DE602005003785T2

DE602005003785T2 - Verstellbarer ventilbetätigungsmechanismus für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE602005003785T2
Application number: DE602005003785T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki c/o TOYOTA JIDOSHA K.K Toyota-shi MIYAZATO; Yuji c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi YOSHIHARA; Fuminori c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi HOSODA; Takahide c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi KOSHIMIZU; Koichi c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi SHIMIZU; Manabu c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi TATENO; Masaaki c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Toyota-shi TANI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: WO2005068793A1; EP1711693A1; US20070163523A1; EP1711693B1; DE602005003785D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, der die Betätigung von Ventilen durch axiales Bewegen einer Steuerwelle mit einem Stellglied im Motor einstellt.
Technischer Hintergrund
Die japanische Patentveröffentlichung 2001-263015 offenbart einen solchen Variablen Ventilbetätigungsmechanismus. In diesem Mechanismus wird eine Steuerwelle mit einem Stellglied axial bewegt, so dass ein Schieberritzel, das mit der Steuerwelle in Eingriff steht, axial bewegt wird. Dementsprechend wird die Ventilbetätigung, wie z. B. der Ventildauerwinkel und der Ventilhub, eingestellt.
Offenbarung der Erfindung
Da die Steuerwelle eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus das Schieberritzel axial bewegt, nimmt ein Bereich der Steuerwelle, der mit dem Schieberritzel in Eingriff steht, eine große Kraft auf. Insbesondere wenn das Schieberritzel in einer Richtung zum Vergrößern des Ventilhubs bewegt wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Eingriffbereich eine große Kraft aufnimmt. Wenn die Steuerwelle eine unzureichende Festigkeit aufweist, kann daher der Eingriffbereich verformt werden. Um eine derartige Verformung zu verhindern, ist eine Steuerwelle aus einem hochfesten Material, wie z. B. einem Material auf Eisenbasis, gefertigt.
In einem Fall jedoch, wo der Zylinderkopf eines Motors aus einem Leichtlegierungsmaterial, wie einer Aluminiumlegierung, gefertigt ist, um das Gewicht des Motors zu reduzieren, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs erheblich größer als der des Materials auf Eisenbasis. Insbesondere ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs etwa zweimal größer als der des Materials auf Eisenbasis. Wenn somit ein Material auf Eisenbasis für die Steuerwelle eines variablen Ventilbetätigungs mechanismus verwendet wird, wird die Position des Eingriffbereichs der Steuerwelle relativ zu dem Zylinderkopf zwischen dem Zeitpunkt, in dem Motor kalt ist, und dem, wenn der Motor aufgewärmt ist, verschoben. Selbst wenn daher das Stellglied den Bewegungsbetrag der Steuerwelle erfasst, um den Bewegungsbetrag der Steuerwelle zu steuern, kann die axiale Verschiebung des Eingriffbereichs aufgrund einer Temperaturveränderung eine exakte Steuerung einer Ventilbetätigung wie z. B. dem Ventilhub behindern.
Wenn die Steuerwelle aus einem Leichtlegierungsmaterial wie einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, d. h. dem gleichen Material des Zylinderkopfs, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle mit dem des Zylinderkopfs identisch, und die Ventilbetätigungssteuerung ist exakt. Da jedoch ein Leichtlegierungsmaterial wie eine Aluminiumlegierung nicht so fest ist wie ein Material auf Eisenbasis, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Eingriffbereich durch eine durch das Schieberritzel ausgeübte Reaktionskraft verformt.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der eine hoch exakte Ventilbetätigungssteuerung ausführt, während die Festigkeit einer Steuerwelle beibehalten wird.
Es erfolgt nun eine Erörterung einer Einrichtung zum Erreichen der vorstehenden Ziele und Vorteile derselben.
Ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor gemäß eine Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen intervenierenden Antriebsmechanismus, eine Steuerwelle und ein Stellglied. Der intervenierende Antriebsmechanismus überträgt eine Antriebskraf von einem in einem Zylinderkopf des Motors angeordneten Nocken an ein Ventil. Die Steuerwelle steht mit einer Ventilbetätigungssteuerung in Eingriff, die in dem intervenierenden Antriebsmechanismus angeordnet ist und die Ventilbetätigungssteuerung in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbe tätigung zu verstellen. Das Stellglied bewegt die Steuerwelle in einer axialen Richtung, um die Ventilbetätigung zu verstellen. Der Mechanismus ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle einen Eingriffbereich aufweist, der mit der Ventilbetätigungssteuerung in Eingriff steht und aus einem hochfesten Material gefertigt ist, wobei ein verbleibender Bereich der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs aus einem Material gefertigt ist, das sich von dem Material des Eingriffbereichs unterscheidet, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs angenähert ist.
Der Eingriffbereich der Steuerwelle ist aus einem hochfesten Material gefertigt, und der verbleibende Bereich mit Ausnahme des Eingriffbereichs ist aus einem Material gefertigt, das sich von dem Material des Eingriffbereichs unterscheidet, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs angenähert ist. Da der Eingriffbereich der Steuerwelle eine hohe Festigkeit aufweist, wird verhindert, dass sich der Eingriffbereich verformt. Der verbleibende Bereich der Steuerwelle ist mit Ausnahme des Eingriffbereichs nicht aus dem gleichen Material wie der Eingriffbereich gefertigt, sondern aus einem anderen Material, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopf angenähert ist. Das heißt, weil die Festigkeit des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs nicht so hoch sein muss wie die Festigkeit des Eingriffbereichs, wird ein Material zum Einstellen des Wärmeausdehnungskoeffizienten der gesamten Steuerwelle und kein Material zum Verbessern der Festigkeit ausgewählt, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs angenähert ist. Selbst wenn sich somit die Umgebungstemperatur ändert, wird die axiale Position des Eingriffbereichs kaum verschoben.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass der Zylinderkopf aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt wird, wobei der Eingriffbereich der Steuerwelle aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist und der verbleibende Bereich der Steuerwelle aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt ist.
Insbesondere wenn der Zylinderkopf aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt ist, ist der Eingriffbereich der Steuerwelle aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt, und der verbleibende Bereich der Steuerwelle ist aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt. Da in diesem Fall der Zylinderkopf und der verbleibende Bereich der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs beide aus einer Leichtlegierung gefertigt sind und identische oder ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs angenähert werden, selbst wenn der Eingriffbereich der Steuerwelle aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass das Leichtlegierungsmaterial ein Aluminiumlegierungsmaterial oder ein Magnesiumlegierungsmaterial ist.
Das Leichtlegierungsmaterial kann ein Aluminiumlegierungsmaterial oder ein Magnesiumlegierungsmaterial sein, und da diese ähnliche oder identische Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs angenähert werden, selbst wenn der Eingriffbereich der Steuerwelle aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist. Dementsprechend ist der variablen Ventilbetätigungsmechanismus in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten bleibt.
Es ist zu bevorzugen, dass der verbleibende Bereich der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs aus dem gleichen Material wie das Material des Zylinderkopfs gefertigt ist.
Der verbleibende Bereich der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs kann aus dem gleichen Material wie das Material des Zylinderkopfs gefertigt sein. Dementsprechend ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs angenähert, selbst wenn der Eingriffbereich aus einem hochfesten Material wie einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist. Dementsprechend ist der variablen Ventilbetätigungsmechanismus in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass das Material und die Länge des Eingriffbereichs und das Material und die Länge des verbleibenden Bereichs des Steuerventils mit Ausnahme des Eingriffbereichs so eingestellt sind, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs identisch ist.
Das Material und die Länge des Eingriffbereichs und das Material und die Länge des verbleibenden Bereichs des Steuerventils können mit Ausnahme des Eingriffbereichs so eingestellt sein, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs identisch ist. Indem die Steuerwelle derart konstruiert ist, dass deren Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem des Zylinderkopfs kompatibel ist, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopf angenähert und im Wesentlichen mit ihm identisch. Dementsprechend ist der variablen Ventilbetätigungsmechanismus in der Lage, eine exaktere Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs größer ist als der des Eingriffbereichs, wobei der intervenierende Antriebsmechanismus einer von einer Mehrzahl von intervenierenden Antriebsmechanismen ist, die jeweils für einen dieser Zylinder bereitgestellt sind, wobei die Steuerwelle allen intervenierenden Antriebsmechanismen gemein ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des verbleibenden Bereichs der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Eingriffbereichs, wobei die Beziehung der Länge des Eingriffbereichs und des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs derart eingestellt ist, dass, zwischen dem benachbarten Paar von intervenierenden Antriebsmechanismen der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle geringer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs, und wobei das Verhältnis der Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zur Länge des Eingriffbereichs zwischen einem jeweiligen Paar von intervenierenden Antriebsmechanismen allmählich mit der Vergrößerung der Entfernung des Stellglied zu dem Paar zunimmt.
Das für den verbleibenden Bereich mit Ausnahme des Eingriffbereichs verwendete Material wird für einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt, und daher kann es in einigen Fällen aufgrund einer erwarteten Verringerung der Festigkeit bei einem erwarteten Kostenanstieg nicht verlängert werden. Daher ist, es anstatt den Wärmeausdehnungskoeffizienten einzustellen, um eine axiale Verschiebung des Eingriffbereichs im Wesentlichen oder vollständig aufzuheben, von Vorteil, einen zulässigen Bereich einer axialen Verschiebung einzustellen und die Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zu minimieren, um die Festigkeit zu verbessern und Kosten zu senken.
In Abschnitten, die sich näher am Stellglied befinden, bewirkt jedoch eine Verkürzung des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs, dass sich eine axiale Verschiebung des Eingriffbereichs verstärkt, während sich die Entfernung vom Stellglied vergrößert. Wenn daher das Verhältnis der Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zum Eingriffbereich identisch ist, selbst wenn sich die Entfernung vom Stellglied vergrößert, kann die axiale Verschiebung des Eingriffbereichs den zulässigen Bereich überschreiten.
In der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis der Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zur Länge des Eingriffbereichs allmählich vergrößert, während die Entfernung vom Stellglied zunimmt. Dadurch wird verhindert, dass ein jeweiliger Eingriffbereich über den zulässigen Bereich hinaus verschoben wird. Zudem wird verhindert, dass sich die Festigkeit der Steuerwelle verschlechtert oder die Kosten für die Steuerwelle ansteigen.
Es ist zu bevorzugen, dass die intervenierenden Antriebsmechanismen im Wesentlichen in einem konstanten Intervall angeordnet sind und dass die Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zwischen einem jeweiligen Paar von intervenierenden Antriebsmechanismen mit der Vergrößerung der Entfernung vom Stellglied zu dem Paar zunimmt.
Wenn die intervenierenden Antriebsmechanismen in einem konstanten Intervall angeordnet sind, wird die Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs so eingestellt, dass sie sich bei zunehmender Entfernung des Stellglied zum Paar vergrößert. Dementsprechend wird verhindert, dass die axiale Verschiebung aller Eingriffbereiche den zulässigen Bereich überschreitet. Zudem wird verhindert, dass sich die Festigkeit der Steuerwelle verschlechtert und die Kosten für die Steuerwelle ansteigen.
Es ist zu bevorzugen, dass die Eingriffbereiche der Steuerwelle und die verbleibenden Bereiche der Steuerwelle mit Ausnahme der Eingriffbereiche separat ausgebildet und entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet werden, während sie mit einander in Kontakt gebracht werden, um die Steuerwelle auszubilden, und dass das Stellglied an einem Ende der Steuerwelle angeordnet wird und eine Spanneinrichtung am anderen Ende der Steuerwelle angeordnet wird, um die Steuerwelle zum Stellglied hin zu spannen.
Die Eingriffbereiche der Steuerwelle und die verbleibenden Bereiche mit Ausnahme des Eingriffbereiche müssen nicht einstückig ausgebildet sein, sondern können separat ausgebildet und zwischen dem Stellglied und der Spanneinrichtung positioniert sein. Dadurch wird ermöglicht, dass die Steuerwelle axial bewegt werden kann, während sich die Eingriffbereiche und die verbleibenden Bereiche mit Ausnahme der Eingriffbereiche in einem kontaktierenden Zustand befinden, wenn das Stellglied betätigt wird. Da die Eingriffbereiche und die verbleibenden Bereiche mit Ausnahme der Eingriffbereiche, die aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, verbunden werden müssen, wird dadurch die Herstellung der Steuerwelle vereinfacht.
Es ist zu bevorzugen, die Kontinuität des Materials des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs entlang der axialen Richtung der Steuerwelle beizubehalten.
