DE69103314T2

DE69103314T2 - Brennkraftmaschine mit einer einzelobenliegenden Nockenwelle.

Info

Publication number: DE69103314T2
Application number: DE69103314T
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Aoki; Takeshi Iwata; Chihaya Sugimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2011-04-16
Also published as: CA2040294A1; CA2040294C; EP0452158B1; DE69124708T2; JPH041405A; EP0452158A1; EP0605390B1; JPH0811930B2; DE69124708D1; US5095859A; EP0605390A1; DE69103314D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nockenwelle (SOHC), umfassend ein Einlaßventilantriebsmittel, das zwischen einer einzelnen Nockenwelle, die über einer Brennkarmmer drehbar angeordnet ist, und einem Paar von Einlaßventilen angeordnet ist, um die Drehbewegung der Nockenwelle in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaßventile zu wandeln, ein Auslaßventilantriebsmittel, das zwischen der Nockenwelle und einem Paar von Auslaßventilen angeordnet ist, um die Drehbewegung der Nockenwelle in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Auslaßventile zu wandeln, und ein zylindrischer Kerzeneinsetzabschnitt, der in einem Zylinderkopf angeordnet ist, um eine Zündkerze einzusetzen, die an einem Mittelabschnitt einer Deckfläche der Brennkammer anzuordnen ist.
Ein solcher Verbrennungsmotor vom SOHC-Typ ist herkömmlich beispielsweise aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 57806/88 und dgl bekannt.
In dieser herkömmlichen Technik sind eine Mehrzahl von einlaßventilseitigen Kipphebeln zwischen einem Paar von Einlaßventilen und einer Nockenwelle angeordnet und ein Paar von auslaßventilseitigen Kipphebeln ist zwischen einem Paar von Auslaßventilen und der Nockenwelle angeordnet, so daß das Paar von Einlaßventilen und das Paar von Auslaßventilen durch Schwenkantrieb der einzelnen Kipphebel durch die an der Nockenwelle vorgesehenen Nocken geöffnet und geschlossen werden. Zusätzlich ist ein Verbindungsumschaltmechanismus in den einlaßventilseitigen Kipphebeln vorgesehen und kann die Verbindung und Trennung der Kipphebel umschalten, um die Ausgangsleistung des Motors zu verbessern, indem er den Öffnungs- und Schließmodus der Einlaßventile in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors ändert
Jedoch sind die einlaßventilseitigen Kipphebel einander benachbart an einer Stelle angeordnet, an der der Verbindungsumschaltmechanismus vorgesehen ist, aber die Nocken für die einlaßventilseitigen Kipphebel und die Nocken für die auslaßventilseitigen Kipphebel sind in einer Axialrichtung der Nockenwelle abwechselnd vorgesehen, und daher können die einlaßventilseitigen Kipphebel nicht kompakt angeordnet werden. Dies erhöht die Abmessungen des Verbindungsumschaltmechanismus mit dem Resultat einer Gewichtserhöhung des einlaßventilseitigen Kipphebels, einer Schwierigkeit der Verbesserung der Dimensionsgenauigkeit des Verbindungsumschaltmechanismus und einer Schwierigkeit der Anordnung des Gleitkontaktabschnitts des einlaßventilseitigen Kipphebels mit dem Nocken und der betriebsmäßig verbundenen Stellung des einlaßventilseitigen Kipphebel zu dem Einlaßventil zusammen in einer Ebene, die zu der Schwenkachse des einlaßventilseitigen Kipphebels orthogonal verläuft, wodurch sich eine ungleichmäßige oder exzentrische Last ergibt, die auf den einlaßventilseitigen Kipphebel wirkt.
Die EP-A-0 258 061 zeigt einen anderen Verbrennungsmotor vom SOHC-Typ mit einer selektiven Kupplung zwischen einlaßventilseitigen Kipphebeln.
