. Die Antriebswelle 113 wird gegen
den Uhrzeigersinn gedreht, wie in 10 gezeigt.
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Das Lager 114 umfasst einen
Hauptträger 114a,
der am oberen Ende des Zylinderkopfs 111 zum Lagern des
oberen Bereichs der Antriebswelle 113 angeordnet ist, und
einen Hilfsträger 114b,
der am oberen Ende des Hauptträgers 114a angeordnet ist,
um eine Steuerwelle 132 drehbar zu lagern, wie später beschrieben
wird. Die Träger 114a, 114b sind von
oben aneinander befestigt mittels eines Paars von Bolzen 114c.
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Bezugnehmend auf 14 umfasst der Kurbelnocken 115 einen
im Wesentlichen ringförmigen Hauptkörper 115a und
einen zylindrischen Bereich 115b, der mit dessen Außenendstirnfläche integriert ist.
Ein Durchgangsloch 115c ist axial ausgebildet, um die Antriebswelle 113 aufzunehmen.
Eine Achse Y des Hauptkör pers 115a ist
in Bezug auf eine Achse X der Antriebswelle 113 in der
Radialrichtung um einen vorbestimmten Betrag versetzt. Ferner ist
der Kurbelnocken 115 mittels Presspassung an der Antriebswelle 113 über Durchgangslöcher 115c auf
den Außenseiten,
wo keine Störung
mit den Ventilstößeln 116 auftritt,
befestigt. Der Hauptkörper 115a hat
eine Außenumfangsfläche 115d,
die im selben Profil ausgebildet ist.
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Die Ventilstößel 116 sind wie ein
abgedeckter Zylinder geformt, wobei jeder gleitfähig in einem Loch des Zylinderkopfs 111 gehalten
wird und eine flache obere Stirnfläche 116a aufweist,
mit welcher der VO-Nocken 117 in Gleitkontakt gelangt.
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Bezugnehmend auf 10 und 13 ist
der VO-Nocken 117 im Wesentlichen wie ein Regentropfen
geformt und hat ein Lagerloch 120a an einem im Wesentlichen
ringförmigen
Basisende 120, durch welches die Antriebswelle 113 zur
drehbaren Lagerung angeordnet ist. Der VO-Nocken 117 weist
auch ein Stiftloch 121a auf der Seite einer Nockennase 121 auf.
Die untere Seite des VO-Nockens 117 ist mit einer Nockenstirnfläche 122 versehen,
mit einer Basiskreis-Stirnfläche 122a auf
der Seite des Basisendes 120, einer Rampenstirnfläche 122b,
die sich rund von der Basiskreis-Stirnfläche 122a zur Nockennase 121 erstreckt,
und eine Hubstirnfläche 122c,
welche sich von der Rampenstirnfläche 122b zu einer
oberen Stirnfläche 122d erstreckt,
wobei der maximale Hub an einem Ende der Nockennase 121 angeordnet ist.
Die Basiskreis-Stirnfläche 122a,
die Rampenstirnfläche 122b,
die Hubstirnfläche 122c und
die obere Stirnfläche 122d gelangen
in Kontakt mit vorbestimmten Punkten der oberen Stirnfläche 116a des Ventilstößels 116 in Übereinstimmung
mit der Schwenkposition des VO-Nockens 117.
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Insbesondere im Hinblick auf die
Ventilhubcharakteristik, unter Bezugnahme auf 15, entspricht ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 der Basiskreis-Stirnfläche 122a einem
Basiskreis abschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich θ2 der Rampenstirnfläche 122b nach
dem Basiskreisabschnitt θ1
entspricht einem Rampenabschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich θ3 der Rampenstirnfläche 122b vom
Rampenabschnitt θ2
zur oberen Stirnfläche 122d entspricht
einem Hubabschnitt.
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Die Übertragungsvorrichtung 118 umfasst
einen Kipphebel 123, der oberhalb der Antriebswelle 113 angeordnet
ist, einen Kurbelarm 124 zum Verbinden eines ersten Arms 123a des
Kipphebels 123 mit dem Kurbelnocken 115, und eine
Verbindungsstange 125 zum Verbinden eines zweiten Arms 123b des Kipphebels 123 mit
dem VO-Nocken 117.
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Bezugnehmend auf 10 und 13 umfasst der
VO-Nocken 123 in der Mitte eine zylindrische Basis, die
schwenkbar von einem Steuernocken 133 über ein Lagerloch 123c gelagert
ist, wie später
beschrieben wird. Der erste Arm 123a, der von einem Außenende
der zylindrischen Basis vorsteht, umfasst ein Stiftloch zum Aufnehmen
eines Stiftes 126, während
der zweite Arm 123b, der von einem Innenende der zylindrischen
Basis vorsteht, ein Stiftloch zum Aufnehmen eines Stiftes 127 aufweist,
um ein erstes Ende 125a der Verbindungsstange 125 zu
verbinden.
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Der Kurbelarm 124 umfasst
eine ringförmige Basis 124a mit
einem relativ großen
Durchmesser und eine Verlängerung 124b,
die in einer vorbestimmten Position der Außenumfangsfläche der
Basis 124a angeordnet ist. Die Basis 124a hat
in der Mitte ein Eingriffsloch 124c, das drehbar in Eingriff
ist mit der Außenumfangsfläche des
Hauptkörpers 115a des
Kurbelnockens 115. Die Verlängerung 124b weist
ein Stiftloch 124d auf, um den Stift 126 drehbar aufzunehmen.