Auf diese Weise wird das Material des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs entlang der axialen Richtung der Steuerwelle kontinuierlich angeordnet. Das heißt, dass das Material des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs in der axialen Richtung nicht durch den Eingriffbereich, der aus einem anderen Material gefertigt ist, getrennt wird. In der axialen Richtung dominiert daher in der Steuerwelle der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs. Selbst wenn daher der Wärmeausdehnungskoeffizient des Eingriffbereichs nicht berücksichtigt wird und nur die Festigkeit des Eingriffbereichs berücksichtigt wird, wird der Wärmeausdehnungskoeffizient entlang der Achse der Steuerwelle kaum beeinflusst.
Daher wird ein hochfestes Material für den Eingriffbereich ausgewählt und ein Material mit im Wesentlichen dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie dem des Zylinderkopfs für den verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs ausgewählt. Dementsprechend ist es, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird, äußerst einfach, eine Steuerwelle mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten auszubilden, der dem des Zylinderkopfs äußerst nahe oder mit ihm identisch ist.
Es ist zu bevorzugen, dass der verbleibende Bereich mit Ausnahme des Eingriffbereichs einstückig ausgebildet wird und dass der Eingriffbereich in den verbleibenden Bereich eingegraben und durch ihn getragen wird.
Auf diese Weise wird der verbleibende Bereich mit Ausnahme des Eingriffbereichs einstückig ausgebildet, und der Eingriffbereich ist in den verbleibenden Bereich eingegraben und unterstützt. Somit dominiert der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs in der axialen Richtung der Steuerwelle.
Es ist zu bevorzugen, dass der Eingriffbereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels einer Steuernadel in Eingriff steht, und dass der Eingriffbereich um die Steuernadel herum in der Steuerwelle angeordnet ist, um die Steuernadel zu lagern.
Da der Eingriffbereich nur um die Steuernadel herum angeordnet ist, um die Steuernadel zu lagern, ist der Bereich auf der Steuerwelle, der durch den Eingriffbereich besetzt ist, auf ein bestimmtes Maß begrenzt.
In der axialen Richtung der Steuerwelle kann daher der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs ohne Weiteres dominant ausgeführt sein.
Es ist zu bevorzugen, dass die Ventilbetätigungssteuerung mit einer Steuernadel, der durch den Eingriffbereich gelagert wird, in Eingriff steht und sich bewegt, während die Steuerwelle sich in der axialen Richtung bewegt, und dass der intervenierende Antriebsmechanismus einen Eingabebereich und einen Ausgabebereich aufweist, wobei der Eingabebereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels eines ersten Keilprofilmechanismus in Eingriff steht, um eine Ventilantriebskraft vom Nocken aufzunehmen, und die Ventilantriebskraft auf die Ventilbetätigungssteuerung überträgt, wobei der Abgabebereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels eines zweiten Keilprofilmechanismus in Eingriff steht, um die Ventilantriebskraft von der Ventilbetätigungssteuerung aufzunehmen, und die Ventilantriebskraft an das Ventil überträgt, und wobei der Steigungswinkel des ersten Keilmechanismus sich vom Steigungswinkel des zweiten Keilmechanismus unterscheidet, so dass, während die Steuerwelle sich axial bewegt, die relativen Positionen des Eingabebereichs und des Abgabebereichs geändert werden und die Ventilbetätigung verstellt wird.
Der intervenierende Antriebsmechanismus kann wie vorstehend beschrieben konfiguriert sein, und die Ventilbetätigung kann durch Ansteuern der Steuerwelle verstellt werden. Im variablen Ventilbetätigungsmechanismus mit einem derartigen intervenierenden Antriebsmechanismus ist die Steuerwelle mit der vorstehend beschriebenen Struktur in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, der eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, beinhaltet gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung intervenierende Antriebsmechanismen, die jeweils für einen der Zylinderköpfe bereitgestellt sind, eine Steuerwelle und ein Stellglied. Jeder intervenierende Antriebsmechanismus überträgt eine Antriebskraft von einem der Nocken, die in einem Zylinderkopf des Motors bereitgestellt sind, an ein Ventil. Die Steuerwelle steht mit einer Ventilbetätigungssteuerung in Eingriff, die in einem jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus bereitgestellt ist, und bewegt die Ventilbetätigungssteuerungen in einer axialen Richtung, um die Ventilbetätigung einzustellen. Das Stellglied bewegt die Steuerwelle in einer axialen Richtung, um die Ventilbetätigung einzustellen. Der Mechanismus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspiel eines jeweiligen Ventils durch eine Ventilspieleinstellungsvorrichtung verstellt wird, wobei die Auslaufeigenschaften der Ventilspieleinstellungsvorrichtungen bei den Zylindern unterschiedlich eingestellt sind, um eine Schwankung der Ventilbetätigung bei den Zylindern aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf in Bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus zu unterdrücken.
Jede Ventilspieleinstellungsvorrichtung weist eine Auslaufeigenschaft auf, unter der eine Eigenschaft zu verstehen ist, bei der beim Aufnehmen einer bestimmten Last die Ventilspieleinstellungsvorrichtung aufgrund eines Auslaufen von Öl abwärts bewegt wird. Wenn die Auslaufmenge gering ist, sind der Ventildauerwinkel und -hub, die dem Ventilbetätigungsbetrag entsprechen, der von den intervenierende Antriebsmechanismen übertragen wird, groß. Mit der Zunahme der Auslaufeigenschaftsbetrags werden der Ventildauerwinkel und -hub für den gleichen Ventilbetätigungswert reduziert.
Das Ansprechvermögen auf die Ventilbetätigungsänderungen aufgrund der Auslaufeigenschaften ist auf die Viskosität des Hydrauliköls bezogen. Das heißt, dass, wenn die Viskosität des Hydrauliköls hoch ist, die Menge des auslaufenden Öls reduziert ist, wodurch das Ansprechvermögen der Ventilbetätigung sich aufgrund der Auslaufeigenschaften verändert. Das heißt, dass selbst wenn die Auslaufeigenschaften bei den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen deutlich variieren, eine hohe Viskosität des Hydrauliköls verhindert, dass die Differenz in den Auslaufeigenschaften die Ventilbetätigung variiert. Zudem erlaubt eine geringe Viskosität des Hydrauliköls, dass die Differenz in den Auslaufeigenschaften die Ventilbetätigung um ein höheres Maß variiert.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Auslaufeigenschaften zwischen den Zylindern variiert, um eine Schwankung der Ventilbetätigung aufgrund der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle und des Zylinderkopfs in Bezug auf die intervenierenden Antriebsmechanismen zu unterdrücken, die jeweils für einen der Zylinder vorgesehen sind. Somit führen die Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht zu Problemen, wenn der Motor aufgewärmt ist.
Wenn ferner der Motor kalt ist, d. h., wenn keine Variation in der Ventilbetätigung aufgrund von Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, weist das Hydrauliköl eine hohe Viskosität aufgrund einer geringen Temperatur auf. Selbst wenn daher die Auslaufeigenschaften zwischen den Zylinder variieren, wird die Ventilbetätigung durch die Differenzen der Auslaufeigenschaften kaum variiert.
Selbst wenn daher die Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf unterschiedlich sind, wird verhindert, dass die Ventilbetätigung über dem gesamten Temperaturbereich des Motors variiert wird.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass durch Erzeugen der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten, der Auslaufeigenschaftswert der Ventilspieleinstellungsvorrichtung, die für einen Zylinder vorgesehen ist, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ erhöht ist, größer eingestellt werden soll als die Auslaufeigenschaft eines Zylinders, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur verhältnismäßig verringert wird.
Insbesondere durch Bereitstellen einer Ventilspieleinstellungsvorrichtung mit einer Auslaufeigenschaft für einen jeweiligen Zylinder, wird verhindert, dass eine Differenz in der Auslaufeigenschaft die Ventilbetätigung beeinflusst, wenn der Motor kalt ist. Wenn außerdem der Motor aufgewärmt ist, wird durch eine Differenz in der Auslaufeigenschaft ermöglicht, dass die Zylinder die gleiche Auslaufeigenschaft aufweisen.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, der eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, beinhaltet gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung intervenierende Antriebsmechanismen, die jeweils für einen der Zylinder bereitgestellt sind, eine Steuerwelle und ein Stellglied. Ein jeder intervenierende Antriebsmechanismus überträgt eine Antriebskraft von einem der Nocken, die in einem Zylinderkopf des Motors vorgesehen sind, an ein Ventil. Die Steuerwelle steht mit einer Ventilbetätigungssteuerung in Eingriff, die in einem jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus vorgesehen ist, und bewegt die Ventilbetätigungssteuerungen in einer axialen Richtung, um die Ventilbetätigung einzustellen. Das Stellglied bewegt die Steuerwelle in einer axialen Richtung, um die Ventilbetätigung einzustellen. Der variablen Ventilbetätigungsmechanismus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspiel eines jeweiligen Ventils durch eine Ventilspieleinstellungsvorrichtung eingestellt wird, wobei der Druck des Öls, das den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen zugeführt wird, für einen jeweiligen Zylinder gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors einzeln eingestellt wird, um eine Variation der Ventilbetätigung zwischen den Zylindern aufgrund einer Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf in Bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus zu unterdrücken.
Eine Erhöhung des Drucks von Öl, das den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen zugeführt wird, verringert die Auslaufmenge. Dementsprechend wird die Ventilbetätigung erhöht. Die Verringerung des zugeführten Öldrucks erhöht die Auslaufmenge. Die Ventilbetätigung wird dementsprechend reduziert. Somit wird durch unabhängiges Einstellen des Drucks des Öls, das den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen für einen jeweiligen Zylinder gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors zugeführt wird, eine Variation der Ventilbetätigung zwischen den Zylindern aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf in Bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten der intervenierende Antriebsmechanismen, die jeweils für einen der Zylinder bereitgestellt sind, über dem gesamten Temperaturbereich des Motors unterdrückt.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
Es ist zu bevorzugen, dass gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors der Druck des Öls, der der Ventilspieleinstellungsvorrichtung zugeführt wird, die für einen Zylinder bereitgestellt ist, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ erhöht ist, kleiner eingestellt wird als der Druck des Öls, das einem Zylinder zugeführt wird, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ verringert ist.
Insbesondere wird durch Einstellen des Drucks des Öls, das den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen zugeführt wird, die jeweils für einen der Zylinder bereitgestellt sind, eine Variation der Ventilbetätigungswerte zwischen den Zylindern, d. h. eine Variation der Ventildauerwinkel und -hübe, sowohl in einem niedrigen Temperaturzustand als auch einem hohen Temperaturzustand unterdrückt.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung nicht in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle beibehalten wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Querschnittansicht, die einen Motor und einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine Draufsicht, die den Motor darstellt, der in 1 gezeigt ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen intervenierenden Antriebsmechanismus darstellt, der in dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus verwendet wird, der in 1 gezeigt ist.
4(A) und 4(B) sind perspektivische Ansichten, mit einem weg geschnittenen Teil, die die intervenierende Antriebsmechanismen darstellen, die in 3 gezeigt sind;
5 ist eine explodierte perspektivische Ansicht, die den intervenierende Antriebsmechanismus darstellt, der in 3 gezeigt ist.
6(A) und 6(B) sind perspektivische Ansichten, mit einem weg geschnittenen Teil, die einen äußeren Bereich des intervenierende Antriebsmechanismus, der in 3 gezeigt ist, darstellt;
7(A), 7(B) und 7(C) sind Diagramme, die ein Schieberritzel darstellen, das in dem intervenierende Antriebsmechanismus bereitgestellt ist, der in 3 gezeigt ist;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schieberritzel darstellt, das in 7(A) bis 7(C) gezeigt ist;
9 ist eine entlang der Achse erstellte, perspektivische Querschnittansicht, die das Schieberritzel darstellt, das in 7(A) bis 7(C) gezeigt ist;
10(A), 10(B) u. 10(C) sind perspektivische Ansichten, die ein Tragrohr und eine Steuerwelle darstellen, die in dem Schieberritzel angeordnet ist, das in 7(A) bis 7(C) gezeigt ist.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die die gesamte Steuerwelle darstellt, die in 10(A) bis 10(C) gezeigt ist;
12 ist eine perspektivische Ansicht, bei ein Teil weg geschnitten wurde, die den intervenierenden Antriebsmechanismus, der in 3 gezeigt ist, darstellt;
13(A) und 13(B) sind Diagramme, die einen Betrieb des intervenierenden Antriebsmechanismus darstellen, der in 3 gezeigt ist;
14(A) und 14(B) sind Diagramme, die einen Betrieb des intervenierende Antriebsmechanismus darstellen, der in 3 gezeigt ist;
15 ist eine Querschnittansicht, die einen belasteten Zustand des intervenierende Antriebsmechanismus, der in 3 gezeigt ist, während des Betriebs darstellt;
16 ist ein Diagramm, das eine Steuerwelle gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
17 ist ein Graph, der eine Einstellung der Länge der Steuerwelle darstellt, die in 16 gezeigt ist.
18(A) und 18(B) sind Diagramme, die eine Steuerwelle gemäß einer dritten Ausführungsform darstellen;
19 ist eine Querschnittansicht, die die Steuerwelle gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
20 ist ein Diagramm, das eine Steuerwelle gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
22 ist ein Graph, der Auslaufeigenschaften der Ventilspieleinstellungsvorrichtungen gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
23(A) und 23(B) sind Graphen, die die Vergrößerungsbeträge des Ventildauerwinkels und des Ventilhubs aufgrund von Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Verkleinerungsbeträge des Ventildauerwinkels und des Ventilhubs aufgrund eines Auslaufens, während der Motor kalt, gemäß einer vierten Ausführungsform darstellen;