Die EP-A-0 187 287 und die JP-A1 301909 zeigen beide Verbrennungsmotoren vom SOHC-Typ, in denen eine Mehrzahl von einlaßventilseitigen Kipphebeln zwischen einem Paar von auslaßventilseitigen Kipphebeln angeordnet sind. Jedoch ergeben sich in der Praxis mit diesen Anordnungen Schwierigkeiten.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nockenwelle vor, umfassend:
eine einzelne Nockenwelle, die in einem Zylinderkopf oberhalb einer Brennkammer drehbar angebracht ist;
ein Paar von Einlaßventilen, die in dem Zylinderkopf an einer Seite der Nockenwelle angebracht sind;
eine Mehrzahl von einlaßventilseitigen Antriebskipphebeln zum betriebsmäßigen Verbinden der Nockenwelle mit dem Paar von Einlaßventilen;
ein Paar von Auslaßventilen, die an dem Zylinderkopf an der anderen Seite der Nockenwelle angebracht sind;
ein Paar von auslaßventilseitigen Antriebskipphebeln zum betriebsmäßigen separaten Verbinden der Nockenwelle mit jedem des Paars von Auslaßventilen und
ein Zündkerzenmontageloch in einem Mittelabschnitt einer Deckfläche der Brennkammer;
worin die Mehrzahl von einlaßventilseitigen Antriebskipphebeln zwischen dem Paar von auslaßventilseitigen Antriebskipphebeln angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mittel zum selektiven Verbinden und Trennen der einlaßventilseitigen Antriebskipphebel vorgesehen ist; und
die einlaßventilseitigen Antriebskipphebel ein Paar von Kipphebeln umfassen, von denen einer eine daran stiftgelagerte Rolle zum Rollkontakt mit einem an der Nockenwelle vorgesehenen Nocken enthält, und der andere eine daran vorgesehene Gleitfläche zum Gleitkontakt mit einem an der Nockenwelle vorgesehenen erhöhten Abschnitt umfaßt, wobei der erhöhte Abschnitt derart geformt ist, daß er das Einlaßventil, das dem mit der Gleitfläche versehenen Antriebskipphebel zugeordnet ist, nur um einen geringen Betrag öffnen läßt, um das Einlaßventil im wesentlichen außer Betrieb zu bringen, wenn die Verbindung zwischen dem einen und anderen Kipphebeln gelöst ist.
Solche Anordnungen haben Vorteile, von denen einige aus der nachfolgenden Beschreibung bestimmter Ausführungen ersichtlich werden.
Mit dieser Konstruktion kann man in dem Einlaßventilantriebsmittel den Öffnungs- und Schließmodus der Binlaßventile gemäß dem Betriebszustand des Motors ändern, indem man gemäß dem Betriebszustand des Motors die Verbindung und Trennung der Mehrzahl von Kipphebeln durch Betätigung des Verbindungsumschaltmechanismus umschaltet. Dies kann zu einer Verbesserung der Ausgangsleistung des Motors beitragen. Darüber hinaus kann man Einlaßventilantriebsmittel kompakt konstruieren, indem man die Mehrzahl von Kipphebeln, die das Einlaßventilantriebsmittel bilden, an Stellen entlang der Nockenwelle nahe beieinander anordnet. Im Ergebnis kann man den in dem Einlaßventilantriebsmittel vorgesehenen Verbindungsumschaltmechanismus ebenfalls kompakt konstruieren.
Zwei Ausführungen werden nun beispielshalber unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figuren 1 bis 4 zeigen zur Erläuterung einen ersten Verbrennungsmotor vom SOHC-Typ des Anmelders, wobei
Figur 1 ist eine Längsschnittansicht eines Motorkörperabschnitts entlang einer Linie I-I in Figur 2;
Figur 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in Figur 1;
Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in Figur 1; und
Figur 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in Figur 1;
Figuren 5 und 6 zeigen ebenfalls zur Erläuterung einen zweiten Verbrennungsmotor vom SOHC-Typ des Anmelders, wobei
Figur 5 ist eine Längsschnittansicht eines Motorkörperabschnitts ähnlich Figur 1; und
Figur 6 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI in Figur 5;
Figuren 7 bis 9A zeigen eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei
Figur 7 ist eine Längsschnittansicht eines Motorkörperabschnitts ähnlich Figur 1;
Figur 8 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIII-VIII in Figur 7;
Figur 8A ist eine Ansicht von oberhalb einer Nockenwelle, wie sie in Figur 8 gepunktet gezeigt ist;
Figur 9 ist eine Unteransicht eines Zylinderkopfs, entlang einer Linie IX-IX in Figur 7; und
Figur 9A ist ein Diagramm mit Darstellung der Form einer Quetschwirbelfläche;
Figur 10 ist eine Unteransicht eines Zylinderkopfs ähnlich Figur 9, aber mit Darstellung einer Modifikation der Einlaßpassage;
Figuren 11 bis 12A zeigen eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei
Figur 11 ist eine Längsschnittansicht eines Motorkörperabschnitts ähnlich Figur 1; und
Figur 12 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XII-XII in Figur 10; und
Figur 12A ist eine Ansicht von oberhalb einer Nockenwelle, wie sie in Figur 12 gepunktet gezeigt ist.
Zunächst zu Figur 1, worin ein erster Verbrennungsmotor mit einer einzelnen oben liegenden Nockenwelle (SOHC-Typ des Anmelders) dargestellt ist. Ein wesentlicher Abschnitt eines Motorkörpers in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor vom SOHC-Typ umfaßt einen Zylinderblock 1 und einen Zylinderkopf 2, der an eine obere Fläche des Zylinderblocks 1 angeschlossen ist. Ein Kolben 4 mit einer Einsenkung 4a an seiner oberen Fläche ist in einem Zylinder 3 gleitend aufgenommen, der in dem Zylinderblock 1 vorgesehen ist, und eine Brennkammer 5 ist zwischen der oberen Fläche des Kolbens 4 und dem Zylinderkopf 2 gebildet.