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Wie am besten in 10 zu sehen, ist die Verbindungsstange 125 im
Wesentlichen wie ein Buchstabe L mit einer Innenwölbung auf
der Seite des Kipphebels 123 geformt und weist erste und zweite
Enden 125a, 125b auf, die mit Stiftlöchern ausgebildet
sind, durch welche Enden der Stifte 127, 128,
die mittels Presspassung in die Stiftlöcher des zweiten Arms 123b des
Kipphebels 123 und die Nockennase 121 des VO-Nockens 117 eingesetzt
sind, drehbar angeordnet sind. Eine Achse Z2 des Stifts 128 bildet
einen Drehpunkt des VO-Nockens 117.
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Auf jeweils einem Ende der Stifte 126, 127, 128 sind
Sprengringe 129, 130, 131 angeordnet,
um eine axiale Bewegung des Kurbelarms 124 und der Verbindungsstange 125 zu
beschränken.
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Die Änderungsvorrichtung 119 umfasst
die Steuerwelle 132, die drehbar durch das Lager 114 oberhalb
der Antriebswelle 113 gelagert ist, und den Steuernocken 133,
der an dem Außenumfang
der Steuerwelle 132 befestigt ist, um einen Drehpunkt des
Kipphebels 123 zu bilden.
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Die Steuerwelle 132 ist
parallel zur Antriebswelle 113 angeordnet und in der Längsrichtung
des Motors, um innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkelbereichs
von einem elektromagnetischen Stellglied oder einem Gleichstrommotor 134,
das bzw. der an einem Ende angeordnet ist, gedreht zu werden.
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Der Steuernocken 133 ist
wie ein Zylinder geformt und hat eine Achse P1 exzentrisch zu einer Achse
P2 der Steuerwelle 132 um einen Betrag a entsprechend einem
dicken Bereich 133a, wie in 10 gezeigt.
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Bezugnehmend auf 10 bis 12 ist
eine erste Beschränkungsvorrichtung 140 zwischen
dem Lager 114 und der Steuerwelle 132 angeordnet,
um eine übermäßige Drehung
der Steuerwelle 132 während
der minimalen Ventilhubsteuerung zu beschränken. Die erste Beschränkungsvorrichtung 140 umfasst
einen Anschlagstift 141, der mit der Steuerwelle 132 angeordnet
ist, um radial vorzustehen, und einen ersten Anschlagvorsprung 142,
der auf einer Seitenfläche
des Hilfsträgers 114b des
Lagers 114 angeordnet ist, um axial in Bezug auf die Steuerwelle 132 vorzustehen,
mit welchem der erste Anschlagstift 141 in Kontakt kommt,
um die maximale Drehposition der Steuerwelle 132 während der
minimalen Ventilhubsteuerung zu beschränken.
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Wie in 12 gezeigt,
hat der Anschlagstift 141 ein Basisende 141a,
welches mittels Presspassung in ein Befestigungsloch eingepasst
ist, welches radial in der Steuerwelle 132 ausgebildet
ist, dessen Umfangsposition bestimmt wird auf der Grundlage der
relativen Winkelposition in Bezug auf den ersten Anschlagvorsprung 142.
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Wie in 10 gezeigt,
insbesondere wenn der VO-Nocken 117 maximal springt während das Einlassventil 112 einer
minimalen Ventilhubsteuerung unterworfen ist durch Drehsteuerung
der Steuerwelle 132, wie später beschrieben wird, ist ein
Winkel, der von einer Linie Q1, welche die Achsen Z1, Z2 der Stifte 127, 128 verbindet,
und einer Linie Q2, welche die Achse X der Antriebswelle 113 und
die Achse Z2 des Stiftes 128 verbindet, gebildet wird,
gleich einem Winkel θ4,
welcher eine vollständige
Verhinderung eines Sperrens zwischen dem VO-Nocken 117 und
der Verbindungsstange 125 erlaubt. Der Winkel 84 ist
auf ungefähr
165° festgelegt.
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Bezugnehmend auf 10 ist eine zweite Beschränkungsvorrichtung 143 auf
der Außenfläche der
zylindrischen Basis des Kipphebels 123 auf der Seite des
VO-Nockens 117 angeordnet. Die zweite Beschränkungsvorrichtung 143 umfasst
einen zweiten Anschlagvorsprung 144 (siehe 16), der auf der Außenfläche der zylindrischen Basis
des Kipphebels 123 angeordnet ist. Der zweite Anschlagvorsprung 144 gelangt
in Kontakt mit der oberen Stirnfläche des VO-Nockens 117 auf
der Seite der Nockennase 121, um eine weitere Schwenkbewegung
des Kipphebels 123 zu beschränken. Der zweite Anschlagvorsprung 144 ist
wie eine Kugel geformt und weist eine Vorsprungsgröße auf,
die so bestimmt ist, dass, wenn er mit dem VO-Nocken 117 in
Kontakt kommt, wie durch Doppelpunktstrichlinie in 10 gezeigt, ein Winkel, gebildet durch
die Linien Q1, Q2, gleich einem Winkel θ5 ist, welcher geringfügig größer ist
als der Winkel θ4,
aber eine Verhinderung des obigen Sperrens erlaubt.