24 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Einstellungsbetrag durch ein Schiebestellglied in einem jeweiligen Zylinder und dem Ventildauerwinkel und einem Hub, während der Motor kalt ist, gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
25(A) und 25(B) sind Graphen, die Vergrößerungsbeträge des Ventildauerwinkels und des Ventilhubs aufgrund von Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizient und Verkleinerungsbeträge des Ventildauerwinkels und des Ventilhubs aufgrund eines Auslaufens nach dem Aufwärmen des Motors gemäß der vierten Ausführungsform darstellen;
26 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Einstellungsbetrag durch das Schiebestellglied in einem jeweiligen Zylinder und dem Ventildauerwinkel und -hub nach dem Aufwärmen des Motors gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
27 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Einstellungsbetrag durch ein Schiebestellglied in einem jeweiligen Zylinder und einem Ventildauerwinkel und -hub nach dem Aufwärmen des Motors gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt;
28 ist eine perspektivische Ansicht, die einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß der fünften Ausführungsform darstellt;
29 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Verkleinerungsbetrag des Ventildauerwinkels und Ventilhubs aufgrund von hydraulischen Drücken und eines Auslaufens in den Ventilspieleinstellungsvorrichtungen gemäß der fünften Ausführungsform darstellt;
30 ist ein Kennfeld zum Steuern des hydraulischen Drucks gemäß der fünften Ausführungsform;
31 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Steuerwelle gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt;
32 ist ein Graph, der Veränderungen in den Verhältnissen der Verbindungswellen und den axialen Verschiebungen gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt;
33 ist ein Diagramm, bei dem ein Teil weg geschnitten ist, das eine Steuerwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
BEST ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
[Erste Ausführungsform]
1 stellt die Konfiguration eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor dar, bei dem es sich in dieser Ausführungsform um einen Benzinmotor 2 (der nachstehend einfach als ein Motor bezeichnet wird) handelt. 1 ist eine vertikale Querschnittansicht an einem Zylinder. 2 ist eine Draufsicht, die hauptsächlich den oberen Bereich des Motors 2 darstellt.
Der Motor 2 ist an einem Fahrzeug angebracht, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Motor 2 weist einen Zylinderblock 4, Kolben 6 und einen Zylinderkopf 8 auf, der auf dem Zylinderblock 4 angeordnet ist. Der Zylinderblock 4, die Kolben 6 und der Zylinderkopf 8 des Motors 2 sind aus einem Leichtlegierungsmetall gefertigt, bei dem es sich um ein Aluminiumlegierungsmaterial handelt.
Der Zylinderblock 4 weist Zylinder 2a auf, deren Anzahl in dieser Ausführungsform vier beträgt. In jedem Zylinder 2a ist ein Verbrennungsraum 10 durch den Zylinderblock 4, den zugeordneten Kolben 6 und den Zylinderkopf 8 definiert. Zwei Einlass ventile 12 und zwei Auslassventile 16 sind in einem jeweiligen Verbrennungsraum 10 angeordnet. Die Einlassventile 12 öffnen und schließen die Einlasskanäle 14, und die Auslassventile 16 öffnen und schließen die Auslasskanäle 18.
Die Einlassventile 14 eines jeweiligen Zylinders 2a sind mit einem Ausgleichbehälter durch eine in einem Ansaugkrümmer ausgebildeten Saugleitung verbunden. Luft wird den Zylindern 2a vom Ausgleichbehälter durch eine Luftreinigungseinrichtung und die Einlasskanäle 14 zugeführt. Ein Kraftstoffeinspritzventil ist in einer jeweiligen Einlassleitung bereitgestellt, um einen Kraftstoff in Richtung der Einlasskanäle 14 eines jeweiligen Zylinders 2a einzuspritzen. In dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewendet, wobei ein Kraftstoff in einen Abschnitt strom- auf der Einlassventile 12 eingespritzt wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf einen Innenzylinder-Kraftstoffeinspritzungs-Benzinmotor angewendet werden, bei dem ein Kraftstoff direkt in einen jeweiligen Verbrennungsraum 10 eingespritzt wird.
Da in dieser Ausführungsform die Ansaugluftmenge durch Ändern des Ventilhubs der Einlassventile 12 eingestellt wird, ist keine Drosselklappe in einem Abschnitt der Saugleitung stromauf des Ausgleichbehälters angeordnet. Es kann jedoch eine Hilfs-Drosselklappe bereitgestellt werden. In einem Fall, in dem ein solches Hilfs-Ventil bereitgestellt ist, wird die Hilfs-Drosselklappe vollständig geöffnet, wenn der Motor 2 angelassen wird, und vollständig geschlossen, wenn der Motor 2 gestoppt wird. Wenn beispielsweise ein intervenierender Antriebsmechanismus 120 (der nachstehend beschrieben wird) nicht funktioniert, wird der Öffnungsgrad der Hilfs-Drosselklappe eingestellt, um die Saugluftmenge einzustellen.
Die intervenierenden Antriebsmechanismen 120 und ein Rollenkipphebel 52 sind in dem Zylinderkopf 8 angeordnet. Eine Einlass-Nockenwelle 45 weist Einlassnocken 45a auf, die jeweils einem der Zylinder 2a entsprechen. Ein jeweiliges Paar der Einlassventile 12 wird durch eine Ventilantriebskraft angehoben, die an die Einlassventile 12 von dem entsprechenden Einlassnocken 45a durch den intervenierenden Antriebsmechanismus 120 und die entsprechenden Rollenkipphebel 52 übertragen wird.
Bei der Übertragung der Ventilansteuerungskraft wird eine Steuerwelle 132 durch das Gleichgewicht zwischen Kräften, die durch ein Schiebestellglied 100 und einen Spannmechanismus 102 ausgeübt werden, axial bewegt. Dementsprechend wird der Kraftübertragungszustand der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 eingestellt, um den Ventilhub zu variieren. Die Einlassnockenwelle 45 ist durch eine Kurbelwelle 49 des Motors 2 mit einem Zeitsteuerungskettenrad (bei dem es sich alternativ um ein Zeitsteuerungszahnrad und ein Zeitsteuerungs-Riemenrad handeln kann), das an einem Ende eines Zeitsteuerungskettenrads bereitgestellt ist, verbunden und wird durch dieselbe gedreht.
Eine Auslassnockenwelle 46 ist vorgesehen, die durch eine Drehung des Motors 2 gedreht werden soll. Die Auslassnockenwelle 46 weist Auslassnocken 46a auf. Die Auslassventile 16 eines jeweiligen Zylinders 2a werden mit einem bestimmten Ventilhub durch die entsprechenden Auslassnocken 46a mittels Rollenkipphebeln 54 geöffnet und geschlossen. Die Auslasskanäle 18 eines jeweiligen Zylinders 2a sind mit einem Auspuffkrümmer verbunden, so dass ein Abgas durch einen Katalysator nach außen emittiert wird.
Eine elektronische Steuerungseinheit (die nachstehend als ECU bezeichnet wird) 60 ist mit einem digitalen Computer als vorherrschendes Bauteil konstruiert, und beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), verschiedene Treiberschaltkreise, einen Eingangsport und einen Ausgangsport, die durch einen bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind. Durch den Eingangsport empfängt die ECU 60 Signale, die einen Beschleunigungsverstellgrad ACCP, eine Motordrehgeschwindigkeit NE, eine Saugluftmenge GA, eine Motorkühlmitteltemperatur THW, ein Kraftstoff-Luftverhältnis AF und einen Referenzkurbelwinkel G2 darstellen.
Ferner beinhaltet das Schiebestellglied 100 in dieser Ausführungsform eine Kugelgewindetriebwelle 100e. Die axiale Position der Kugelgewindetriebwelle 100e wird durch einen Wellenpositionssensor 100d erfasst wird. Die ECU 60 empfängt ein Wel lenpositionssignal SL, das die axiale Position der Kugelgewindetriebwelle 100e darstellt, vom Wellenpositionssensor 100d.
Der Ausgangsport der ECU 60 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen durch die Treiberschaltkreise verbunden. Gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 2 steuert die ECU 60 die Kraftstoffeinspritzventile, so dass sie sich öffnen, wodurch die Kraftstoffeinspritz-Zeitsteuerung und eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung ausgeführt werden. Die ECU 60 führt zudem andere Steuerungsverfahren aus wie eine Zündzeitsteuerung.
In dieser Ausführungsform sendet die ECU 60 ein Ansteuerungssignal Ds an einen Schiebestellglied-Treiberschaltkreis 62, wodurch die axiale Position der Steuerwelle 132 durch das Schiebestellglied 100 eingestellt wird. Auf diese Weise steuert die ECU 60 den Ventilhub der Einlassventile 12 auf einen Sollwert.
Das Schiebestellglied 100 beinhaltet einen Elektromotor 100a, einen Zahnradbereich 100b und einen Kugelgewindetriebsbereich 100c. Die Drehrichtung und der Drehbetrag des Elektromotors 100a werden durch Elektrizität von dem Stellglied-Treiberschaltkreis 62 eingestellt. Die Drehung wird durch den Zahnradbereich 100b reduziert und an den Kugelgewindetriebsbereich 100c übertragen. Dementsprechend wird die Kugelgewindetriebswelle 100e, die eine axiale Kraft an die Steuerwelle 132 überträgt, in einer axialen Richtung entsprechend der Drehrichtung des Elektromotors 100a um einen Betrag entsprechend dem Drehbetrag des Elektromotors 100a bewegt.
Die ECU 60 stellt die Drehrichtung und den Drehbetrag des Elektromotor 100a mit den Ansteuerungssignal Ds derart an, dass die axiale Position der Kugelgewindetriebswelle 100e, die durch den Wellenpositionssensor 100d erfasst wird, einem Soll-Ventilhub entspricht, der gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 2 eingestellt wird. Dementsprechend wird die Saugluftmenge eingestellt.
Es erfolgt nun eine Beschreibung der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 unter Bezugnahme auf die 3 bis 6.
Ein jeweiliger intervenierender Antriebsmechanismus 120 beinhaltet einen Eingabebereich 122, der in der Mitte angeordnet ist, einen ersten Kippnocken 124, der an einem Ende des Eingangsbereichs 122 angeordnet ist, einen zweiten Kippnocken 126, der an dem anderen Ende des Eingangsbereichs 122 angeordnet ist, und ein Schieberritzel 128, das innen angeordnet ist.
Der Eingabebereich 122 beinhaltet ein Gehäuse 122a, in dem ein sich axial erstreckender Raum definiert ist. Ein schraubelinienförmiges Keilprofil 122b auf der rechten Seite ist an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 122a ausgebildet. Die beiden parallelen Arme 122c, 122d stehen von der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 122a ab. Eine Welle 122e erstreckt sich parallel zur Achse des Gehäuses 122a zwischen distalen Bereichen der Arme 122c, 122d. Eine Rolle 122f ist drehbar an der Welle 122e angebracht. Wie in 1 gezeigt ist, wird eine Kraft einer Feder 122g auf die Arme 122c, 122d des Gehäuses 122a einer jeweiligen Rolle 122f ausgeübt. Dadurch wird bewirkt, dass die Walze 122f den entsprechenden Einlassnocken 45a konstant kontaktiert. Eine jeweilige Feder 122g ist zwischen einem der Eingabebereiche 122 und dem Zylinderkopf 8 oder zwischen einem der Eingabebereiche 122 und einem Tragrohr 130 angeordnet.
Ein erster Kippnocken 124 beinhaltet ein Gehäuse 124a, in dem ein sich axial erstreckender Raum definiert ist. Ein schraubenlinienförmiges Keilprofil 124b auf der linken Seite ist an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 124a ausgebildet. Ein Ende des Gehäuses 124a ist mit einem ringförmigen Lagerbereich 124c bedeckt. Eine kleine Öffnung ist in der Mitte des Lagerbereichs 124c ausgebildet. Ein im Wesentlichen dreieckiger Vorsprung 124d steht von der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 124a ab. Der Vorsprung 124d bildet eine Nockenoberfläche 124e mit einer konkav ausgebildeten Seite aus.
Der zweite Kippnocken 126 beinhaltet ein Gehäuse 126a, in dem ein sich axial erstreckender Raum definiert ist. Ein schraubenlinienförmiges Keilprofil 126b auf der linken Seite ist in der inneren Umfangsoberfläche des Innenraums ausgebildet. Ein Ende des Gehäuses 126a ist mit einem ringförmigen Lagerbereich 126c bedeckt. Eine kleine Öffnung ist in der Mitte des Lagerbereichs 126c ausgebildet. Ein im Wesentlichen dreieckiger Vorsprung 126d steht von der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 126a ab. Der Vorsprung 126d bildet eine Nockenoberfläche 126e mit einer konkav ausgebildeten Seite aus.
Wie in 5 gezeigt ist, sind ein erster und ein zweiter Kippnocken 124, 126 koaxial auf den Seiten des Eingabebereichs 122 vorgesehen, um den Eingabebereiche 122 mit den Lagerbereichen 124c, 126c, die an den äußeren Enden angeordnet sind, zu kontaktieren. Der erste Kippnocken 124, der zweite Kippnocken 126 und der Eingabebereich 122 bilden einen Zylinder mit einem Innenraum aus.
In dem durch einen jeweiligen Eingabebereich 122 und die entsprechenden beiden Kippnocken 124, 125 definierten Innenraum ist eines der Schieberritzel 128 angeordnet, die in 7 bis 9 gezeigt sind.
Ein jeweiliges Schieberritzel 128 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist ein schraubenlinienförmiges Antriebs-Keilprofil 182a der rechten Seite auf, das in einem mittleren Abschnitt der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet ist. Ein erstes schraubenlinienförmiges Abtriebs-Keilprofil 128c auf der linken Seite ist an einem Ende des Schieberritzels 128 ausgebildet. Das erste schraubenlinienförmige Abtriebs-Keilprofil 128c ist vom schraubenlinienförmigen Antriebs-Keilwellenprofil 128a mit einem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Bereich 128b dazwischen beabstandet. Auf der in Bezug auf das erste schraubenlinienförmige Abtriebs-Keilprofil 128c gegenüberliegenden Seite ist ein zweites schraubenlinienförmiges Abtriebs-Keilprofil 128e auf der linken Seite ausgebildet. Das zweite schraubenlinienförmige Abtriebs-Keilprofil 128a ist von dem schraubenlinienförmigen Antriebs-Keilprofil 128a durch einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Bereich 128d dazwischen beabstandet. Die äußeren Durchmesser der schraubenlinienförmigen Abtriebs-Keilprofile 128c, 128e sind kleiner als der äußere Durchmesser des schraubenlinienförmigen Antriebs-Keilprofils 128a.
Ein axiales Durchgangsloch 128f ist in dem Schieberritzel 128 ausgebildet. Eine umlaufende Rille 128g ist an der Innenumfangsoberfläche des Durchgangsloch 128f an einer Position entsprechend dem schraubenlinienförmigen Antriebs-Keilprofil 128a ausgebildet. Eine Nadeleinfügeöffnung 128h ist in der umlaufenden Rille 128g ausgebildet. Das Nadeleinfügeöffnung 128h erstreckt sich radial und steht mit der Außenseite in Verbindung.