Nun auch zu Figur 2. Erste und zweite Einlaßventilöffnungen 6&sub1; und 6&sub2; und erste und zweite Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2; sind in dem Zylinderkopf 2 vorgesehen und öffnen sich in eine Deckfläche der Brennkammer 5. Die Einlaßventilöffnungen 6&sub1; und 6&sub2; sind an einen einzelnen Einlaßdurchgang 8 angeschlossen, der sich in eine Seitenfläche des Zylinderkopfs 2 öffnet, und die Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2; sind an einen einzelnen Auslaßdurchgang 9 angeschlossen, der sich in die andere Seitenfläche des Zylinderkopfs 2 öffnet. Ein erstes Einlaßventil VI1 und ein zweites Einlaßventil VI2 sind in einem Paar von zylindrischen Führungen 10 gleitend aufgenommen, welche in dem Zylinderkopf 2 jeweils angeordnet sind, und sie können die ersten und zweiten Einlaßöffnungen 6&sub1; und 6&sub2; unabhängig voneinander öffnen und schließen. Schraubenventilfedern 12, 12, welche die Einlaßventile VI1 und VI2 umgeben, sind zwischen dem Zylinderkopf 2 und Haltern 11, 11 vorgesehen, welche an von den entsprechenden zylindrischen Führungen 10 vorstehenden oberen Enden der Einlaßventile VI1 und VI2 jeweils befestigt sind, so daß die Einlaßventile durch die Ventilfedern 12, 12 nach oben, d.h. in eine Ventilschließrichtung vorgespannt sind. Auslaßventile VE1 und VE2, welche die ersten und zweiten Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2; unabhängig voneinander öffnen und schließen können, sind in einem Paar in dem Zylinderkopf 2 angeordneten zylindrischen Führungen 13, 13 aufgenommen. Schraubenventilfedern 15, 15, welche die Auslaßventile VE1 und VE2 umgeben, sind zwischen dem Zylinderkopf 2 und Haltern 14, 14 vorgesehen, welche an den von den zylindrischen Führunngen 13, 13 jeweils vorstehenden oberen Enden der Aus1aßventile VE1 und VE2 befestigt sind, so daß die Auslaßventile VE1 und VE2 durch die Federn 15, 15 nach oben, d.h. in Ventilschließrichtung vorgespannt sind.
Ein Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; ist zwischen den Einlaßventilen VI1 und VI2 und einer einzelnen Nockenwelle 16 angeordnet, welche mit einem Untersetzungsverhältnis von 1/2 an eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) betriebsmäßig angeschlossen ist, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaßventile VI1 und &sub1;&sub1;&sub2; zu wandeln, und ein Auslaßventilantriebsmittel 18&sub1; ist zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 und der Nockenwelle 16 angeordnet, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Auslaßventile VE1 und VB2 zu wandeln.
Weiter zu Figur 2. Die Nockenwelle 16 ist durch den den Zylinderkopf 2 drehbar gehalten und ein an den Zylinderkopf 2 angeschlossener Halter 20 hat eine zu der Achse des Zylinders 3 orthogonale horizontale Achse. Die Nockenwelle 16 ist integral versehen mit einem Hochdrehzahlnocken 21 und Niederdrehzahlnocken 22, 22 nahe gegenüberliegenden Seiten des Hochdrehzahlnockens 21 und ist weiter integral versehen mit Auslaßventilnocken 23, 23 an gegenüberliegenden Seiten der Niederdrehzahlnocken 22, 22. Der Hochdrehzahlnocken 21 hat eine Form, durch die die Einlaßventile VI1 und VI2 in einem Bereich höherer Betriebsdrehzahl des Motors geöffnet und geschlossen werden können, und er umfaßt einen Grundkreisabschnitt 21a und einen erhöhten Abschnitt 21b, der von dem Grundkreisabschnitt 21a radial nach außen vorsteht. Jeder der Niederdrehzahlnocken 22 hat eine Form, durch die die Einlaßventile VI1 und VI2 in einem Betriebsbereich niederer Drehzahl des Motors geöffnet und geschlossen werden können und umfaßt einen Grundkreisabschnitt 22a und einen erhöhten Abschnitt 22b, der von der Nockenwelle 16 radial nach außen vorsteht, und zwar um einen geringeren Betrag als der erhöhte Abschnitt 21b des Hochdrehzahlnockens 21 und über einen Bereich eines Mittenwinkels, der kleiner als der des erhöhten Abschnitts 21b ist. Weiter hat der Auslaßventilnocken 23 eine Form, durch die die Auslaßventile VE1 und VE2 in allen Betriebszuständen des Motors geöffnet und geschlossen werden können.