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Eine dritte Beschränkungsvorrichtung 145 ist gegenüber der
ersten Beschränkungsvorrichtung 140 angeordnet,
um die maximale Drehposition der Steuerwelle 132 in der
Rückwärtsrichtung
oder während
der maximalen Ventilhubsteuerung zu beschränken. Die dritte Beschränkungsvorrichtung 145 umfasst
einen dritten Anschlagvorsprung 146 zum Beschränken der
Drehposition des Anschlagstiftes 141. Der dritte Anschlagvorsprung 146 ist
auf einer Seitenfläche
des Hilfsträgers 114b des
Lagers 114 auf der Seite gegenüber dem ersten Anschlagvorsprung 142
in Bezug auf die Steuerwelle 132 angeordnet, um axial
mit Bezug auf diese vorzustehen. Der dritte Anschlagvorsprung 146 ist:
so positioniert, um einen Winkel zu definieren, der eine Verhinderung
eines möglichen
Sperrens zwischen dem VO-Nocken 117 und der Verbindungsstange 125 in der
maximalen Drehposition gegen den Uhrzeigersinn der Steuerwelle 132 ermöglicht,
wie in 10 und 12 während der maximalen Ventilhubsteuerung durch übermäßige Drehung
der Steuerwelle 132 zu sehen.
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Unter Bezugnahme auf 13 wird das Stellglied 134 zum
Drehen der Steuerwelle 132 innerhalb des Bereichs zwischen
der ersten Drehwinkelposition und der zweiten Drehwinkelposition
in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal aus einer Steuerung 135 angetrieben,
um die Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen. Die Steuerung 135 bestimmt die
tatsächlichen
Motorbetriebsbedingungen in Übereinstimmung
mit Erfassungssignalen aus ver schiedenen Sensoren, wie einem Kurbelwinkelsensor,
einem Luftmengenmesser, einem Kühlmitteltemperatursensor
und einem Potenziometer, um ein Steuersignal an das Stellglied 134 auszugeben.
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Wenn der Motor mit geringer Geschwindigkeit
und niedriger Belastung arbeitet, wird die Steuerwelle 132,
wie in 10 gezeigt, im
Uhrzeigersinn vom Stellglied 134 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal
aus der Steuerung 135 gedreht, bis der Anschlagstift 141 in
Kontakt mit dem ersten Anschlagvorsprung 142 gelangt. Dies
bewegt den dicken Bereich 133a des Steuernockens 133 nach oben
in Bezug auf die Antriebswelle 113, so dass die Achse P1
des Steuernockens 133 in der zweiten Drehwinkelposition
gehalten wird, die in der oberen linken Richtung der Achse P2 der
Steuerwelle 132 liegt, wie durch die durchgezogenen Linien
in 6A bis 6B gezeigt. Somit wird der
Schwenkpunkt des zweiten Arms 123b des Kipphebels 123 und
die Verbindungsstange 125 nach oben bewegt in Bezug auf die
Antriebswelle 113, so dass der VO-Nocken 117, dessen
Nockennase 121 zwangsweise durch die Verbindungsstange 125 nach
oben gezogen wird, in seiner Gesamtheit gegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird.
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Unter Bezugnahme auf 10 und 16,
wenn die Drehung des Kurbelnockens 115 den ersten Arm 123a des
Kipphebels 123 nach oben schiebt durch den Kurbelarm 124,
wird ein Ventilhub L1, der sehr klein ist, wie in 10 und 16 gezeigt,
an den VO-Nocken 117 und
den Ventilstößel 116 durch
die Verbindungsstange 125 übertragen.
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Somit hat, bezugnehmend auf 18, bei einem solchen Bereich
mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung, das Einlassventil 112 einen kleineren
Ventilhub und eine verzögerte Öffnungseinstellung,
wie mit der durchbrochenen Linie dargestellt, was zu einer kleinen
Ventilüberlappung
mit dem Aus lassventil führt.
Dies ermöglicht
eine verbesserte Kraftstoffnutzung und eine stabile Motordrehung.
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Ferner wird, während der minimalen Ventilhubsteuerung,
die Steuerwelle 132 in der Drehposition gehalten, wo übermäßige Drehung
durch den Anschlagstift 141, der in Kontakt mit dem ersten
Anschlagvorsprung 142, wie oben beschrieben, gelangt, begrenzt
wird. Somit ist der von den Linien Q1, Q2 gebildete Winkel, wenn
der VO-Nocken 117 maximal springt, auf den Winkel θ4 beschränkt. Dies
ermöglicht
eine sichere Verhinderung eines Sperrens zwischen dem VO-Nocken 117 und
der Verbindungsstange 125, wenn die Verbindungsstange 125 drängt, den
VO-Nocken 117 nach unten zu drehen durch das exzentrische
Drehmoment des Kurbelnockens 115. Somit wird ein problemloser
Betrieb des VO-Nockens 117 und
der Verbindungsstange 125 erhalten, was zu einem reibungslosen Öffnen des
Einlassventils 112 während
der minimalen Ventilhubsteuerung führt.
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Ferner dient die erste Beschränkungsvorrichtung 140 mit
dem Anschlagstift 141, der in Kontakt mit dem ersten Anschlagvorsprung 142 gelangt, wie
oben beschrieben, lediglich dazu, eine weitere Drehung der Steuerwelle 132 zu
begrenzen, und nicht dazu, direkt die Schwenkposition des VO-Nockens 117 zu
begrenzen, der während
des Motorbetriebs stark schwenkt. Somit tritt kein Hämmern auf aufgrund
einer Störung
des VO-Nockens 117 durch ein Bauteil zum Begrenzen der
Schwenkposition davon, was den Erhalt von Ruhe ermöglicht.