Das Tragrohr 130, das in 10(A) teilweise dargestellt ist, ist im Durchgangsloch 128f eines jeweiligen Schieberritzels 128 vorgesehen. Die Leitung 130 ist in der Umfangsrichtung verschiebbar. Wie in 2 gezeigt ist, wird das Tragrohr 130 von allen intervenierende Antriebsmechanismen 120 gemeinsam verwendet. Elliptische Löcher 130a, die in der axialen Richtung länglich ausgebildet sind, sind in der Tragrohr 130 ausgebildet. Ein jeweiliges elliptisches Loch 130a entspricht einem der intervenierende Antriebsmechanismen 120.
Die Steuerwelle 132, die in 10(B) gezeigt ist, ist in dem Tragrohr 130 vorgesehen, wie in 10(C) gezeigt. Die Steuerwelle 132 ist entlang der axialen Richtung verschiebbar. Wie in 11 gezeigt ist, beinhaltet die Steuerwelle 132 vier Eingriffbereiche 132c und vier Verbindungswellen 132d. Die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d sind separat ausgebildet und sind in dem Tragrohr 130 abwechselnd angeordnet, wobei deren Enden einander kontaktieren, um die Steuerwelle 132 auszubilden.
Die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d weisen den gleichen Durchmesser auf, doch die Eingriffbereiche 132c sind kürzer als die Verbindungswellen 132d. Die Eingriffbereiche 132c sind aus einem hochfesten Material gefertigt. Die Eingriffbereiche 132c sind beispielsweise aus einem Material auf Eisenbasis, wie z. B. Gussstahl oder Gusseisen, gefertigt. Die Verbindungswellen 132d sind aus einem Aluminiumlegierungsmaterial wie der Zylinderkopf 8 gefertigt.
Jede Verbindungswelle 132d ist aus einem Stab mit einem kreisförmigen Querschnitt gebildet. Ein jeweiliger Eingriffbereich 132c weist eine Tragöffnung 132b auf, die sich in der radialen Richtung erstreckt, wie in 10(B) gezeigt ist. Der proximale Bereich einer Steuernadel 132a wird in eine jeweilige Tragöffnung 132b eingefügt, so dass die Steuernadel 132a in einer radialen Richtung herausragt. Wie die Eingriffbereiche 132c sind die Steuernadeln 132a aus einem hochfesten Material gefertigt. Die Steuernadeln 132a sind beispielsweise aus einem Material auf Eisenbasis, wie z. B. Gussstahl oder Gusseisen, gefertigt.
Wenn die Steuerwelle 132 in dem Tragrohr 130 angeordnet wird, erstreckt sich das distale Ende einer jeweiligen Steuernadel 132a durch eine der elliptischen Öffnungen 130a, die in dem Tragrohr 130 ausgebildet sind. Wie in 12 gezeigt ist, passt die Steuernadel 132a in die umlaufende Rille 128g, die in dem entsprechenden Schieberritzel 128 ausgebildet ist.
Wie in 11 gezeigt ist, nimmt die Verbindungswelle 132d am rechten Ende der Steuerwelle 132 eine axiale Kraft von der Kugelgewindetriebwelle 100e des Schiebestellglieds 100 auf. Der Eingriffbereich 132c am linken Ende der Steuerwelle 132 wird hin zum Schiebestellglied 100 durch eine Feder 102a, die im Spannmechanismus 102 (2) angeordnet ist, durch eine Hilfswelle 133 und eine Presswelle 102, die auf einem Federsitz 102b angeordnet ist, gespannt.
Wenn eine Kraft zum Ansteuern der Einlassnocken 45a übertragen wird, üben die vier intervenierenden Antriebsmechanismen 120 eine axiale Kraft auf die Steuerwelle 132 hin zu dem Spannmechanismus 102 durch die Steuernadeln 132a mittels dem inneren Keilprofilmechanismus aus. Die Kraft der Feder 102a ist etwas größer als die axiale Kraft, die durch die vier intervenierenden Antriebsmechanismen 120 erzeugt wird.
Wenn daher die gesamte Steuerwelle 132 hin zu dem Spannmechanismus 102 (in einer Richtung, die durch einen Pfeil L angezeigt ist) bewegt wird, bewegt das Schiebestellglied 100 die Kugelgewindetriebwelle 100e gegen eine Kraft, die gleich der Differenz zwischen der Kraft der Feder 102a und der Kraft ist, die durch die intervenierenden Antriebsmechanismen 120 erzeugt wird. Wenn die Steuerwelle 132 in die entgegengesetzte Richtung (in einer Richtung, die durch den Pfeil H angezeigt ist) bewegt wird, schwächt das Schiebestellglied 100 eine Kraft der Kugelgewindetriebwelle 100e, die gegen die Kraft der Feder 102a einwirkt, so dass eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung erzeugt wird. Dementsprechend wird die Steuerwelle 132 unter Verwendung der Spannkraft der Feder 102a bewegt.
Wenn die Kugelgewindetriebwelle 100e hin zum Spannmechanismus 102 (in der Richtung des Pfeils L) bewegt wird, bewegt auf diese Weise die Kraft des Spannmechanismus 102, die durch die Hilfswelle 133 ausgeübt wird, die vier Eingriffbereiche 132c und die vier Verbindungswellen 132d hin zum Spannmechanismus 102, während der kontaktierende Zustand beibehalten wird. Dementsprechend werden in den Innenräumen der intervenierenden Antriebsmechanismen 120, die durch die Eingabebereiche 122 und die Kippnocken 124 definiert sind, alle Schieberritzel 128, die mit den Steuernadeln 132a der Eingriffbereiche 132c in Eingriff stehen, in der Richtung des Pfeils L (4) um den gleichen Betrag wie der Verschiebungsbetrag der Kugelgewindetriebwelle 100e bewegt.
Wenn die Kugelgewindetriebwelle 100e in der gleichen Richtung wie die Richtung der Spannkraft der Feder 102a durch Schwächung der Kraft, die gegen die Spannkraft der Feder 102a wirkt, oder durch Erzeugen einer Kraft in der entgegengesetzten Richtung, bewegt wird, werden auch die Schieberritzel 128 um den gleichen Betrag wie der Verschiebungsbetrag der Kugelgewindetriebwelle 100e bewegt. Das heißt, dass die vier intervenierenden Antriebsmechanismen 132c und die vier Verbindungswellen 132d werden hin zum Schiebestellglied 100 bewegt werden, während sie in einem kontaktierenden Zustand gehalten werden. Dementsprechend werden in den inneren Räumen der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 alle Schieberritzel 128, die mit den Steuernadeln 132a der Eingriffbereiche in Eingriff stehen, in der Richtung des Pfeils H (4) um den gleichen Betrag wie der Verschiebungsbetrag des Kugelgewindetriebwelle 100e bewegt.
Obwohl die Steuerwelle 132 daher mit den vier Eingriffbereichen 132c und den vier Verbindungswellen 132d ausgebildet ist, die separat ausgebildet werden, wobei sich deren Endflächen in dem Tragrohr 130 kontaktieren, ist die Steuerwelle 132 in der Lage, die Schieberritzel 128 um den gleichen Betrag zu bewegen.
Auf diese Weise wird die axiale Position eines jeweiligen Schieberritzels 128 durch einen Verschiebungsbetrag der Steuerwelle 132 bestimmt. Da jedoch ein jeweiliges Schieberritzel 128 mit der entsprechenden Steuernadel 132a an der umlaufenden Rille 128g in Eingriff steht, kann ein jeweiliges Schieberritzel 128 entlang der Umfangsrichtung ungeachtet der Position der entsprechenden Steuernadel 132a beweglich sein.
In einem jeweiligen Schieberritzel 128 nimmt das schraubenlinienförmige Antriebs-Keilprofil 128a mit dem schraubenlinienförmigen Keilprofil 122b im Antriebsbereich 122 Eingriff. Das erste schraubenlinienförmige Abtriebs-Keilprofil 128c wird mit dem schraubenlinienförmigen Keilprofil 124b im ersten Kippnocken 124 in Eingriff gebracht, und das zweite schraubenlinienförmige Abtriebs-Keilprofil 128e wird mit dem schraubenlinienförmigen Keilprofil 126b im zweiten Kippnocken 126 in Eingriff gebracht.
Ein jeweiliger intervenierender Antriebsmechanismus 120 kontaktiert Lager 136, die auf dem Zylinderkopf 8 an den Lager 124c 126c der Kippnocken 124, 126 angeordnet sind. Jeder intervenierende Antriebsmechanismus 120 ist um die Achse beweglich, es wird jedoch durch die entsprechenden Lager 136 verhindert, dass er sich entlang der Achse bewegen kann. Selbst wenn daher die Steuerwelle 132 die Schieber ritzel 128 axial bewegt, werden die Eingabebereiche 122 und die Kippnocken 124, 126 nicht entlang der Achse bewegt.
Durch Einstellen des Betrags der axialen Verschiebung der Schieberritzel 128 im Innenraum der intervenierenden Antriebsmechanismen 120, kann die Phasendifferenz zwischen einem jeweiligen Eingabebereich 122 und den entsprechenden Kippnocken 124, 126 mittels der schraubenlinienförmigen Keilprofile 128a, 122b, 128c, 124b, 128e, 126b geändert werden. Dementsprechend wird die Position einer jeweiligen Walze 122f in Bezug auf die entsprechenden Vorsprünge 125d, 126d geändert.
Der variable Ventilbetätigungsmechanismus ist wie folgt zusammengebaut. Die Verbindungswellen 132d und die Eingriffbereiche 132c werden in das Tragrohr 130 eingefügt, während sie wie in 11 gezeigt abwechselnd angeordnet werden. Wie in 5 gezeigt ist, wird dann das Tragrohr 130 in die Durchgangslöcher 128f der vier Schieberritzel 128 derart eingefügt, dass ein jeweiliges Schieberritzel 128 an einer Position angeordnet ist, die einem der elliptischen Löcher 130a entspricht. Das proximale Ende der Steuernadel 132a wird in das Nadeleinfügeloch 128h eines jeweiligen Schieberritzels 128 durch das entsprechende elliptische Loch 130a eingefügt. Anschließend werden das integrierte Tragrohr 130 und die Steuerwelle 132 relativ zu den Schieberritzeln 128 gedreht, so dass eine jeweilige Steuernadel 132a von dem entsprechenden Nadeleinfügeloch 128h ausreichend beabstandet ist. Dadurch wird verhindert, dass eine jeweilige Steuernadel 132a aus dem entsprechenden Tragloch 132b herabfällt, selbst wenn die Schieberritzel 128 relativ zu dem integrierten Tragrohr 130 und der Steuerwelle 132 bewegt werden. Danach werden die Eingabebereiche 122 und die Kippnocken 124, 126 mit den Schieberritzeln 128 zusammengebaut, um eine Anordnung zu bilden.
Die Anordnung wird dann auf dem Zylinderkopf 8 angeordnet und daran befestigt, wie in 2 gezeigt ist. Das Schiebestellglied 100 wird am rechten Ende der Steuerwelle 132 angebracht. Die Hilfswelle 133, die in 11 gezeigt ist, wird am linken Ende der Steuerwelle 132 angeordnet, und der Spannmechanismus 102 wird an den La gern 136 angebracht, um auf die Hilfswelle 133 mit einer Presswelle 102 eine Presskraft auszuüben. Durch diese Konfiguration wird ermöglicht, dass die Position einer jeweiligen Walze 122f relativ zu den entsprechenden Vorsprüngen 124d, 126 durch das Schiebestellglied 100 geändert wird, wodurch der Ventilhub der Einlassventile 12 eingestellt wird.
13(A) und 13(B) zeigt Zustände von einem der intervenierende Antriebsmechanismen 120, in dem die Kraft des Schiebestellglieds 100 derart eingestellt wird, dass die Kugelgewindetriebwelle 100e die Steuerwelle 132 in der Richtung des Pfeils L (siehe 3 und 4) um den maximalen Betrag gegen die Kraft des Spannmechanismus 102 bewegt. 13(A) zeigt einen Ventilschließzustand, und 13(B) zeigt einen Ventilöffnungszustand. In diesen Zuständen befinden sich die Rolle 122f des Eingabebereichs 122 und die Vorsprünge 124d, 126d der Kippnocken 124, 126 am nächsten zueinander. Selbst wenn der Einlassnocken 45a daher die Walze 122f des Eingabebereichs 122 an die unterste Position drückt, wie in 13(B) gezeigt ist, drücken die Nockenoberflächen 124e, 126e der Vorsprünge 124d, 126d die Kipprolle 52a um den minimalen Betrag, wodurch der Ventilhub des Einlassventils 12 minimiert wird. Dementsprechend wird die Einlassluftmenge von den Einlasskanälen in den Verbrennungsraum 10 minimiert.
14(A) und 14(B) zeigen Zustände von einem der intervenierenden Antriebsmechanismen 120, in dem die Kraft des Schiebestellglieds 100 derart eingestellt wird, dass die Kugelgewindetriebwelle 100e in der gleichen Richtung bewegt wird wie die Kraft des Spannmechanismus 102, und die Kraft des Spannmechanismus 102 verwendet wird, um die Steuerwelle 132 in der Richtung des Pfeils H (siehe 3 und 4) um den maximalen Betrag zu bewegen. 14(A) zeigt einen Ventilschließzustand, und 14(B) zeigt einen Ventilöffnungszustand. In diesen Zuständen sind die Rolle 122f des Eingabebereichs 122 und die Vorsprünge 124d, 126 der Kippnocken 124, 126 am weitesten voneinander entfernt. Selbst wenn daher der Einlassnocken 45a die Rolle 122f des Eingabebereichs 122 auf die unterste Position drückt, wie in 14(B) gezeigt ist, drücken die Nockenoberflächen 124e, 126e der Vorsprünge 124d, 126d auf die Kipprolle 52a um den minimalen Betrag, wodurch der Ventilhub des Einlassventils 12 maximiert wird. Dementsprechend wird die Saugluftmenge von den Einlasskanälen 14 in den Verbrennungsraum 10 maximiert.
Durch Einstellen der axialen Position der Steuerwelle 132 durch das Schiebestellglied 100 und den Spannmechanismus 102, wird auf diese Weise der Ventilhub der Einlassventile 12 kontinuierlich zwischen dem Zustand von 13(A), 13(B) und dem Zustand von 14(A), 14(B) variiert. Dadurch wird ermöglicht, dass die Saugluftmenge ohne Verwendung einer Drosselklappe eingestellt werden kann.
Wenn die axiale Position der Steuerwelle 132 eingestellt wird, nimmt eine jeweilige Steuernadel 132a abwechselnd Reaktionskräfte, die durch die in der Querschnittansicht von 15 gezeigten Pfeile angezeigt sind, von der umlaufenden Rille 128g des entsprechenden Schieberritzels 128 auf, oder nimmt alternativ dazu eine starke Reaktionskraft und eine schwache Reaktionskraft auf. Daher werden die Steuernadeln 132a und die Eingriffbereiche 132c, in denen die Traglöcher 132b ausgebildet sind, aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt. Die Verbindungswellen 132d, die die Reaktionskräfte nicht direkt aufnehmen, sind aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigt. In dieser Ausführungsform ist die Hilfswelle 133 aus einem Aluminiumlegierungsmaterial wie die Verbindungswellen 132d gefertigt. Die Hilfswelle 133 kann jedoch aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt werden.
Wenn in dieser Ausführungsform der Ventilhub der Einlassventile 12 minimiert wird, werden die Einlassventile 12 durch einen geringen Betrag geöffnet, wie in 13(B) gezeigt ist. Der Ventilhub kann jedoch auf null gesetzt werden, das heißt, die Einlassventile 12 können vollständig geschlossen werden. In diesem Fall beträgt die Saugluftmenge null.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration entsprechen die Schieberritzel 128 den Ventilbetätigungssteuerungen, das Schiebestellglied 100 entspricht einem Stellglied, und der Spannmechanismus 102 entspricht einer Spanneinrichtung. Die Kippnocken 124, 126 entsprechen Eingabebereichen, und die Kombination des schraubenlinienförmigen Keilprofils 122b eines jeweiligen Eingabebereichs 122 und des schraubenlinienförmigen Antriebs-Keilprofils 128a des jeweiligen Schieberritzels 128 entsprechen einem ersten Keilprofilmechanismus. Die Kombination aus den schraubenlinienförmigen Keilprofilen 124b, 126b eines jeweiligen Satzes der Kippnocken 124, 126 und den schraubenlinienförmigen Keilprofilen 128c, 128e des entsprechenden Schieberritzels 128 entspricht einem zweiten Keilprofilmechanismus. Der erste Keilprofilmechanismus bezieht sich auf einen Typ mit einem auf der rechten Seite befindlichen Gewinde, und der zweite Keilprofilmechanismus bezieht sich auf einen Typ mit einem links angeordneter Gewinde. Die Steigungswinkel des ersten und zweiten Keilprofilmechanismus sind somit unterschiedlich.
Die erste Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, weist die folgenden Vorteile auf.