Das Einlaßventilantriebsmittel 17 umfaßt einen ersten Antriebskipphebel 24&sub1;, der an das erste Einlaßventil VI1 betriebsmäßig angeschlossen ist, einen zweiten Kipphebel 25&sub1;, der an das zweite Einlaßventil VI2 betriebsmäßig angeschlossen ist, und einen freien Kipphebel 26&sub1;, der zwischen den Antriebskipphebeln 24&sub1; und 25&sub1; angeordnet sind. Die Kipphebel 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1; sind durch eine Kipphebelwelle 27 schwenkbar gehalten, welche an dem Halter 20 fest gehaltert ist und eine Achse aufweist, die parallel zu der Nockenwelle 16 oberhalb der Nockenwelle 16 verläuft. Das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub1; umfaßt ein Paar von auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub1; und 30&sub1;, die an einer Kipphebelwelle 28 schwenkbar gehalten sind, die an dem Halter 20 parallel zu der Kipphebelwe1le 27 oberhalb der Nockenwelle 16 fest gehaltert ist
In dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; ist an einem Ende des ersten Antriebskipphebels 21&sub1; eine Nockengleitfläche 31 vorgesehen und geeignet, mit dem an der Nockenwelle 16 vorgesehenen Niederdrehzahlnocken 22 in Gleitkontakt zu kommen, und an einem Ende des zweiten Antriebskipphebels 25&sub1; ist eine Nockengleitfläche (nicht gezeigt) vorgesehen, die mit dem an der Nockenwelle 16 vorgesehenen Niederdrehzahlnocken 22 in Gleitkontakt kommt. An dem freien Kipphebel 26&sub1; ist eine Nockengleitfläche (nicht gezeigt) vorgesehen, die mit dem an der Nockenwelle 16 vorgesehenen Hochdrehzahlnocken 21 in Gleitkontakt kommt. Zusätzlich ist an einem Ende jedes auslaßventilseitigen Kipphebels 29&sub1; und 30&sub1; eine Nockengleitfläche 34 vorgesehen, die mit einem entsprechenden der an der Nockenwelle 16 vorgesehenen Auslaßventilnocken 23, 23 in Kontakt kommt.
Eine Einstellschraube 35 ist in das andere Ende jedes der ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; des Einlaßventilantriebsmittels 17&sub1; zur Vorschub- und Rückzugbewegung eingeschraubt, um gegen ein Oberende jedes der Einlaßventile VI1 und VI2 abzustützen, so daß die Einlaßventile VI1 und VI2 in Antwort auf die Schwenkbewegung der Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; geöffnet und geschlossen werden. Eine Einstellschraube 36 ist auch in das andere Ende jedes der Kipphebel 29&sub1; und 30&sub1; in dem Auslaßventilantriebsmittel 18 eingeschraubt, um gegen ein Oberende jedes der Auslaßventile VE1 und VF2 abzustützen, so daß die Auslaßventile VE1 und VE2 in Antwort auf die Schwenkbewegung der Kipphebel 29&sub1; und 30&sub1; geöffnet und geschlossen werden.
Zurück zu Figur 1. Eine Tragplatte 37 ist an dem Malter 20 über dem Zylinderkopf 2 in einer Position fest angebracht, die einer Stelle zwischen benachbarten Zylindern 3 entspricht, um die Kipphebelwellen 27 und 28 abzudecken. Die Tragplatte 37 ist mit einem Leerwegmechanismus 38 versehen, um den freien Kipphebel 26&sub1; zu dem Hochdrehzahlnocken 21 hin federnd vorzuspannen.
Der Leerwegmechanismus 38 umfaßt ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Führungsteil 39, das in die Tragplatte 37 eingesetzt ist, einen Kolben 40, der in dem Führungsteil 39 gleitend aufgenommen ist und der einen Stützabschnitt, der an einem zu dem freien Kipphebel 26&sub1; näheren Ende konvergierend geformt ist, um sich gegen den freien Kipphebel 26&sub1; abzustützen, aufweist, einen Anschlag 41, der an einer einem offenen Ende näheren Innenfläche des Führungsteils 39 zum Ergreifen des Kolbens 34 abnehmbar gesichert ist, und eine erste Feder 42 und eine zweite Feder 43, die zwischen dem Kolben 40 und dem Führungsteil 39 angeordnet sind, um den Kolben 40 in eine Richtung zum Abstützen gegen den freien Kipphebel 26&sub1; federnd vorzuspannen.