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Weiterhin, wenn nach einem langen
Zeitraum des Betriebs der Vorrichtung der Winkel θ4 sich vergrößert aufgrund
anormalen Verschleißes
des Anschlagstiftes 141 und des ersten Anschlagvorsprungs 142,
was eine Änderung
der Kontaktposition zwischen den beiden verursacht, oder aufgrund anormalen
Verschleißes
der Gleitbereiche, auch wenn keine Änderung in der obigen Kontaktposition auftritt,
funktioniert die zweite Beschränkungs vorrichtung 143 so,
dass der VO-Nocken 117 mit der oberen Stirnfläche auf
der Seite der Nockennase 121 in Kontakt mit dem zweiten
Anschlagvorsprung 144 gelangt, wie durch die Doppelpunktlinie
in 10 gezeigt, wodurch
eine Beschränkung
der weiteren Schwenkbewegung erhalten wird. Somit kann der von den
Linien Q1, Q2 gebildete Winkel auf den Winkel θ5 beschränkt werden, welcher kein Sperren
zwischen dem VO-Nocken 117 und der Verbindungsstange 125 verursacht,
was zu einem problemlosen Betrieb des Einlassventils 112 während eines
langen Zeitraums führt.
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Insbesondere umfasst die zweite Beschränkungsvorrichtung 143 den
zweiten Anschlagvorsprung 144, der direkt eine übermäßige Schwenkbewegung
des VO-Nockens 117 begrenzen kann, was eine stabile und
sichere Verhinderung eines Sperrens zwischen dem VO-Nocken 117 und
der Verbindungsstange 125 ermöglicht.
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Auf der anderen Seite, wenn der Motor
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung arbeitet, wird die
Steuerwelle 132 gegen den Uhrzeigersinn gedreht von dem
Stellglied 134 in Übereinstimmung mit
einem Steuersignal von der Steuerung 135, bis der Anschlagstift 141 in
Kontakt mit dem dritten Anschlagvorsprung 146 gelangt.
Bezugnehmend auf 17A–17B dreht somit die Steuerwelle 132 den Steuernocken 133 gegen
den Uhrzeigersinn von der in 16 gezeigten
Position zur ersten Drehwinkelposition, wodurch die Achse P1 (dicker
Bereich 33a) nach unten bewegt wird. Dies bewegt den Kipphebel 123 in
der Richtung der Antriebswelle 113 oder nach unten in seiner
Gesamtheit, was den zweiten Arm 123b zwingt, die Nockennase 121 des
VO-Nockens 117 nach unten durch die Verbindungsstange 125 zu schieben,
wodurch der VO-Nocken 117 in seiner Gesamtheit um einen
vorbestimmten Betrag im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Deshalb wird die Kontaktposition
der Nockenstirnfläche 122 des
VO-Nockens 117 in Bezug auf die obere Stirnfläche 116a des Ventilstößels 116 nach
rechts oder auf die Seite der oberen Stirnfläche 122d bewegt, wie
in 17A–17B gezeigt. Somit wird der
Kurbelnocken 115 gedreht, um den ersten Arm 123a des
Kipphebels 123 nach oben durch den Kurbelarm 124 zu
schieben, wodurch ein großer
Ventilhub L2 in Bezug auf den Ventilstößel 116 erhalten wird,
wie in 17A gezeigt.
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In einem solchen Bereich mit hoher
Geschwindigkeit und hoher Belastung ist die Nockenhubcharakteristik
größer verglichen
mit dem Bereich mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung,
wodurch ein größerer Ventilhub
und eine verbesserte Öffnungseinstellung
und eine verzögerte Schließeinstellung
des Einlassventils 112 erhalten wird, wie von der durchgehenden
Linie in 18 gezeigt.
Dies führt
zu einer Verbesserung der Einlass-Kraftstoffeinfüll-Leistung, wodurch eine volle Motorleistung
sichergestellt wird.
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Auch während der maximalen Ventilhubsteuerung
kommt der Anschlagstift 141 in Kontakt mit dem dritten
Anschlagvorsprung 146, um eine Verringerung des von den
Linien Q1, Q2 gebildeten Winkels zu erlauben, wenn der VO-Nocken 117 weit
gedreht wird, wie in 17B gezeigt,
was zu einer sicheren Verhinderung des Sperrens zwischen dem VO-Nocken 117 und
der Verbindungsstange 125 führt.
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Deshalb wirkt dies mit dem Betrieb
der ersten Beschränkungsvorrichtung 140 zusammen,
um immer ein problemloses Öffnen
des Einlassventils 112 während minimaler und maximaler
Ventilhubsteuerung sicherzustellen, was zu einer Verhinderung einer
verringerten Motorleistung führt.
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Außerdem kann unter normalen
Servicebedingungen der VO-Nocken 117 nicht mit dem zweiten Anschlagvorsprung 144 zusammenstoßen, so
dass kein Hämmern
auftritt, was zu einem Erhalt von Ruhe führt. Wenn o. g. anormaler Verschleiß erzeugt
wird, tritt ein Hämmern
auf, aber ein Sperren zwischen dem VO-Nocken 117 und der
Verbindungsstange 125 kann sicher verhindert werden. Es
sei angemerkt, dass ein solches Hämmern nützlich ist, um den Fahrer zu
warnen.
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Weiterhin sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Kurbelnocken 115 und der VO-Nocken 117 mechanisch
miteinander verbunden durch den Kurbelarm 124 und die Verbindungsstange 125 durch
den Kipphebel 123. Somit kann eine übermäßige Schwenkbewegung oder ein
Springen des VO-Nockens 117 während hoher Drehung des Motors
von der Verbindungsstange 125 usw. beschränkt werden.