(1) In der Steuerwelle 132 werden die Eingriffbereiche 132c mit den Schieberritzeln 128 durch die Steuernadel 132a in Eingriff gebracht und sind aus einem hochfesten Material auf Eisenbasis gefertigt, wie vorstehend beschrieben ist. Die verbleibenden Bereiche der Steuerwelle 132, d. h. die Verbindungswellen 132d müssen nicht so fest wie die Eingriffbereiche 132c sein. Die Verbindungswellen 132d sind daher aus einem Aluminiumlegierungsmaterial wie dem Zylinderkopf 8 gefertigt. Daher ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle 132 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuerwelle 132 aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist, dem des Zylinderkopfs 8 näher. Insbesondere beträgt der lineare Ausdehnungskoeffizient aus einem Material auf Eisenbasis näherungsweise 10 bis 12 × 12^–6 (1/°C), während er lineare Ausdehnungskoeffizient eines Aluminiumlegierungsmaterials 24 bis 25 × 10^–6 (1/°C) beträgt. Daher wird der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle 132 dem des Zylinderkopfs 8 im Vergleich zu einem Fall, wo die Steuerwelle 132 aus nur einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist, angenähert.

Selbst wenn sich somit die Umgebungstemperatur ändert, verändert sich die Beziehung zwischen den Räumen der Komponenten des Zylinderkopfs 8 (in dieser Ausführungsform die Räume zwischen den Lagern 136 und dem Schiebestellglied 100) und dem Abstand zwischen dem Schiebestellglied 100 und einem jeweiligen Eingriffbereich 132c der Steuerwelle 132 kaum. Das heißt, dass verhindert wird, dass die Position eines jeweiligen Eingriffbereichs 132c relativ zu dem Zylinderkopf 8 verschoben wird.
In dieser Ausführungsform ist die axiale Länge eines jeweiligen Eingriffbereichs 132c ausreichend kürzer als die einer jeweiligen Verbindungswelle 132d und beträgt in etwa 10 bis 20% der gesamten Länge der Steuerwelle 132. Daher unterscheidet sich der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle 132 nicht erheblich von dem Fall, in dem die gesamte Steuerwelle 132 aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigt ist. Die Steuerwelle 132 nimmt somit einen geringen Anteil der Auswirkungen durch die Veränderungen der Umgebungstemperatur auf.
Da die Eingriffbereiche 132c der Steuerwelle 132 aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt sind, weisen die Eingriffbereiche 132c auch eine ausreichende Festigkeit auf, durch die verhindert wird, dass die Steuerwelle 132 an den Eingriffbereichen 132c verformt wird.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 132 beibehalten wird.

(2) An der dem Ende gegenüberliegenden Ende, wo das Schiebestellglied 100 angeordnet ist, spannt der Spannmechanismus 102 die Steuerwelle 132 durch die Hilfswelle 133 hin zum Schiebestellglied 100 vor. Daher müssen die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d der Steuerwelle 132 nicht integriert werden. Das heißt, obwohl sie separat ausgebildet sind, kontaktieren die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d einander an deren Endflächen. Somit bewegt das Schiebestellglied 100 die Steuerwelle 132 axial, während die Kontaktierungszustände der Eingriff bereiche 132c und der Verbindungswellen 132d beibehalten werden. Da die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d, die aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, nicht verbunden werden müssen, wird die Herstellung der Steuerwelle 132 vereinfacht.

Die Eingriffbereiche 132c und die Verbindungswellen 132d sind als Stäbe mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet und weisen flache Endflächen auf. Ferner weist ein jeweiliger Eingriffbereich 132c eine einfache Form mit dem kreisrunden Tragloch 132b auf. Durch exaktes Ausbilden der Eingriffbereiche 132c und der Verbindungswellen 132d zu vorbestimmten Längen, wird die Position einer jeweiligen Steuernadel 132a exakt bestimmt. Die Herstellung der Steuerwelle 132 ist daher einfach.
Beim Einstellen der Länge der Steuerwelle 132 oder Ändern der Länge der Steuerwelle 132 entsprechend dem Typ des Motors werden die Verbindungswellen 132d ferner nur durch Verbindungswellen 132d mit einer anderen Länge ersetzt, und es können die gemeinsamen Eingriffbereiche 132c verwendet werden. Dadurch werden die Kosten für die Steuerwelle 132 reduziert.

(3) Die Feder 102a des Spannmechanismus 102 übt auf die Steuerwelle 132 gegen die durch die vier intervenierenden Antriebsmechanismen 120 erzeugte axiale Kraft eine Kraft aus. Die durch den Spannmechanismus 102 ausgeübte Kraft ist etwas größer als die durch die vier intervenierenden Antriebsmechanismen 120 erzeugte Kraft. Daher ist das Schiebestellglied 100 in der Lage, die axiale Position der Steuerwelle 132 einzustellen, während der kontaktierende Zustand der Eingriffbereiche 132c und der Verbindungswellen 132d beibehalten wird, obwohl ein relativ geringe Leistungsabgabe erzeugt wird.

Daher wird während eines Betriebs des variablen Ventilbetätigungsmechanismus der Energieverbrauch reduziert, und es kann ein kompakt ausgelegter Motor 100a verwendet werden. Dadurch werden Größe und das Gewicht des Motors 2 reduziert.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Steuerwelle 232 der zweiten Ausführungsform weist vier Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 und vier Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 auf. Die Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 sind aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt, der größer ist als der des Zylinderkopfs 8. Die Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 werden mit den Eingriffsbereichen 232c-1 bis 232c-4 verwendet, die aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt sind, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle 232 im Wesentlichen gleich dem des Zylinderkopfs 8 ist. Die Steuernadeln 232a-1 bis 232a-4 sind aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt. Die anderen Komponenten sind mit jenen der ersten Ausführungsform identisch und sind somit mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der ersten Ausführungsform.
Die Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 sind aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient durch a (1/°C) dargestellt ist. Die Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 sind aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigt, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient durch b (1/°C) dargestellt ist. Der Zylinderkopf 8 ist aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigt, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient durch c (1/°C) dargestellt ist. Das Material für die Verbindungswellen 2323-1 bis 232d-4 wird derart ausgewählt, dass eine Ungleichung a < c < b erfüllt ist.
In diesem Fall ändert sich ein resultierender linearer Ausdehnungskoeffizient d1 an einer Position entsprechend der Steuernadel 232a-1, der dem Schiebestellglied 100 mit dem Wellenpositionssensor 100d am nächsten ist, wie durch die durchgehende Linie in dem Graphen von 17 angezeigt ist.
Wie in 16 gezeigt ist, wird die Länge der Verbindungswelle 232d-1 durch x1 dargestellt, die Länge des Eingriffbereichs 232c-1 wird durch y1 dargestellt. Die Länge von der Endfläche des Eingriffbereichs 232c-1, der die Verbindungswelle 232d-1 kontaktiert, zur Steuernadel 232a-1 wird durch y1/2 dargestellt. In diesem Fall wird die Gleichung RX:RY = x1:(y1/2) erfüllt.
Durch Einstellen des Verhältnisses x1:(y1/2) ist der lineare Ausdehnungskoeffizient d1 so ausgelegt, dass er mit dem linearen Ausdehnungskoeffizienten c des Zylinderkopfs 8 übereinstimmt.
Wird er mit den linearen Ausdehnungskoeffizienten a, b und c ausgedrückt wird, beträgt der Wert RX/RY (c – a)/(b – c). Die nachstehende Gleichung (1) wird somit erfüllt. (c – a)/(b – c) = x1/(y1/2) (1)
Entsprechend der Gleichung (1), wird x1 durch die nachstehende Gleichung (2) ausgedrückt. x1 = y1 × (c – a)/2 × (b – c) (2)
Der Wert (x1 + y1/2), der den Abstand zwischen dem Schiebestellglied 100 und dem intervenierenden Antriebsmechanismus 120 am nächsten zum Schiebestellglied 100 darstellt, wird durch L dargestellt, y1 wird durch die nachstehende Gleichung (3) ausgedrückt. y1 = 2(L – x1) (3)
Durch Ersetzen der rechten Seite der Gleichung (3) in y1 der Gleichung (2) ergibt sich der Wert von x1, der durch die Gleichung (4) ausgedrückt wird. Dementsprechend wird y1 wie durch Gleichung (5) ausgedrückt bestimmt. x1 = L(c – a)/(b – a) (4) y1 = 2L(b – c)/(b – a) (5)
Desgleichen ändert sich ein resultierender linearer Ausdehnungskoeffizient d2 an einer Position entsprechend der zweiten Steuernadel 232a-2 vom Schiebestellglied 100, wie in 17 gezeigt ist. Die Länge der Verbindungswelle 232d-2 wird durch x2 dargestellt, und die Länge des Eingriffbereichs 232c-2 wird durch y2 dargestellt. Die Länge von der Endfläche des Eingriffbereichs 232c-2, der die Verbindungswelle 232d-2 kontaktiert, zur Steuernadel 232a-2 wird durch y2/2 dargestellt. In diesem Fall wird die Gleichung RX:RY = x1 + x2:(y1 + y2/2) erfüllt.
Somit wird die nachstehende Gleichung (6) erfüllt. (c – a)/(b – c) = (x1 + x2)/(y1 + y2/2) (6)
Gemäß der Gleichung (6) wird x2 durch die nachstehende Gleichung (7) ausgedrückt. x2 = [(y1 + y2/2) × (c – a)/(b – c)] – x1 (7)
Die Werte von x1 und y1 werden durch die Gleichungen (4) und (5) bestimmt. Der Wert (y1/2 + x2 + y2/2), der den Abstand zwischen einem jeweils benachbarten Paar der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 darstellt, wird durch M dargestellt, y2 wird durch die nachstehende Gleichung (8) ausgedrückt. y2 = 2(M – y1/2 – x2) (8)
Wird die rechte Seite der Gleichung (8) in y2 der Gleichung (7) ersetzt, ergibt sich der Wert von x1, der durch die Gleichung (9) ausgedrückt wird. x2 = [(y1/2 + M)(c – a) – x1(b – c)]/(b – a) (9)
Da x2 bestimmt ist, wird y2 durch die Gleichung (8) bestimmt.
Desgleichen ändert sich der resultierende lineare Ausdehnungskoeffizient d3 an einer Position entsprechend der dritten Steuernadel 232a-3 vom Schiebestellglied 100, wie in 17 gezeigt ist. Die Länge der Verbindungswelle 232d-3 wird durch x3 dargestellt, und die Länge des Eingriffbereichs 232c-3 wird durch y3 dargestellt. Die Länge von der Endfläche des Eingriffbereichs 232c-3, die die Verbindungswelle 232d-3 kontaktiert, zur Steuernadel 232a-3, wird durch y3/2 dargestellt. In diesem Fall wird die Gleichung RX:RY = x1 + x2 + x3:(y1 + y2 +y3/2) erfüllt.
Somit wird die nachstehende Gleichung (10) erfüllt. (c – a)/(b – c) = (x1 + x2 + x3)/(y1 + y2 + y3/2) (10)
Entsprechend der Gleichung (10) wird x3 durch die nachstehende Gleichung (11) ausgedrückt. x3 = [(y1 + y2 + y3/2) × (c – a)/(b – c)] × (x1 + x2) (11)
Die Werte x1, x2, y1 und y2 werden durch die Gleichungen (4), (5), (8) und (9) bestimmt. Der Wert (y2/2 + x3 + y3/2), der den Abstand zwischen einem jeweiligen Paar der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 darstellt, wird durch M dargestellt, y3 wird durch die nachstehende Gleichung (12) ausgedrückt. y3 = 2(M – y2/2 – x3) (12)
Wird die rechte Seite der Gleichung (12) in y3 der Gleichung (11) ersetzt, ergibt sich der Wert von x3, der durch die Gleichung (13) ausgedrückt wird. x3 = [(y1 + y2/2 + M)(c – a) – (x1 + x2)(b – c)]/(b – a) (13)
Da x3 bestimmt wird, wird y3 unter Verwendung der Gleichung (12) bestimmt.
Desgleichen ändert sich ein resultierender linearer Ausdehnungskoeffizient d4 an einer Position, die der vierten Steuernadel 232a-4 von dem Schiebestellglied 100 entspricht, wie in 17 gezeigt ist. Die Länge der Verbindungswelle 232d-4 wird durch x4 dargestellt, und die Länge des Eingriffbereichs 232c-4 wird durch y4 dargestellt. Die Länge von der Endfläche des Eingriffbereichs 232c-4, die die Verbindungswelle 232d-4 kontaktiert, zur Steuernadel 232a-4 wird durch y4/2 dargestellt. In diesem Fall wird die Gleichung RX:RY = x1 + x2 + x3 + x4:(y1 + y2 + y3 + y4/2)erfüllt.
Somit wird die Gleichung (14) erfüllt. (c – a)/(b – c) = (x1 + x2 + x3 + x4)/(y1 + y2 + y3 + y4/2) (14)
Entsprechend der Gleichung (14) wird x4 durch die nachstehende Gleichung (15) ausgedrückt. x4 = [(y1 + y2 + y3 + y4/2) × (c – a)/(b – c)] – (x1 + x2 + x3) (15)
Die Werte x1, x2, x3, y1, y1 und y3 werden durch die Gleichungen (4), (5), (8) (9), (12 und (13) bestimmt. Der Wert (y3/2 + x4 + y4/2), der den die Entfernung zwischen einem jeweiligen Paar von intervenierenden Antriebsmechanismen 120 darstellt, wird durch M dargestellt, y4 wird durch die nachstehende Gleichung (16) dargestellt. y4 = 2(M – y3/2 – x4) (16)
Wird die rechte Seite der Gleichung (16) in y4 der Gleichung (15) ersetzt, ergibt sich der Wert x4, der durch die Gleichung (17) ausgedrückt wird. x4 = [(y1 + y2 + y3/2 + M)(c – a) – (x1 + x2 + x3)(b – c)](b – a) (17)
Da x4 bestimmt wird, wird y4 unter Verwendung der Gleichung (16) bestimmt.
Auf diese Weise werden alle Längen x1 bis x4 und y1 bis y4 der Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 und die Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 bestimmt. Dann werden die Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 und die Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 mit den Längen x1 bis x4 und y1 bis y4 gebildet und als die Steuerwelle 232 des variable Ventilbetätigungsmechanismus wie in der ersten Ausführungsform beschrieben zusammengebaut. Dabei ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs 8 im Wesentlichen mit dem des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Steuerwelle 232 identisch. Selbst wenn sich somit die Umgebungstemperatur ändert, wird dadurch die Genauigkeit der Steuerung der intervenierenden Antriebsmechanismen 120 nicht beeinträchtigt.
Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform weist folgende Vorteile auf.