Die Tragplatte 37 ist mit einem mit einem Boden versehenen zylindrischen Abschnitt 39a versehen, der an einer dem freien Kipphebel 26 entsprechenden Stelle nach unten offen ist, und das Führungsteil 39 ist in den mit einem Boden versehenen zylindrischen Abschnitt 37a eingesetzt, dessen offenes Ende nach unten weist. Eine Federkammer 44 ist zwischen dem Kolben 40 und dem Führungsteil 39 gebildet. Die erste Feder 42 hat eine relativ kleine Federkonstante und ist zusammengedrückt zwischen einem in der Pederkammer 44 aufgenommenen Halter 45 und dem Kolben 40 vorgesehen, und die zweite Feder 43 hat eine relativ große Federkonstante und ist zusammengedrückt zwischen dem Halter 45 und einem geschlossenen Ende des Führungsteils 39 vorgesehen.
Ein mit einem Boden versehenes kleines Loch 40b ist koaxial in einer Innenfläche eines geschlossenen Endes des Kolbens 40 gebildet, und die erste Feder 42 mit einer relativ kleinen Federkonstante ist in dem kleinen Loch 40b aufgenommen, was ein Herausfallen der ersten Feder verhindert. Der Stützabschnitt 40a des Kolbens 40 enthält weiter ein Entlüftungsloch 46 in einer kreuzförmigen Öffnung in einer Außenfläche des Stützabschnitts 40a und steht mit der Außenseite der Federkammer 44 in Verbindung, um zu verhindern, daß das Innere der Federkammer 44 während der Gleitbewegung des Kolbens 40 unter Druck gesetzt wird.
Weiter ist eine älnut 47 an der Tragplatte 37 vorgesehen, so daß sie parallel zu der Nockenwelle 16 nahe einem Basisende des mit einem Boden versehenen zylindrischen Abschnitt 37a verläuft, und eine Ölpassage 48 ist in dem Basisende des mit einem Boden versehenen zylindrischen Abschnitts 37a und dem Führungsteil 39 vorgesehen, um durch die Ölnut 47 fließendes Öl in die Federkammer 44 zu leiten. Hierdurch kann Schmieröl zwischen den Kolben 40 und das Führungsteil 39 geführt werden, indem das Schmieröl durch die Ölnut 47 fließt.
Zu Figur 4. Das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; ist mit einem Verbindungsumschaltmechanismus 50 versehen, der die Verbindung und Trennung der Kipphebel 24&sub1; bis 24&sub1; entsprechend der Betriebszustände des Motors umschalten kann.
Der Verbindungsumschaltmechanismus 50 umfaßt einen ersten Verbindungskolben 51, der den ersten Antriebskipphebel 24&sub1; und den freien Kipphebel 26&sub1; verbinden kann, einen zweiten Verbindungskolben 52, der den freien Kipphebel 26&sub1; mit dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub1; verbinden kann, ein Begrenzungsteil 53 zum Begrenzen der Bewegung der ersten und zweiten Verbindungskolben 51 und 52 und eine Rückholfeder 54 zum Vorspannen der Kolben 51 und 52 und des Begrenzungsteils 53 in Richtung einer Trennungsposition.
Ein erstes mit einem Boden versehenes Führungsloch 55 ist in dem ersten Antriebskipphebel 24&sub1; parallel zu der Kipphebelwelle 27 vorgesehen und zu dem freien Kipphebel 26 hin offen. Der erste Verbindungskolben 51 ist in dem ersten Führungsloch 55 gleitend aufgenommen, und eine Hydraulikdruckkammer 56 ist zwischen dem einen Ende des ersten Verbindungskolbens 51 und einem geschlossenen Ende des ersten Führungslochs 55 gebildet. Eine Verbindungspassage 57 ist auch in dem ersten Antriebskipphebel 24&sub1; zur Verbindung mit der Hydraulikdruckkammer 56 vorgesehen, und eine Hydraulikdruckzufuhrpassage 58 ist in der Kipphebelwelle 27 vorgesehen und führt zu einer nicht gezeigten Hydraulikdruckzufuhrquelle. Die Hydraulikdruckzufuhrpassage 58 steht mit der Verbindungspassage 57 und der Hydraulikdruckkammer 56 unabhängig von dem Schwenkzustand des ersten Antriebskipphebels 24&sub1; in Verbindung, und zwar mittels einer Innennut (nicht bezeichnet) in dem ersten Antriebskipphebel 24&sub1;.
Ein dem ersten Führungsloch 55 entsprechendes Führungsloch 59 ist in dem freien Kipphebel 26&sub1; vorgesehen, so daß es zwischen dessen gegenüberliegenden Seitenflächen parallel zu der Kipphebelwelle 27 verläuft, und der zweite Verbindungskolben 52, dessen eines Ende sich gegen das andere Ende des ersten Verbindungskolbens 51 abstützt, ist in dem Führungsloch 59 gleitend aufgenommen.