Dies sichert ständig
eine exzellente Verbindung zwischen dem VO-Nocken 117 und
dem Kurbelnocken 115, was eine stabile und sichere Verhinderung
des obigen Sperrens ermöglicht.
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Bezugnehmend auf 19 bis 21 umfasst die
VVA-Vorrichtung ein Paar von Einlassventilen 212, das gleitfähig mit
einem Zylinderkopf 211 über Ventilführungen
(nicht gezeigt) angeordnet ist, eine hohle Antriebswelle 213,
die drehbar von einem Lager 214, das mit dem Zylinderkopf 211 in
dem oberen Bereich angeordnet ist, gelagert ist, ein Paar von Antriebs-
oder exzentrischen Drehnocken 215, das mittels Presspassung
usw. an der Antriebswelle 213 befestigt ist, ein Paar von
VO-Nocken 217, das schwenkbar auf einer Außenumfangsfläche 213a der Antriebswelle 213 gelagert
ist und in Gleitkontakt mit Ventilhebern bzw. Ventilstößeln 216 gelangt,
welche an den oberen Enden der Einlassventile 212 angeordnet
sind, um diese zu öffnen,
eine Übertragungsvorrichtung 218 zwischen
den Kurbelnocken 215 und den VO-Nocken 217 zum Übertragen
des Drehmoments der Kurbelnocken 215 auf die VO-Nocken 217 als
eine Schwenkkraft, und eine Änderungsvorrichtung 219 zum
Verändern
der Betriebsposition der Übertragungsvorrichtung 218.
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Die Antriebswelle 213 erstreckt
sich in der Längsrichtung
des Motors und hat ein Ende mit einem Ventilstößelzahn mit einer darum gewickelten Steuerkette
usw. (nicht gezeigt), durch welches das Drehmoment von einer Kurbelwelle
des Motors erhalten wird. Die Antriebswelle 213 wird gegen
den Uhrzeigersinn gedreht, wie in 19 gezeigt.
Die Antriebswelle 213 umfasst einen Öldurchgang 213b, der
axial ausgebildet ist, um mit einem Ölhauptkreislauf, nicht gezeigt,
verbunden zu sein, und hydraulische Löcher 213c, die radial
ausgebildet sind, wobei ein Ende von jedem mit dem Hydraulikdurchgang 213b in
Verbindung steht und das andere Ende mit einem Zwischenraum zwischen
einer Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 und einer Innenumfangsfläche eines
Lagerlochs 220a des VO-Nockens 217, wie später beschrieben
wird.
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Das Lager 214 umfasst einen
Hauptträger 214a,
der am oberen Ende des Zylinderkopfs 211 zum Lagern des
oberen Bereichs der Antriebswelle 213 angeordnet ist, und
einen Hilfsträger 214b,
der am oberen Ende des Hauptträgers 214a angeordnet ist,
um eine Steuer- oder Lagerwelle 232 drehbar zu lagern,
wie später
beschrieben wird. Die Träger 214a, 214b sind
von oben aneinander befestigt mittels eines Paars von Bolzen 214c.
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Bezugnehmend auf 22 sind die Kurbelnocken 215 im
Wesentlichen wie ein Ring geformt, wobei jeder einen Hauptkörper 215a mit
kleinem Durchmesser und einen Flansch 215b, der mit dessen
Außenendstirnfläche integriert
ist, umfasst. Ein Durchgangsloch 215c ist axial ausgebildet,
um die Antriebswelle 213 aufzunehmen. Eine Achse Y des Hauptkörpers 215a ist
in Bezug auf eine Achse X der Antriebswelle 213 in der
Radialrichtung um einen vorbestimmten Betrag versetzt. Ferner sind
die Kurbelnocken 215 mittels Presspassung an der Antriebswelle 213 über Durchgangslöcher 215c auf
den Außenseiten,
wo keine Störung
mit den Ventilstößeln 216 auftritt,
befestigt. Die Haupt körper 215a haben Außenumfangsflächen 215d,
die im selben Profil ausgebildet sind.
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Die Ventilstößel 216 sind wie ein
abgedeckter Zylinder geformt, wobei jeder gleitfähig in einem Loch des Zylinderkopfs 211 gehalten
wird und eine kreisförmige
obere Stirnfläche 216a,
ausgebildet in der Querrichtung des Motors, aufweist, mit welcher der
VO-Nocken 217 in Gleitkontakt gelangt.
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Bezugnehmend auf 19 bis 21 und 24 bis 25B ist der VO-Nocken 217 im
Wesentlichen wie ein Buchstabe U geformt und hat ein Lagerloch 220a an einem
im Wesentlichen ringförmigen
Basisende 220, durch welches die Antriebswelle 213 zur
drehbaren Lagerung angeordnet ist. Der VO-Nocken 217 weist auch
ein Stiftloch 221a auf der Seite einer Nockennase 221 auf.
Die untere Seite des VO-Nockens 217 ist mit einer Nockenstirnfläche 222 versehen,
mit einer Basiskreis-Stirnfläche 222a auf
der Seite des Basisendes 220, einer Rampenstirnfläche 222b,
die sich rund von der Basiskreis-Stirnfläche 222a zur Nockennase 221 erstreckt,
und eine Hubstirnfläche 222c,
welche sich von der Rampenstirnfläche 222b zu einer
oberen Stirnfläche 222d erstreckt,
wobei der maximale Hub an einem Ende der Nockennase 221 angeordnet
ist. Die Basiskreis-Stirnfläche 222a,
die Rampenstirnfläche 222b,
die Hubstirnfläche 222c und
die obere Stirnfläche 222d gelangen
in Kontakt mit vorbestimmten Punkten der oberen Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 in Übereinstimmung
mit der Schwenkposition des VO-Nockens 217.