(1) Da das Material und die Längen der Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 und das Material und die Längen der Verbindungswellen 232d-1 bis 232d-4 wie vorstehend beschrieben bestimmt werden, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle 232 im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs 8 identisch. Selbst wenn sich somit die Umgebungstemperatur ändert, werden die Positionen der Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 in Bezug auf den Zylinderkopf 8 nicht verstellt.

Da zudem die Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt sind, weisen die Eingriffbereiche 232c-1 bis 232c-4 eine ausreichende Festigkeit auf, durch die verhindert wird, dass die Steuerwelle 232 an den Eingriffbereichen 232c-1 bis 232c-4 verformt wird.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 232 beibehalten wird.

(2) Es werden die gleichen Vorteile wie unter den Punkten (2) und (3) der ersten Ausführungsform erreicht.

[Dritte Ausführungsform]
In einer dritten Ausführungsform beinhaltet eine Steuerwelle 282 einen einzelnen Wellenhauptkörper 282d, wie in 18(A) gezeigt ist. Der Wellenhauptkörper 282d ist aus dem gleichen Material wie der Zylinderkopf 8 oder aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient ist im Wesentlichen mit dem des Materials des Zylinderkopfs 8 identisch.
Wie in 18(B) gezeigt ist, weist der Wellenhauptkörper 282d rechteckige Löcher 282e auf, deren Anzahl mit der Anzahl der Zylinder identisch ist. Jedes rechteckige Loch 282e erstreckt sich in der axialen Richtung. Ein Eingriffbereich 282c, dessen Form im Wesentlichen mit der des rechteckigen Lochs 282e identisch ist, wird in ein jeweiliges rechteckiges Loch 282e eingepasst.
Ein Tragloch 282b ist in einem jeweiligen Eingriffbereich 282c ausgebildet. Wie in 19 gezeigt ist, wird das proximale Ende einer Steuernadel 282a in ein Tragloch 282b eingefügt und durch ein jeweiliges Tragloch 282b getragen. Die Eingriffbereiche 282c und die Steuernadeln 282a sind beide aus einem hochfesten Material auf Eisenbasis gefertigt.
Die Steuerwelle 282 ist vollständig in einem Tragrohr untergebracht, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Ein jeweiliger Eingriffbereich 282c wird mit dem Schieberritzel des entsprechenden intervenierenden Antriebsmechanismus, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, durch die Steuernadel 282a in Eingriff gebracht. Wie in 11 gezeigt ist, sind das Schieberritzel und der Spannmechanismus an den Enden der Steuerwelle 282 angeordnet, so dass die Ventilbetätigung der Einlassventile wie in der ersten Ausführungsform beschrieben geändert wird. Die anderen Konfigurationen sind mit denen der ersten Ausführungsform identisch.
Die vorstehend beschriebene dritte Ausführungsform weist die nachstehenden Vorteile auf.

(1) Die Eingriffbereiche 282 werden mit den Schieberritzeln mittels der Steuernadeln 282a in Eingriff gebracht. Zudem ist ein jeweiliger Eingriffbereich 282c nur um die entsprechende Steuernadel 282a herum angeordnet, um die Steuernadel 282a zu tragen.

Der Wellenhauptkörper 282d, der den verbleibenden Bereichen der Steuerwelle 282 entspricht, ist daher einstückig ausgebildet, während die Eingriffbereiche 282c in das rechteckige Loch 282e eingepasst werden. Somit ist der Wellenhauptkörper 282d der Steuerwelle 282 aus einem Material gebildet, das entlang der gesamten axialen Länge ausgebildet ist.
Da der Wellenhauptkörper 282d keine so hohe Festigkeit aufweisen muss wie die Eingriffbereiche 282c, kann der Wellenhauptkörper 282d aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das des Zylinderkopfs oder aus einem Aluminiumlegierungsmaterial, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen mit dem des Materials des Zylinderkopfs identisch ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Wellenhauptkörpers 282d ist in der gesamten Steuerwelle 282 vorherrschend, wodurch der Wärmeaus dehnungskoeffizienten der Steuerwelle 282 im Wesentlichen mit dem des Zylinderkopfs identisch sein kann.
Selbst wenn sich daher die Umgebungstemperatur ändert, wird verhindert, dass die Position eines jeweiligen Eingriffbereiches 282c relativ zum Zylinderkopf verschoben wird. Da die Eingriffbereiche 282c aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt sind, weisen zudem die Eingriffbereiche 282c eine ausreichende Festigkeit auf, wodurch verhindert wird, dass die Steuerwelle 282 an den Eingriffbereichen verformt wird.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 282 beibehalten wird.
Punkt (1) der Vorteile der ersten Ausführungsform wird somit weiter verbessert.

(2) Es wird der gleiche Vorteil wie bei Punkt (3) der ersten Ausführungsform erreicht.

[Vierte Ausführungsform]
In der vierten Ausführungsform handelt es sich bei der Steuerwelle 302 um einen Stab, der aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist, wie in der perspektivischen Ansicht von 20 gezeigt ist. Eine Kugelgewindetriebwelle 302b ist mit der Steuerwelle 302 einstückig ausgebildet. Somit weist die Steuerwelle 302 keine Probleme auf, die auf die Festigkeit bezogen sind. Die Steuernadeln 302a sind ebenfalls aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt. Der Zylinderkopf des Motors ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Wie in den anderen Ausführungsformen weist der Zylinderkopf einen Nockenträger auf.
Die perspektivische Ansicht von 21 stellt die Steuerwelle 302 dar, die mit einem variablen Ventilbetätigungsmechanismus zusammengebaut ist. In dem Beispiel von 21 weisen die intervenierenden Antriebsmechanismen 320 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf wie jene in der ersten Ausführungsform, sind jedoch in der entgegengesetzten Ausrichtung angeordnet. Die intervenierenden Antriebsmechanismen 320 werden daher durch die Einlassnocken 345a in der zur Kipprichtung der ersten Ausführungsform entgegengesetzten Richtung gekippt. Die Ventile werden jedoch auf die gleiche Weise durch Kippen bestätigt. Zur Veranschaulichung des Öffnungszustands der Einlassventile 312 werden die Ventilsitze 314 als kreisförmige Körper entsprechend den Einlassventilen 312 dargestellt.
Wenn die Kugelgewindetriebwelle 302b in der Richtung von Pfeil H durch ein Schiebestellglied bewegt wird, wird auch in dieser Konfiguration ein jeweiliger Vorsprung 326d von der entsprechenden Rolle 322f gelöst, so dass der Ventilbetätigungswert der Einlassventile 312 (sowohl der Ventilbetätigungswinkels als auch der Ventilhub) erhöht wird. Wenn die Kugelgewindetriebwelle 302b in der Richtung von Pfeil L bewegt wird, nähert sich ein jeweiliger Vorsprung 326d der entsprechenden Rolle 322f, wodurch der Ventildauerwinkel und der Ventilhub der Einlassventile 312 verringert wird.
In dieser Ausführungsform sind die Auslaufeigenschaften der Spieleinstellvorrichtungen 350a, 350b, 250c und 350d, die die Ventilspiele der Einlassventile 312 einstellen, voneinander verschieden. Unter einer Auslaufeigenschaft versteht man eine Eigenschaft, bei der ein Kolben einer jeweiligen Spieleinstellvorrichtung 350a bis 350d bei Aufnahme einer bestimmten Last in den Hauptkörper der Spieleinstellvorrichtung aufgrund eines Auslaufens von Hydrauliköl innerhalb der Spieleinstellvorrichtung 350a bis 350d bewegt wird. Je größer der Auslaufeigenschaftswert ist, desto größer wird der Betrag, um den die Kolben der Spieleinstellvorrichtungen 350a bis 350d in Bezug auf die Rollenkipphebel 352 abwärts bewegt werden. Der Betrag der Abwärtsbewegung wird nachstehend als ein Auslaufeigenschaftsbetrag bezeichnet. Selbst wenn daher die Steuerwelle 302 nicht axial bewegt wird, wird der Ventildauerwinkel und der Ventilhub der Einlassventile 312 reduziert, während die Auslaufeigenschaftswerte erhöht werden.
Die Auslaufeigenschaftswerte der Spieleinstellvorrichtungen 350a bis 350d sind derart eingestellt, dass der Auslaufeigenschaftswert LD1 der Spieleinstellvorrichtung 350a des ersten Zylinders (der mit #1 bezeichnet wird) größer ist. Die Auslaufeigenschaftswerte LD2, LD3 und LD4 der Spieleinstellvorrichtungen 350b, 350c und 350d des zweiten Zylinders #2, des dritten Zylinders #3 und des vierten Zylinders #4 sind so eingestellt, dass sie in dieser Reihenfolge auch abnehmen.
Das heißt, dass am Zylinder #1 der Verringerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund eines Auslaufens in Beziehung zu dem Einstellungsbetrag der Steuerwelle 302 am größten ist. Der Verringerungsbetrag nimmt in der Reihenfolge der Zylinder #2, #3 und #4 ab.
Die axiale Position einer Endfläche 321 eines jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus 320 auf der Seite, die näher an der Kugelgewindetriebwelle 302b ist, wird eingestellt, beispielsweise mit einem Beilagblech bei Raumtemperatur (z. B. 20°C), so dass der Ventildauerwinkel und -hub der Einlassventile 312 konstant sind und nicht zwischen allen Zylindern variiert werden.
Wenn der Motor kalt ist, betragen daher die Vergrößerungsbeträge des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund der Differenz eines Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Zylinderkopf und der Steuerwelle 302 null und sind für alle Zylinder gleich. Wenn der Motor kalt ist, weist auch ein Hydrauliköl, das von einer Hydraulikpumpe den Spieleinstellvorrichtungen 350a bis 350d zugeführt wird, aufgrund einer geringen Temperatur eine hohe Viskosität auf. Obwohl die Auslaufeigenschaftswerte daher wie in 22 gezeigt variieren, variieren der Verringerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund des tatsächlichen Auslaufens zwischen den Zylindern #1 bis #4 nicht erheblich, wie in 23(B) gezeigt ist. Wie in 24 gezeigt ist, variieren daher die Beziehung zwischen den Einstellungsbetrag des Schiebestellglieds und dem Ventildauerwinkel und -hub eines jeweiligen Zylinders nicht erheblich.
Wenn der Motor aufgewärmt ist, nimmt der Vergrößerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Zylinderkopf und der Steuerwelle 302 in der Reihenfolge der Zylinder #4, #3, #2 und #1 somit zu. Das heißt, dass der Vergrößerungsbetrag zwischen dem Zylinder #1 und dem Zylinder #4 erheblich variiert. Wenn der Motor aufgewärmt worden ist, weist das Hydrauliköl, das den Spieleinstellvorrichtungen 350a bis 350d zugeführt wird, somit aufgrund einer hohen Temperatur eine geringe Viskosität auf. Wie in 22 gezeigt ist, macht sich das Ansprechvermögen der Auslaufeigenschaft bemerkbar, und der Verringerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund der Ist-Auslaufeigenschaft nimmt somit in der Reihenfolge der Zylinder #4, #3, #2 und #1 zu und variiert zwischen dem Zylinder #1 und dem Zylinder #4 erheblich. In dieser Ausführungsform heben sich die Vergrößerungsbeträge des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten, die erzeugt wird, nachdem sich der Motor aufgewärmt hat, und die Verringerungsbeträge des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund des Auslaufens einander vollständig auf. Die Vergrößerung oder Verkleinerung des Ventildauerwinkels und -hubs werden daher auf null eingestellt. Wie in 26 gezeigt ist, stimmen daher die Beziehung zwischen dem Einstellungsbetrag des Schiebestellglieds und dem Ventildauerwinkel und -hub der Zylinder völlig überein und variieren nicht.
27 zeigt ein Vergleichsbeispiel, in der die Spieleinstellungsvorrichtungen 350a bis 350d die gleiche Auslaufeigenschaft aufweisen. Nachdem der Motor sich aufgewärmt hat, variiert in diesem Fall die Beziehung zwischen dem Einstellungsbetrag des Schiebestellglieds und dem Ventildauerwinkel und -hub der Zylinder erheblich, wie in 27 gezeigt ist. Wenn versucht wird, die Beziehungen miteinander in Einklang zu bringen, nachdem sich der Motor im Fall des Vergleichsbeispiels aufgewärmt hat, wenn alle Spieleinstellvorrichtungen die gleiche Auslaufeigenschaft aufweisen, variieren die Beziehungen in einem Zustand deutlich miteinander, wenn der Motor kalt ist. Das heißt, dass die Beziehungen nicht in einer Zeitspanne, wenn der Motor kalt ist, und in einer Zeitspanne, in der sich der Motor aufgewärmt hat, in Übereinstimmung gebracht werden können.
Die vorstehend beschriebene vierte Ausführungsform weist die nachstehenden Vorteile auf.

(1) Wenn der Auslaufeigenschaftswert der Spieleinstellvorrichtungen 350a bis 350d gering ist, sind der Ventildauerwinkel und -hub, die dem Ventilbetätigungsbetrag entsprechen, der von den intervenierenden Antriebsmechanismen 320 übertragen wird, groß. Während der Auslaufeigenschaftswert zunimmt, werden der Ventildauerwinkel und -hub für den gleichen Ventilbetätigungsbetrag reduziert.