Ein dem Führungsloch 59 entsprechendes zweites mit einem Boden versehenes Führungsloch 60 ist in dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub1; parallel zu der Kipphebelwelle 27 vorgesehen und zu dem freien Kipphebel 26&sub1; hin offen. Das mit einem Boden versehene zylindrische Begrenzungsteil 53 stützt sich gegen das andere Ende des zweiten Verbindungskolbens 52 ab und ist in dem zweiten Führungsloch 60 gleitend aufgenommen. Das Begrenzungsteil 53 ist mit seinem offenen Ende zu dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs 60 weisend angeordnet, und ein an dem offenen Ende des Teils 53 radial nach außen vorstehender Kragen 53a steht mit einer Innenfläche des zweiten Führungslochs 60 in Gleitkontakt. Die Rückholfeder 54 ist zusammengedrückt zwischen dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs 60 und einem geschlossenen Ende des Begrenzungsteils 53 angebracht, so daß die Kolben 51 und 52 und das Begrenzungsteil 53 gegeneinander abstützen und durch die Federkraft der Rückholfeder 54 zu der Hydraulikdruckkammer 56 hin vorgespannt sind. Darüber hinaus ist ein Verbindungsloch 61 zum Ableiten von Luft und Öl an dem geschlossenen Ende des zweiten Führungslochs 60 vorgesehen.
Ein Haltering 62 ist in eine Innenfläche des zweiten Führungslochs 60 eingesetzt und kann mit dem Kragen 53a des Halteteils 53 in Eingriff treten, so daß das Halteteil 53 vor Herausrutschen aus dem zweiten Führungsloch 60 durch den Haltering 62 gehindert ist. Darüber hinaus ist die Einsetzstelle des Halterings 62 so bestimmt, daß sie die Weiterbewegung des Halteteils 53 zu dem freien Kipphebel 26&sub1; aus einem Zustand behindert, in dem es sich gegen den freien Kipphebel 26&sub1; an einer Stelle abstützt, die einer Ebene zwischen dem freien Kipphebel 26&sub1; und dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub1; entspricht.
In dem Verbindungsumschaltmechanismus 50 ist ein Schwenkzapfen 63 in der zu dem freien Kipphebel 26&sub1; weisenden Seitenfläche jedes der ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; eingebettet, um den freien Kipphebel 26&sub1; zu ergreifen, während die relative Schwenkbewegung der Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; mit dem freien Kipphebel 26&sub1; möglich ist.
Wieder zurück zu den Figuren 1 und 2. Eine Zündkerze 64 ist an einer Mittelposition einer Deckfläche der Brennkammer 5 angeordnet. Ein Kerzenrohr 65 ist in dem Zylinderkopf 2 vorgesehen und dient als ein zylindrischer Kerzeneinsetzabschnitt zum Einsetzen der Zündkerze 64. Das Paar der auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub1; und 30&sub1;, die das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub1; darstellen, sind zum Gleitkontakt mit den Auslaßventilnocken 23, 23 der Nockenwelle 16 an gegenüberliegenden Seiten der Einlaßkipphebel 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1; angeordnet, die nahe beieinander angeordnet sind, um das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; zu bilden. Dies stellt sicher, daß ein relativ weiter Raum zwischen den Auslaßventilhebeln 29&sub1; und 30&sub1; vorgesehen ist und die Auslaßventile VE1 und VE2 mit einem relativ weiten Abstand voneinander angeordnet werden können. Daher ist das Kerzenrohr 65 in dem Zylinderkopf 2 derart positioniert, daß seine Achse zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 sitzt, d.h. zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 sowie zwischen den auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub1; und 30&sub1; angeordnet ist. Das Kerzenrchr 65 ist derart geneigt daß sein oberer Abschnitt einen Abstand von der Nockenwelle 16 hat. Die in das Kerzenrohr 65 eingesetzte Zündkerze 64 ist in den Zylinderkopf 2 an der Mittelstelle der Deckfläche der Brennkammer 5 eingeschraubt.
Nun wird der Betrieb des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Verbrennungsmotors vom SOHC-Typ beschrieben. Wenn der Motor mit niederer Drehzahl läuft, ist der Hydraulikdruck in der Hydraulikdruckkammer 56 in dem Verbindungsumschaltmechanismus 50 abgelassen, und die Kolben 51 und 52 und das Begrenzungsteil 53 befinden sich in ihren getrennten Zuständen, in denen sie durch die Federkraft der Rückholfeder 54 maximal zu der Hydraulikdruckkammer 56 hin bewegt wurden. In diesem Zustand befinden sich die Stützflächen der ersten und zweiten Verbindungskolben 51 und 52 in Positionen zwischen dem ersten Antriebskipphebel 24&sub1; und dem freien Kipphebel 26&sub1;, während die Stützflächen des zweiten Verbindungskolbens 52 und des Begrenzungsteils 53 sich in Positionen zwischen dem freien Kipphebel 26&sub1; und dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub1; befinden. Daher sind die Kipphebel 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1; in einem getrennten Zustand, der eine relative winkelverschiebung zuläßt.