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Insbesondere im Hinblick auf die
Ventilhubcharakteristik, unter Bezugnahme auf 23, entspricht ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 der Basiskreis-Stirnfläche 222a einem
Basiskreisabschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich θ2 der Rampenstirnfläche 222b nach
dem Basiskreisabschnitt θ1
entspricht einem Rampenabschnitt, und ein vorbestimmter Winkelbereich θ3 der Rampenstirnfläche 222b vom
Rampenabschnitt 82 zur oberen Stirnfläche 222d entspricht
einem Hubabschnitt.
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Die Übertragungsvorrichtung 218 umfasst
einen Kipphebel 223, der oberhalb der Antriebswelle 213 angeordnet
ist, einen Kurbelarm 224 zum Verbinden eines ersten Arms 223a des
Kipphebels 223 mit dem Kurbelnocken 215, und eine
Verbindungsstange 225 zum Verbinden eines zweiten Arms 223b des Kipphebels 223 mit
dem VO-Nocken 217.
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Bezugnehmend auf 21 ist der VO-Nocken 223 im
Wesentlichen wie eine Kurbel geformt, wie in einer Draufsicht gezeigt,
und hat in der Mitte eine zylindrische Basis 223c, die
drehbar von einem Steuernocken 233 gelagert ist, wie später beschrieben
wird. Der erste Arm 223a, der von einem Außenende
der zylindrischen Basis 223c vorsteht, umfasst ein Stiftloch 223d zum
Aufnehmen eines Stiftes 226, während der zweite Arm 223b,
der von einem Innenende der zylindrischen Basis 223c vorsteht,
ein Stiftloch 223e zum Aufnehmen eines Stiftes 227 aufweist,
um den zweiten Arm 223b und ein erstes Ende 225a der
Verbindungsstange 225 zu verbinden.
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Der Kurbelarm 224 umfasst
eine ringförmige Basis 224a mit
einem relativ großen
Durchmesser und eine Verlängerung 224b,
die in einer vorbestimmten Position der Außenumfangsfläche der
Basis 224a angeordnet ist. Die Basis 224a hat
in der Mitte ein Eingriffsloch 224c, das drehbar in Eingriff
ist mit der Außenumfangsfläche des
Hauptkörpers 215a des
Kurbelnockens 215. Die Verlängerung 224b weist
ein Stiftloch 224d auf, um den Stift 226 drehbar aufzunehmen.
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Wie am besten in 19 zu sehen, ist die Verbindungsstange 225 wie
eine gerade Linie mit einer vorbestimmten Länge geformt und weist erste und
zweite Enden 225a, 225b auf, die mit Stiftlöchern 225c, 225d ausgebildet
sind, durch welche Enden der Stifte 227, 228,
die mittels Presspassung in die Stiftlöcher 223e, 221a des
zweiten Arms 223b des Kipphebels 223 und die Nockennase 221 des VO-Nockens 217 eingesetzt
sind, drehbar angeordnet sind. Eine Achse Z2 des Stifts 228 bildet
einen Drehpunkt des VO-Nockens 217.
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Bezugnehmend auf 25A bis 25B wird aufgrund
der kreisförmigen
Ausbildung der oberen Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 die
Position einer Normalen entsprechend der Richtung einer Reaktionskraft
einer Ventilfeder, welche auf den Kontaktpunkt zwischen dem VO-Nocken 217 und
den Ventilstößel 216 während der
Drehung des Kurbelnockens 215 wirkt, geändert zwischen einer ersten
Position nahe der Antriebswelle 213 und einer zweiten Position
gegenüber
in Bezug auf die Achse Z2 des Stiftes 228 in dem maximalen
Ventilhubbereich des Einlassventils 212. Insbesondere in
dem Basiskreisbereich des VO-Nockens 217, wie in 25A gezeigt, erstreckt sich
eine Normale h1 einer Reaktionskraft F1 der Ventilfeder vertikal
oder in der axialen Richtung eines Ventilschaftes des Einlassventils 212, und
liegt nahe der Antriebswelle 213 in Bezug auf die Achse
Z2. Im Hubbereich des VO-Nockens 217, wie in 25B gezeigt, liegt eine
Normale h2 einer Reaktionskraft F2 der Ventilfeder gegenüber der
Antriebswelle 213 in Bezug auf die Achse Z2 und mit einer
Entfernung I von dieser, da der VO-Nocken 217 in Kontakt
mit der Außenumfangskante
des Ventilstößels 216 gelangt.
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Auf der anderen Seite, im kleinen
Drehwinkelbereich des Einlassventils 212, wie in 24A bis 24B gezeigt, liegen die Normalen h1,
h2 nahe der Antriebswelle 213 in Bezug auf die Achse Z2,
da der VO-Nocken 217 immer in Kontakt mit im Wesentlichen
der Mitte der oberen Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 gelangt.
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Auf jeweils einem Ende der Stifte 226, 227, 228 sind
Sprengringe 229, 230, 231 angeordnet,
um eine axiale Bewegung des Kurbelarms 224 und der Verbindungsstange 225 zu
beschränken.