Das Ansprechvermögen auf die Ventilbetätigungsveränderungen aufgrund der Auslaufeigenschaften steht in Beziehung zur Viskosität des Hydrauliköls. Das heißt, wenn die Viskosität des Hydrauliköls hoch ist, wird die Ölauslaufmenge in den Spieleinstelleinrichtungen 350a bis 350d reduziert, wodurch das Ansprechvermögen auf die Ventilbetätigungsveränderungen aufgrund der Auslaufeigenschaften gesenkt wird. Das heißt, selbst wenn die Auslaufeigenschaften zwischen den Spieleinstelleinrichtungen 350a bis 350d deutlich variieren, wird durch eine hohe Viskosität des Hydrauliköls verhindert, dass durch die Differenz der Auslaufeigenschaften der Ventildauerwinkel und -hub variiert wird. Zudem wird durch eine geringe Viskosität des Hydrauliköls ermöglicht, dass die Differenz in den Auslaufeigenschaften den Ventildauerwinkel und -hub um einen höheren Grad variiert.
In dieser Ausführungsform werden die Auslaufeigenschaften zwischen den Zylindern variiert, um eine Variation des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Steuerwelle 302 und des Zylinderkopfs in Bezug auf die intervenierenden Antriebsmechanismen 320 zu unterdrücken. Die Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizienten bewirken daher keine Probleme, wenn der Motor aufgewärmt worden ist.
Wenn der Motor kalt ist, d. h. wenn in Bezug auf den Ventildauerwinkel und -hub aufgrund der Differenzen im Wärmeausdehnungskoeffizienten keine Variation vor liegt, weist das Hydrauliköl aufgrund einer geringen Temperatur eine hohe Viskosität auf. Selbst wenn daher die Auslaufeigenschaften variieren, wird der Ventildauerwinkel und -hub durch die Differenzen der Auslaufeigenschaften kaum variiert.
Selbst wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle 302 und dem Zylinderkopf verschieden sind, wird somit verhindert, dass der Ventildauerwinkel und -hub über dem gesamten Temperaturbereich des Motors variiert wird.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 302 beibehalten wird.
[Fünfte Ausführungsform]
Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform dahingehend, dass die Auslaufeigenschaften der Spieleinstellvorrichtungen 450a, 450b, 450c, 450d, die in 28 gezeigt sind, allesamt identisch sind. Die Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d, die jeweils einem der Zylinder entsprechen, nehmen ein Hydrauliköl von einer Hydraulikpumpe 464 auf, die durch den Motor durch Hydraulikdruck-Einstellvorrichtungsmechanismen 448a, 448b, 448c bzw. 448d angetrieben wird. Die anderen Konfigurationen sind im Wesentlichen mit denen der vierten Ausführungsform identisch, die in 20 und 21 gezeigt ist.
Obwohl die Auslaufeigenschaften mit allen Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d identisch sind, variiert der Verkleinerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund eines Auslaufens gemäß dem Druck des zugeführten Hydrauliköls, wie in 29 gezeigt ist. Das heißt, wenn der Druck des zugeführten Öls gering ist, nimmt die Auslaufmenge zu. Dementsprechend nimmt der Verringerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs zu. Wenn der Druck des zugeführten Öls hoch ist, wird die Auslaufmenge verringert. Dementsprechend nimmt der Verkleinerungsbetrag ab.
Eine ECU 460 macht sich das Phänomen zunutze, das in 29 gezeigt ist, um den Druck des Hydrauliköls, das den Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d zugeführt wird, basierend auf der Motortemperatur (in dieser Ausführungsform die Motorkühlmitteltemperatur THW, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 462 erfasst wird), zu berechnen, in dem auf ein Öldrucksteuerungs-Kennfeld Bezug genommen wird, das in 30 gezeigt ist.
Wenn der Motor kalt ist, wird beispielsweise ein gemeinsamer Druckwert (P4) zum Zuführen eines Hydrauliköls für alle Zylinder #1 bis #4 unter Verwendung des Öldruck-Steuerungskennfelds erhalten (30). Dementsprechend gibt die ECU 460 ein Steuerungssignal an alle Hydraulikdruck-Einstellvorrichtungsmechanismen 448a bis 448d aus, so dass der Druck des Öls, das von der Hydraulikpumpe 464 den Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d zugeführt wird, den Öldruck P4 sucht.
Während die Motorkühlmitteltemperatur THW ansteigt, variiert der zugeführte Öldruckwert, der von dem Öldruck-Steuerungskennfeld erhalten wird (30), zwischen den Zylindern. Der Wert des Drucks des Öls, das der Spieleinstellvorrichtung 450d zugeführt wird, die dem Zylinder #4 entspricht, die sich am nächsten zum Schiebestellglied (der Kugelgewindetriebwelle 402b) befindet, am höchsten ist. Der zugeführte Öldruckwert nimmt in der Reihenfolge der Spieleinstellvorrichtung 450c, die dem Zylinder #3 entspricht, der Spieleinstellvorrichtung 450b, die dem Zylinder #2 entspricht, und der Spieleinstellvorrichtung 450a, die dem Zylinder #1 entspricht, ab. Nachdem der Motor aufgewärmt worden ist, wird der Druckwert des zugeführten Öls, der dem Zylinder #1 entspricht, auf einen Wert P1 eingestellt, der Druckwert des zugeführten Öls, der dem Zylinder #2 entspricht, auf einen Wert P2 eingestellt, der Druckwert des zugeführten Öls, der dem Zylinder #3 entspricht, auf einen Wert P3 eingestellt, und der Druckwert des zugeführten Öls, der dem Zylinder #4 entspricht, auf einen Wert P4 eingestellt. Die Ungleichung P1 < P2 < P3 < P4 ist erfüllt.
Die Beziehung der Druckwerte P1 bis P4 des zugeführten Öls wird derart bestimmt, dass der Vergrößerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs durch die in tervenierenden Antriebsmechanismen 420 aufgrund der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Zylinderkopf und einer Steuerwelle 402 durch den Verkleinerungsbetrag des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund eines Auslaufens aufgehoben wird.
Die nachstehend beschriebene fünfte Ausführungsform weist folgende Vorteile auf.

(1) Wie in 29 gezeigt ist, verringert eine Erhöhung des Drucks des Öls, das den Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d zugeführt wird, den Auslaufbetrag. Dementsprechend wird der Ventildauerwinkel und -hub auf einem hohen Wert beibehalten. Eine Verringerung des zugeführten Öldrucks erhöht den Auslaufbetrag. Der Ventildauerwinkel und -hub wird dementsprechend reduziert.

Die ECU 460 macht sich diese Tatsachen zunutze und stellt den Druck des Öls, der den Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d zugeführt wird, entsprechend der Motortemperatur (in dieser Ausführungsform der Motorkühlmitteltemperatur THW) ein, wodurch verhindert wird, dass der Ventildauerwinkel und -hub durch die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Zylinderkopf und der Steuerwelle 402 verändert wird. Das heißt, unter Heranziehung des Öldruck-Steuerungs-Kennfelds von 30, verringert die ECU 460 den Druck des Öls, der den Spieleinstellvorrichtungen 450a bis 450d zugeführt wird, entsprechend der Motorkühlmitteltemperatur THW in der Reihenfolge von Zylinder #4 bis Zylinder #1.
Auf diese Weise werden durch Einstellen des zugeführten Öldrucks Variationen des Ventildauerwinkels und -hubs aufgrund von Differenzen des Wärmeausdehnungskoeffizienten über dem gesamten Temperaturbereich des Motors unterdrückt.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte variable Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 402 beibehalten wird.
[Sechste Ausführungsform]
31 stellt eine Steuerwelle 532 dar, die Eingriffbereiche 532c und Verbindungswellen 53d beinhaltet. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass die Beziehung der Längen eines jeweiligen Eingriffbereichs 532c und einer entsprechenden Verbindungswelle 532d zwischen den intervenierenden Antriebsmechanismen, die in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind, variiert.
Das heißt, dass in der ersten Ausführungsform die Eingriffbereiche 132c, die aus einem Material auf Eisenbasis wie Gusseisen oder Gussstahl gefertigt sind, so ausgebildet werden, dass sie eine minimale Länge aufweisen. Die Verbindungswellen 132d, die aus einem Aluminiumlegierungsmaterial wie dem Zylinderkopf gefertigt sind, sind so ausgebildet, dass sie eine maximale Länge aufweisen. Die Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf wird dementsprechend minimiert. Insbesondere weisen die Verbindungswellen 132d der intervenierenden Antriebsmechanismen die gleiche Länge auf.
In der sechsten Ausführungsform werden die Längen der Eingriffbereiche 532c und der Verbindungswellen 532d derart bestimmt, dass die Verschiebung der Positionen der Steuernadel 532a aufgrund eines Wärmeausdehnungskoeffizienten innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, und dass die Längen der Verbindungswellen 532d minimiert werden.
Das Schiebestellglied der sechsten Ausführungsform erfasst und führt eine axiale Bewegung der axialen Position der Kugelgewindetriebwelle 500e aus, die ein proximales Ende 500f aufweist. Eine Längenbeziehung R4 zwischen dem proximalen Ende 500f der Kugelgewindetriebwelle 500e und der Steuernadel 532a (#4), die dem vierten Zylinder #4 entspricht, wird eingestellt, wie in 32(A) gezeigt ist. Das heißt, dass die Beziehung zwischen der Länge a4 der Verbindungswelle 532d (#4), die dem vierten Zylin der #4 entspricht, und der Länge b4 der verbleibenden Kugelgewindetriebwelle 500e und des Eingriffbereichs 532c (#4), die dem vierten Zylinder #4 entspricht, derart bestimmt wird, dass eine Verschiebung V4 der Steuernadel 532a (#4) in Bezug auf den Zylinderkopf geringer ist als ein zulässiger Verschiebungsbetrag (eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie) zwischen einem Zeitpunkt, wenn der Motor kalt ist, und wenn Motor aufgewärmt ist. In 32(A) bis 32(D) stellt eine jeweilige geneigte durchgehende Linie einen Zustand dar, in dem ein Verschiebungsbetrag zunimmt, während das Verhältnis der Länge der entsprechenden Verbindungswelle 532d abnimmt. In allen 32(A) bis 32(D) stellt die horizontale Achse den Abstand vom proximalen Ende 500f der Kugelgewindetriebwelle 500e dar. Eine geneigte gestrichelte Linie stellt einen Verschiebungsbetrag in einem Fall dar, in dem die Steuerwelle vollkommen aus einem Material auf Eisenbasis wie Gussstrahl oder Gusseisen gefertigt ist.
In dieser Ausführungsform kann keine Verbindungswelle 532d (#4) zwischen dem proximalen Ende der Kugelgewindetriebwelle 500f und der Steuernadel 532a (#4) angeordnet sein. Das heißt, dass nur die Kugelgewindetriebwelle 500e und der Eingriffbereich 532c (#4) zwischen dem proximalen Ende 500f und der Steuernadel 532a (#4) angeordnet sein können. In anderen Worten kann die Länge a4 der Verbindungswelle 532d (#4) null betragen (a4 = 0 (mm)).
Eine Längenbeziehung R3 zwischen der Steuernadel 532a (#4) und der Steuernadel (532a (#3), die dem dritten Zylinder #3 entspricht, ist eingestellt, wie in 32(B) gezeigt ist. Das heißt, dass die Beziehung zwischen der Länge a3 der Verbindungswelle 532d (#3), die dem dritten Zylinder #3 entspricht, und der Länge b3 des Rests des Eingriffbereichs 532c (#3, #4), die dem dritten und vierten Zylinder #3 und #4 entspricht, derart bestimmt wird, dass eine Verschiebung V3 der Steuernadel 532a (#3) in Bezug auf den Zylinderkopf geringer ist als der zulässige Verschiebungsbetrag zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Motor kalt ist, und dem Zeitpunkt, wenn der Motor aufgewärmt ist. Der Verschiebungsbetrag V3 enthält nur den Verschiebungsbetrag V4. In dieser Ausführungsform ist die Länge a3 der Verbindungswelle 532d (#3) länger als die Länge a4 der Verbindungswelle 532d (#4).
Ferner ist eine Längenbeziehung R2 zwischen der Steuernadel 532a (#3) und der Steuernadel 532a (#2), die dem zweiten Zylinder #2 entspricht, eingestellt, wie in 32(C) gezeigt ist. Das heißt, dass die Beziehung zwischen der Länge a2 der Verbindungswelle 532d (#2), die dem zweiten Zylinder #2 entspricht, und der Länge b2 des Rests des Eingriffbereichs 532c (#2, #3), die dem zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 entspricht, derart bestimmt wird, dass eine Verschiebung V2 der Steuernadel 532a (#2) in Bezug auf den Zylinderkopf geringer ist als der zulässige Verschiebungsbetrag zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Motor kalt ist, und dem, wenn der Motor aufgewärmt ist. Der Verschiebungsbetrag V2 beinhaltet den Verschiebungsbetrag V3, und die Länge a2 der Verbindungswelle 532d (#2) ist länger als die Länge a3 der Verbindungswelle 532d (#3).
Ferner wird eine Längenbeziehung R1 zwischen der Steuernadel 532a (#2) und der Steuernadel 532a (#1), die dem ersten Zylinder #1 entspricht, eingestellt, wie in 32(D) gezeigt ist. Das heißt, dass die Beziehung zwischen der Länge a1 der Verbindungswelle 532d (#1), die dem ersten Zylinder #1 entspricht, und der Länge b1 des Rests des Eingriffbereichs 532c (#1, #2), die dem ersten und zweiten Zylinder #1 und #2 entspricht, derart bestimmt wird, dass eine Verschiebung V1 der Steuernadel 532a (#1) in Bezug auf den Zylinderkopf geringer ist als der zulässige Verschiebungsbetrag zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Motor kalt ist, und dem, wenn der Motor aufgewärmt ist. Der Verschiebungsbetrag V1 beinhaltet den Verschiebungsbetrag V2, und die Länge a1 der Verbindungswelle 532d (#1) ist länger als die Länge a2 der Verbindungswelle 532d (#2).
Zwischen der Steuernadel 532a (#1) und einem Spannmechanismus 502 ist keine aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gefertigte Verbindungswelle angeordnet, da dieser Abschnitt nicht im Verschiebungsbetrag beinhaltet ist.
Die vorstehend beschriebene sechste Ausführungsform weist folgende Vorteile auf.

(A) Das Material der Verbindungswellen 532d (#1 bis #4) ist mit dem des Zylinderkopfs identisch. Das Material der Eingriffbereiche 532c (#1 bis #4) ist ein Material auf Eisenbasis wie Gussstahl oder Gusseisen, das einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine höhere Festigkeit aufweist als der Zylinderkopf. Die Längenbeziehungen zwischen den Eingriffbereichen 532c (#1 bis #4) und den Verbindungswellen 532d (#1 bis #4) werden derart bestimmt, dass die Verschiebung (V1 bis V4) in einer jeweiligen Position den zulässigen Bereich nicht überschreitet und dass das Verhältnis der Verbindungswelle 532d (#1 bis #4) ansteigt, während die Entfernung vom Schiebestellglied vergrößert wird. Das heißt, dass das Verhältnis der Längen der Verbindungswellen 532d (#1 bis #4) mit den Eingriffbereichen 532c (#1 bis #4) allmählich zunimmt, während die Entfernung vom Schiebestellglied zunimmt. Insbesondere werden bei den intervenierenden Antriebsmechanismen die Verbindungswellen 532d (#1 bis #3) verlängert, während sich die Entfernung vom Schiebestellglied vergrößert (a3 < a2 < a1).