In diesem getrennten Zustand bewirkt die Drehung der Nockenwelle 16 ein Verschwenken der ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 2S5 in Antwort auf den Gleitkontakt mit den Niederdrehzahlnocken 22, 22, so daß die Einlaßventile VI1 und VI1 mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form der Niederdrehzahlnocken 22, 22 geöffnet und geschlossen werden. Währenddessen wird der freie Kipphebel 26&sub1; in Antwort auf den Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahlnocken 21 verschwenkt, aber dessen Schwenkbewegung bleibt ohne Einfluß auf die ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1;. Zusätzlich werden die Auslaßventile VE1 und VE2 mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form der Auslaßventilnocken 23, 23 geöffnet und geschlossen.
Während Hochdrehzahlbetriebs des Motors wird ein höherer Hydraulikdruck der Hydraulikkammer 56 zugeführt. Dies bewirkt, daß die ersten und zweiten Verbindungskolben 51 und 52 sowie das Begrenzungsteil 53 in den Verbindungsumschaltmechanismus 50 des Einlaßventilantriebsmittels 17 gegen die Federkraft der Rückholfeder 54 zu den Verbindungspositionen hin bewegt werden, so daß der erste Verbindungskolben 51 in das Führungsloch 59 eingeführt wird, während gleichzeitig der zweite Verbindungskolben 52 in das zweite Führungsloch 60 eingeführt wird, um hierdurch die Kipphebei 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1; zu verbinden. Hierbei ist der Betrag der Schwenkbewegung des freien Kipphebels 26&sub1; in Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahhlnocken 21 am größten und daher werden die ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; mit dem freien Kipphebel 26&sub1; verschwenkt, und die Einlaßventile VI1 und VI2 werden mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form des Hochdrehzahlnockens 21 geöffnet und geschlossen.
Während dieses Hochdrehzahlbetriebs öffnen und schließen die auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub1; und 30&sub1; die Auslaßventile VE1, VE2 immer noch mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form der Auslaßventilnocken 23, 23 wie während Niederdrehzahlbetriebs.
Es läßt sich eine Verbesserung der Motorausgangsleistung mit einer an den Betriebszustand des Motors angepaßten Ventilbetätigungscharakteristik erlangen, indem man den Öffnungs- und Schließmodus der Einlaßventile VI1 und VE2 auf diese Weise zwischen Hoch- und Niederdrehzahlbetrieb ändert.
In einem solchen Verbrennungsmotor sind an der der Nockenwelle 16 entsprechenden Stelle die Kipphebel 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1;, die das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; bilden, nahe beieinander angeordnet und können in kompakter Weise angeordnet werden. Hieraus folgt, daß der Verbindungsumschaltmechanismus 50 ebenfalls in kompakter Weise angeordnet ist. Dies ermöglicht nicht nur eine leichte Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit der Komponenten des Verbindungsumschaltmechanismus 50, um einen leichtgängigen Betrieb des Verbindungsumschaltmechanismus 50 zu ermöglichen, sondern trägt auch zu einer Verminderung des Gewichts der Kipphebel 24&sub1;, 25&sub1; und 26&sub1; bei. Die Gleitkontaktstellen der ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub1; und 25&sub1; mit den Niederdrehzahlnocken 22, 22 und die an den Einlaßventilen VI1 und VI2 betriebsmäßig angeschlossenen Stellen dieser Kipphebel können darüber hinaus in jeweiligen Ebenen eingerichtet werden, die im wesentlichen orthogonal zu der Achse der Kipphebelwelle 27 verlaufen, um hierdurch die Wirkung einer ungleichmäßigen oder exzentrischen Last auf die ersten und zweiten Kipphebel 24&sub1; und 25&sub1; zu vermeiden.
Das Kerzenrohr 65 ist in dem Zylinderkopf 2 mit seiner Achse zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 angeordnet, um hierdurch den von der Positionierung der auslaßventilseitigen Kipphebel 29 und 30&sub1; an gegenüberliegenden Seiten des Einlaßventilantriebsmittels 17&sub1; gebildeten Raum wirksam zu nutzen. Daher kann man die gesamte Anordnung noch kompakter ausbilden.