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Die Änderungsvorrichtung 219 umfasst
die Steuerwelle 232, die drehbar durch das Lager 214 oberhalb
der Antriebswelle 213 gelagert ist, und den Steuernocken 233,
der an dem Außenumfang
der Steuerwelle 232 befestigt ist, um einen Drehpunkt des
Kipphebels 223 zu bilden.
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Der Steuernocken 233 ist
wie ein Zylinder geformt und hat eine Achse P1 exzentrisch zu einer Achse
P2 der Steuerwelle 232 um einen Betrag a entsprechend einem
dicken Bereich 233a, wie in 19 gezeigt.
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Die Steuerwelle 232 ist
parallel zur Antriebswelle 213 angeordnet und in der Längsrichtung
des Motors, um innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkelbereichs
durch ein elektromagnetisches Stellglied, nicht gezeigt, das an
einem Ende angeordnet ist, gedreht zu werden. Das Stellglied wird
in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal aus einer Steuerung, nicht gezeigt, angetrieben,
um die Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen. Die Steuerung bestimmt die
tatsächlichen
Motorbetriebsbedingungen in Übereinstimmung
mit Erfassungssignalen aus verschiedenen Sensoren, wie einem Kurbelwinkelsensor,
einem Luftmengenmesser und einem Kühlmitteltemperatursensor, um
ein Steuersignal an das Stellglied auszugeben.
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Wenn der Motor mit geringer Geschwindigkeit
und niedriger Belastung arbeitet, wird die Steuerwelle 232 im
Uhrzeigersinn vom Stellglied in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal aus der Steuerung gedreht. Dies bewegt den
dicken Bereich 233a des Steuernockens 233 nach
oben in Bezug auf die Antriebswelle 213, so dass die Achse
P1 des Steuernockens 233 in einer zweiten Drehwinkelposition
gehalten wird, die in der oberen linken Richtung der Achse P2 der
Steuerwelle 232 liegt, wie in 24A bis 24B gezeigt.
Somit wird der Kipphebel 223 nach oben bewegt in Bezug
auf die Antriebswelle 213, so dass der VO-Nocken 217,
dessen Nockennase 221 zwangsweise durch die Verbindungsstange 225 nach
oben gezogen wird, in seiner Gesamtheit gegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird.
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Bezugnehmend auf 24A bis 24B wird ein
Ventilhub L1, welcher sehr klein ist, wie in 24B gezeigt, auf den VO-Nocken 217 und
den Ventilstößel 216 über die
Verbindungsstange 225 übertragen,
wenn die Drehung des Kurbelnockens 215 den ersten Arm 223a des
Kipphebels 223 durch den Kurbelarm 224 nach oben
schiebt.
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Somit hat, bezugnehmend auf 26, bei einem solchen Bereich
mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung, das Einlassventil 212 einen kleineren
Ventilhub und eine verzögerte Öffnungseinstellung,
wie mit der durchbrochenen Linie dargestellt, was zu einer kleinen
Ventilüberlappung
mit dem Auslassventil führt.
Dies ermöglicht
eine verbesserte Kraftstoffnutzung und eine stabile Motordrehung.
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In dem kleinen Ventilhubbereich liegen
die Normalen h1, h2 der Reaktionskräfte F1, F2 der Ventilfeder
nahe der Antriebswelle 213 in Bezug auf die Achse Z2, so
dass Kräfte
f1, f2, die von der Innenumfangsfläche des Lagerlochs 220a des
VO-Nockens 217 auf die Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 wirken, auf den gesamten Bereich eines unteren
Endes 220b der Innenumfangsfläche und eines unteren Endes 213d der
Außenumfangsfläche 213a aufgebracht
werden. Jedoch ist zu diesem Zeitpunkt, aufgrund des kleinen Ventilhubs
des VO-Nockens 217, eine Reaktionskraft der Ventilfeder
klein, wodurch weniger Verschleiß zwischen den unteren Enden 220b, 213d auftritt.
Weiterhin werden die Normalen h1, h2 zu diesem Zeitpunkt nur innerhalb
des Seitenbereichs des Drehpunktes des VO-Nockens 217 bewegt,
was zu einem Erreichen des kleineren Ventilhubs führt.
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Auf der anderen Seite, wenn der Motor
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung arbeitet, wird die
Steuerwelle 232 gegen den Uhrzeigersinn gedreht von dem
Stellglied in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal von der Steuerung. Bezugnehmend auf 25A–25B dreht
somit die Steuerwelle 232 den Steuernocken 233 gegen
den Uhrzeigersinn von der Position, die in 24A–24B gezeigt ist, wodurch
die Achse P1 (dicker Bereich 33a) nach unten bewegt wird.
Dies bewegt den Kipphebel 223 in der Richtung der Antriebswelle 213 oder
nach unten in seiner Gesamtheit, was den zweiten Arm 223b zwingt,
die Nockennase 221 des VO-Nockens 217 nach unten
durch die Verbindungsstange 225 zu schieben, wodurch der
VO-Nocken 217 in seiner Gesamtheit um einen vorbestimmten
Betrag im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Deshalb wird die Kontaktposition
der Nockenstirnfläche 222 des
VO-Nockens 217 in Bezug auf die obere Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 nach
rechts oder auf die Seite der oberen Stirnfläche 222d bewegt, wie
in 25A–25B gezeigt. Somit wird der
Kurbelnocken 215 wie in 25A gezeigt gedreht,
um den ersten Arm 223a des Kipphebels 223 nach
oben durch den Kurbelarm 224 zu schieben, wodurch ein großer Ventilhub
L2 in Bezug auf den Ventilstößel 216 erhalten
wird, wie in 25B gezeigt.