Das für die Verbindungswellen 532d (#1 bis #4) verwendete Material, das in den Ansprüchen den ausgenommenen Bereichen entspricht, wird für einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt, und daher kann es in einigen Fällen aufgrund eines erwarteten Rückgangs der Festigkeit und eines erwarteten Kostenanstiegs nicht verlängert werden. Da in dieser Ausführungsform die Verbindungswellen 532d aus dem gleichen Aluminiumlegierungsmaterial wie der Zylinderkopf gefertigt sind, steigen die Kosten unweigerlich an. Zudem kann die Festigkeit der Verbindungswellen 532d nicht erheblich erhöht werden, weil der Durchmesser der Verbindungswellen 532d begrenzt ist.
Anstatt den Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwellen 532 dem des Zylinderkopfs anzunähern, ist es daher für eine Kostenreduktion und Erhöhung der Festigkeit von Vorteil, einen zulässigen Bereich einer axialen Verschiebung einer jeweiligen Steuernadel 532a einzustellen und die Länge der Verbindungswellen 532d zu minimieren.
In einem dem Schiebestellglied nahen Bereich, d. h. in einem Fall, wo die Verbindungswelle 532d (#4 bis #3) in einem Bereich, der sich nahe an der Kugelgewindetriebwelle 500e befindet, verkürzt wird, akkumuliert die axiale Verschiebung der Eingriffbereiche 532c an den Steuernadeln, während der Abstand vom Schiebestellglied zunimmt. Wenn daher das Verhältnis der Länge der Verbindungswelle 532d zu dem des Eingriffbereichs 532c ungeachtet der Entfernung vom Schiebestellglied konstant ist, überschreitet die axiale Verschiebung der Eingriffbereiche 532c möglicherweise den zulässigen Bereiche.
In dieser Ausführungsform nimmt das Verhältnis der Länge der Verbindungswellen 532d (#1 bis #3) wie vorstehend beschrieben zur Länge der Eingriffbereiche 532c (#1 bis #3) allmählich zu, während sich die Entfernung vom Schiebestellglied vergrößert. Die Längenbeziehung zwischen der Verbindungswelle 532d (#4) und dem Eingriffbereich 532c (#4) wird zudem erhöht, während sich der Abstand vom Schiebestellglied vergrößert.
An einem jeweiligen Eingriffbereich 532c wird daher verhindert, dass die axiale Verschiebung der Steuernadel 532a den zulässigen Bereich überschreitet. Zudem wird verhindert, dass die Festigkeit der Steuerwelle 532 abnimmt, und verhindert, dass die Kosten für die Steuerwelle 532 ansteigen.
Dementsprechend ist der variable Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform in der Lage, eine exakte Ventilbetätigungssteuerung auszuführen, während die Festigkeit der Steuerwelle 532 beibehalten wird.

(B) Es werden die gleichen Vorteile wie die Punkte (2) und (3) der ersten Ausführungsform erreicht.

[Andere Ausführungsformen]

(a) In der ersten und zweiten Ausführungsform ist die Steuerwelle so konfiguriert, dass die Eingriffbereiche und die Verbindungswellen separat ausgebildet sind und einander an ihren Endflächen kontaktieren. Die Konfiguration kann wie in 33 gezeigt geändert werden. Das heißt, dass ein männlicher Gewindebereiche 633a und ein weiblicher Gewindebereich 633b in einem jeweiligen Eingriffbereich 632c bzw. jeder Verbindungswelle 632d ausgebildet sein können, und die Eingriffbereiche 632c und die Verbindungswellen 632d durch Gewindeschneiden integriert werden können. Alternativ können die Eingriffbereiche und die Verbindungswellen durch eine andere Möglichkeit integriert werden. Wenn die Steuerwelle ferner in die Kugelgewindetriebwelle 100e des Schiebestellglieds 100 integriert wird, kann die axiale Position der Steuerwelle nur durch das Schiebestellglied ohne Verwendung des Spannmechanismus 102 eingestellt werden. Selbst wenn die Eingriffbereiche, die Verbindungswellen und die Kugelgewindetriebwelle integriert werden, kann der Spannmechanismus 102 verwendet werden, um die Bewegung der Steuerwelle zu unterstützen.
(b) In der veranschaulichten Ausführungsform wird ein Aluminiumlegierungsmaterial als Leichtlegierungsmaterial verwendet. Es kann jedoch ein Magnesiumlegierungsmaterial verwendet werden.
(c) Das Schiebestellglied 100 ist eine Kombination des Elektromotors und des Kugelgewindes. Es kann jedoch ein Schiebestellglied mit eine hydraulischen Antriebsquelle verwendet werden.
(d) In der dritten Ausführungsform handelt es sich bei dem Wellenhauptkörper 282d um einen einstückigen Körper, der die gesamte Steuerwelle 282 ausbildet. Wie in 11 gezeigt ist, kann die Steuerwelle 282 jedoch separat ausgebildet sein, um den Zylindern zu entsprechend. Alternativ kann die Steuerwelle 282 separat aus Abschnitten ausgebildet sein, die durch Gewindeschneiden integriert werden. Alternativ können die Eingriffbereiche und Verbindungsbereiche durch eine andere Einrichtungen integriert werden. Im Gegensatz zu den rechteckigen Löchern, die in 18 gezeigt sind, können die Löcher in anderen Formen ausgebildet sein, um die Eingriffbereiche aufzunehmen.
(e) In der sechsten Ausführungsform sind die Verbindungswellen aus dem gleichen Material gefertigt wie der Zylinderkopf. Die Verbindungswellen können jedoch aus einem Material gefertigt sein, dass sich von dem des Zylinderkopfs unterscheidet und eine größeren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist als die Eingriffbereiche.

Claims

Variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, wobei der Mechanismus einen intervenierenden Antriebsmechanismus (120), eine Steuerwelle (132) und ein Stellglied (100) aufweist, wobei der intervenierende Antriebsmechanismus eine Antriebskraft von einem Nocken (45a), der in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeordnet ist, an ein Ventil (12) überträgt, wobei die Steuerwelle mit einer Ventilbetätigungssteuerung (128) in Eingriff steht, die in dem intervenierenden Antriebsmechanismus angeordnet ist und die Ventilbetätigungssteuerung in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, und das Stellglied die Steuerwelle in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, wobei der Mechanismus dadurch gekennzeichnet ist, dass: der Verbrennungsmotor eine Mehrzahl von Zylindern (2a) aufweist, wobei der intervenierende Antriebsmechanismus einer von einer Mehrzahl von intervenierenden Antriebsmechanismen ist, die jeweils für einen der Zylinder bereitgestellt sind; die Steuerwelle einen Eingriffbereich (132c) aufweist, der mit der Ventilbetätigungssteuerung in Eingriff steht und aus einem hochfesten Material gefertigt ist, wobei ein verbleibender Bereich (132d) der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs aus einem Material gefertigt ist, das sich von dem Material des Eingriffbereichs unterscheidet, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der gesamten Steuerwelle dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs angenähert wird; die Steuerwelle allen intervenierenden Antriebsmechanismen gemein ist, wobei der Eingriffbereich (132c) einer von einer Mehrzahl von Eingriffbereichen ist und der verbleibende Bereich (132d) einer von einer Mehrzahl von verbleibenden Be reichen ist, wobei der Eingriffbereich und der verbleibende Bereich abwechselnd angeordnet sind.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt ist, wobei der Eingriffbereich der Steuerwelle aus einem Material auf Eisenbasis gefertigt ist, und der verbleibende Bereich der Steuerwelle aus einem Leichtlegierungsmaterial gefertigt ist.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Leichtlegierungsmaterial um ein Aluminiumlegierungsmaterial oder ein Magnesiumlegierungsmaterial handelt.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Bereich der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs aus dem gleichen Material wie das Material des Zylinderkopfs gefertigt ist.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material und die Länge des Eingriffbereichs und das Material und die Länge des verbleibenden Bereichs des Steuerventils mit Ausnahme des Eingriffbereichs so eingestellt sind, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zylinderkopfs identisch ist.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Eingriffbereichs der Steuerwelle, und der Wärmeausdehnungskoeffizient des verbleibenden Bereichs der Steuerwelle mit Ausnahme des Eingriffbereichs größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Eingriffbereichs ist; wobei, zwischen dem benachbarten Paar der intervenierenden Antriebsmechanismen, der Wärmeausdehnungskoeffizient der Steuerwelle niedriger eingestellt ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zylinderkopfs, und wobei das Verhältnis der Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffsbereichs zur Länge des Eingriffbereichs zwischen einem jeweiligen Paar der intervenierenden Antriebsmechanismen mit größer werdendem Abstands vom Stellglied zu dem Paar graduell zunimmt.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die intervenierenden Antriebsmechanismen im Wesentlichen in einem konstanten Intervall angeordnet sind, und wobei die Länge des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs zwischen einem benachbarten Paar der intervenierenden Antriebsmechanismen mit größer werdendem Abstand vom Stellglied zu dem Paar zunimmt.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffbereiche der Steuerwelle und der verbleibenden Bereiche der Steuerwelle mit Ausnahme der Eingriffbereiche separat ausgebildet sind und entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, während sie miteinander in Kontakt gebracht werden, um die Steuerwelle zu bilden, und wobei das Stellglied an einem Ende der Steuerwelle bereitgestellt ist und eine Spanneinrichtung am anderen Ende der Steuerwelle positioniert ist, um die Steuerwelle hin zum Stellglied zu spannen.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontinuität des Materials des verbleibenden Bereichs mit Ausnahme des Eingriffbereichs entlang der axialen Richtung der Steuerwelle beibehalten wird.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Bereich mit Ausnahme des Eingriffbereichs einstückig ausgebildet ist, wobei der Eingriffbereich eingebettet ist und durch den verbleibenden Bereich gelagert wird.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffbereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels einer Steuernadel in Eingriff steht, wobei der Eingriffbereich um die Steuernadel herum in der Steuerwelle angeordnet ist, um die Steuernadel zu lagern.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass: die Ventilbetätigungssteuerung mit einer Steuernadel in Eingriff steht, die durch den Eingriffbereich gelagert wird und sich bewegt, während sich die Steuerwelle in der axialen Richtung bewegt, und dass der intervenierende Antriebsmechanismus folgende Merkmale beinhaltet: einen Eingabebereich, wobei der Eingabebereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels eines ersten Keilprofilmechanismus in Eingriff steht, um eine Ventilantriebkraft vom Nocken aufzunehmen, und die Ventilantriebskraft an die Ventilbetätigungssteuerung überträgt; und einen Ausgabebereich, wobei der Ausgabebereich mit der Ventilbetätigungssteuerung mittels eines zweiten Keilprofilmechanismus in Eingriff steht, um die Ventilantriebskraft von der Ventilbetätigungssteuerung aufzunehmen, und die Ventilantriebskraft an das Ventil überträgt; wobei der Steigungswinkel des ersten Keilprofilmechanismus sich vom Steigungswinkel des zweiten Keilprofilmechanismus unterscheidet, so dass, während sich die Steuerungswelle axial bewegt, die relativen Positionen des Eingabebereichs und des Ausgabebereichs geändert werden und die Ventilbetätigung angepasst wird.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Zylindern (2a), wobei der Mechanismus intervenierende Antriebsmechanismen (120) aufweist, die jeweils für einen der Zylinder bereitgestellt sind, eine Steuerwelle (132) und ein Stellglied (100), wobei ein jeweiliger intervenierender Antriebsmechanismus eine Antriebskraft von einem der Nocken (45a), der in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeordnet ist, an ein Ventil (12) überträgt, wobei die Steuerwelle mit einer Ventilbetätigungssteuerung (128) in Eingriff steht, die in einem jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus bereitgestellt ist und die Ventilbetätigungssteuerungen in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, und das Stellglied die Steuerwelle in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, wobei der Mechanismus dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ventilspiel eines jeweiligen Ventils durch eine Spieleinstellvorrichtung (350a–350d) angepasst wird, wobei eine Auslaufeigenschaft der Spieleinstellvorrichtungen zwischen den Zylindern unterschiedlich eingestellt wird, um eine Variation der Ventilbetätigung zwischen den Zylindern aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf in Beziehung zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus zu unterdrücken.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, durch Erzeugen der Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten, der Auslaufeigenschaftswert der Spieleinstellvorrichtung, der für einen Zylinder vorgesehen ist, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ erhöht wird, größer als der Auslaufeigenschaftswert eines Zy linders eingestellt ist als der Auslaufeigenschaftswert eines Zylinders, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ verringert wird.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Zylindern (2a), der intervenierende Antriebsmechanismen (120) aufweist, die jeweils für einen der Zylinder vorgesehen sind, eine Steuerwelle (132) und ein Stellglied (100), wobei ein jeweiliger intervenierender Antriebsmechanismus eine Antriebskraft von einem der Nocken (45a), der in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, an ein Ventil überträgt, die Steuerwelle mit einer Ventilbetätigungssteuerung (128) in Eingriff steht, die in einem jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus bereitgestellt ist und die Ventilbetätigungssteuerungen in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, und das Stellglied die Steuerwelle in einer axialen Richtung bewegt, um die Ventilbetätigung anzupassen, wobei der variable Ventilbetätigungsmechanismus dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Ventilspiel eines jeweiligen Ventils durch eine Spieleinstellungsvorrichtung (350a–350d) angepasst wird, wobei der Druck des Öls, das der Spieleinstellungsvorrichtung zugeführt wird, der für einen jeweiligen Zylinder gemäß der Temperatur des Verbrennungsmotors unabhängig eingestellt wird, um die Variation der Ventilbetätigung zwischen den Zylindern aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Steuerwelle und dem Zylinderkopf in Beziehung zum Wärmeausdehnungskoeffizient eines jeweiligen intervenierenden Antriebsmechanismus zu unterdrücken.
Variabler Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass, durch Erzeugen der Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten, der Druck des Öls, der der Spieleinstellvorrichtung für einen Zylinder zugeführt wird, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ erhöht wird, geringer als der Druck des Öls eingestellt wird, der ei nem Zylinder zugeführt wird, in dem der Ventilbetätigungswert aufgrund einer hohen Temperatur relativ verringert wird.