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In einem solchen Bereich mit hoher
Geschwindigkeit und hoher Belastung ist die Nockenhubcharakteristik
größer verglichen
mit dem Bereich mit geringer Geschwindigkeit und niedriger Belastung,
wodurch ein größerer Ventilhub
und eine verbesserte Öffnungseinstellung
und eine verzögerte Schließeinstellung
des Einlassventils 212 erhalten wird, wie von der durchgehenden
Linie in 26 gezeigt.
Dies führt
zu einer Verbesserung der Einlass-Kraftstoffeinfüll-Leistung, wodurch eine volle Motorleistung
sichergestellt wird.
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Bezugnehmend auf 25B, im großen Ventilhubbereich oder dem
Bereich einer großen
Reaktionskraft der Ventilfeder, liegt die Kontaktposition der Nockenstirnfläche 222 in
Bezug auf die obere Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 nahe
der Kante der oberen Stirnfläche 216a in
der Nähe
des maximalen Hubs. Somit liegt die Normale h1 der Reaktionskraft
F2 der Ventilfeder außerhalb
in Bezug auf die Achse Z2, d. h. gegenüber der Antriebswelle 213 in
Bezug auf diese. Deshalb ist der VO-Nocken 217 einem Moment M gegen
den Uhrzeigersinn um eine Achse Z2 in seiner Gesamtheit unterworfen
und wird durch die Last f2 nach unten geschoben. Somit wird die
Belastungswirkrichtung umgekehrt, so dass ein oberes Ende 220c der
Innenumfangsfläche
des Lagerlochs 220a in Gleitkontakt mit einem oberen Ende 213e der
Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 gelangt.
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Dies verhindert, dass das untere
Ende 220b der Innenumfangsfläche des Lagerlochs 220a in Gleitkontakt
mit dem unteren Ende 213d der Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 gelangt, wodurch keine lokale Wärmeerzeugung
und kein Verschleiß der
unteren Enden 220b, 213d auftritt.
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Ferner wird Schmieröl zwischen
die Innenumfangsfläche
des Lagerlochs 220a und die Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 zugeführt,
mit einer verbesserten Schmierleistung der zwei Oberflächen. Weiterhin
wird bei der obigen Lastumkehrung nicht nur eine sog. beschränkte Schmierfilmwirkung
des Schmieröls
erzeugt, welche zu einer Verbesserung in der Belastungsleistung
des Schmieröls
beiträgt,
sondern eine erzwungene Zufuhr desselben zu einem Kontaktbereich
zwischen den zwei Oberflächen,
was eine weitere Verhinderung des Auftretens von Verschleiß zwischen
diesem ermöglicht.
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Weiterhin weist der VO-Nocken 217 einen Schwenkbereich
auf, der durch die Übertragungsvorrichtung 218 begrenzt
ist, insbesondere durch die Verbindungsstange 225, was
die Einschränkung
einer übermäßigen Schwenkbewegung
auch bei hoher Schwenkgeschwindigkeit während hoher Drehgeschwindigkeit
des Motors usw. ermöglicht.
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27 zeigt
die Verbindungsstange 225, geformt wie ein kreisförmiger Bogen
mit einer Innenwölbung
auf der Seite der Antriebswelle 213, und die obere Stirnfläche 216a des
Ventilstößels 216 ist
flach ausgebildet. Die kreisförmige
Ausbildung der Verbindungsstange 225 ermöglicht es
der Normalen h2 der Reaktionskraft F2 der Ventilfeder, außerhalb
in Bezug auf die Achse Z2 beim maximalen Ventilhubbereich des Einlassventils 212 zu
liegen.
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Deshalb erzeugt dies eine Wirkung,
dass das Auftreten von lokalem Verschleiß zwischen der Außenumfangsfläche 213a der
Antriebswelle 213 und der Innenumfangsfläche des
Lagerlochs 220a des VO-Nockens 217 verhindert.
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28 zeigt
den VO-Nocken 217, wie er von einer Lagerwelle 300,
welche ein Bauteil unterschiedlich von der Antriebswelle 213 ist,
gelagert wird. Weiterhin hat die Lagerwelle 300 einen Öldurchgang 301,
der axial ausgebildet ist, und ein Ölloch 302, das radial
ausgebildet ist und von dem ein Ende mit dem Lagerloch 220a des
VO-Nockens 217 in Verbindung steht.
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Die Kraft f2 aus dem VO-Nocken 217 wirkt nicht
auf die Antriebswelle 213, wodurch lokaler Verschleiß der Antriebswelle 213 verhindert
wird, was zu einer verbesserten Lebensdauer derselben führt. Wie
bei der Lagerwelle 300 wird die Verschleißfestigkeit
auf die gleiche Weise verbessert wie beschrieben.
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Im Falle von Motoren mit Anforderungen niedrigen
maximalen Ventilhubs, bezugnehmend auf 9, kann die maximale Ventilhubposition
So geringfügig
versetzt werden auf der Normalendrehseite θ1' in Bezug auf θ1. Ferner kann die Beschränkungsvorrichtung
so konstruiert sein, dass sie eine übermäßige Aufwärtsbewegung des zweiten Arms
des Kipphebels beschränkt.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf eine VVA-Vorrichtung
ohne Veränderungsvorrichtung
anwendbar. Außerdem
ist die vorliegende Erfindung auf ein Auslassventil anwendbar.