Figuren 5 und 6 zeigen einen zweiten Verbrennungsmotor vom SOHC- Typ des Anmelders, in dem Teile, die denen der zuvor beschriebenen Anordnung ähnlich oder damit identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Eine Nockenwelle 16 ist von dem Zylinderkopf 2 und einem an dem Zylinderkopf 2 angeschlossenen Nockenhalter 71 drehbar gehalten. An der Nockenwelle 16 sind in einer Anordnung ähnlich der in Figur 3 gezeigten, welche die erste Anordnung darstellt, einstückig vorgesehen: ein Hochdrehzahlnocken 21, Niederdrehzahlnocken 22, 22 an gegenüberliegenden Seiten des Hochdrehzahlnockens 21 und auslaßventilseitige Nocken 23, 23 an gegenüberliegenden Seiten der Niederdrehzahlnocken 22, 22. Eine zu der Nockenwelle 16 parallele Kipphebelwelle 70 ist in dem Zylinderkopf unterhalb der Nockenwelle 16 fest gehaltert. Ein Einlaßventilantriebsmittel 17&sub2; ist zwischen den Einlaßventilen VI&sub1; und VI2 und der Nockenwelle 16 angeordnet, um die Drehbewegung der Nokkenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaßventile VI1 und VI2 zu wandeln, und ein Auslaßventilantriebsmittel 18&sub2; ist zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 und der Nockenwelle 16 vorgesehen, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Auslaßventile VE1 und VE2 zu wandeln.
Das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub2; umfaßt einen ersten Antriebskipphebel 24&sub2;, der betriebsmäßig mit dem ersten Einlaßventil VI1 in Verbindung steht, einen zweiten Antriebskipphebel 25&sub2;, der mit dem zweiten Einlaßventil VI2 betriebsmäßig in Verbindung steht, und einen freien Kipphebel 26&sub2;, der zwischen den Antriebskipphebeln 24&sub2; und 25&sub2; angeordnet ist. Die Kipphebel 24&sub2;, 25&sub2; und 26&sub2; sind an ihren Basisenden an der Kipphebelwelle 70 schwenkbar gehaltert. Das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub2; umfaßt auslaßventilseitige Kipphebel 29&sub2; und 30&sub2;, die an ihren Basisenden an der Kipphebelwelle 70 schwenkbar gehalten sind und mit den Auslaßventilen VE1 und VE2 betriebsmäßig separat in Verbindung stehen.
In dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub2; ist eine Nockengleitfläche 72 an einem zwischenliegenden und einem oberen Abschnitt des ersten Antriebskipphebels 24&sub2; vorgesehen, so daß sie mit dem Niederdrehzahlnocken 22 in Gleitkontakt kommt (siehe Figur 3); eine Nockengleitfläche 73 ist an einem zwischenliegenden und einem oberen Abschnitt des zweiten Antriebskipphebels 25&sub2; vorgesehen, so daß sie mit dem Niederdrehzahlnocken 22 in Gleitkontakt kommt (siehe Figur 3), und eine Nockengleitfläche 74 ist an dem freien Kipphebel 26&sub2; vorgesehen, so daß sie mit dem Hochdrehzahlnocken 21 in Gleitkontakt kommt (siehe Figur 3). Zusätzlich sind Nockengleitflächen 75 und 76 an zwischenliegenden und oberen Abschnitten der auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub2; und 30&sub2; vorgesehen, so daß sie mit den Auslaßventilnocken 23, 23 in Gleitkontakt kommen (siehe Figur 3).
Ein Leerwegmechanismus 38' mit grundlegend der gleichen Konstruktion wie dem Leerwegmechanismus 38 in der ersten Anordnung ist in dem Zylinderkopf 2 vorgesehen, so daß er den freien Kipphebel 26&sub2; in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub2; zu der Nockenwelle 16 hin federnd vorspannt.
Weiter ist ein Verbindungsumschaltmechanismus (nicht gezeigt) mit grundlegend der gleichen Konstruktion wie dem Verbindungsumschaltmechanismus 50 der ersten Anordnung in dem Einlaßventilantriebsmechanismus 17&sub2; vorgesehen, um das Verbinden und Trennen der Kipphebel 24&sub2;, 25&sub2; und 26&sub2; gemäß dem Betriebszustand des Motors umzuschalten
Eine Schmierölzufuhrpassage 77 ist in der Kipphebelwelle 70 parallel zu der Hydraulikdruckzufuhrpassage 58 vorgesehen, und Einspritzdüsen 78 sind an Basisabschnitten der Kipphebel 24&sub2;, 25&sub2;, 26&sub2;, 29&sub2; und 30&sub2; vorgesehen, die entsprechend den Schwenkstellungen der Kipphebel 24&sub2;, 25&sub2;, 26&sub2;, 29&sub2; und 30&sub2; jeweils mit der Schmierölzufuhrpassage 77 in Verbindung stehen, um Schmieröl von der Schmierölzufuhrpassage 77 zu ihren Gleitkontaktabschnitten mit der Nockenwelle 16 auszustoßen.
Anzumerken ist, daß das Paar Kipphebel 29&sub2; und 30&sub2;, welches das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub2; bildet, an ihren der Nockenwelle 16 gegenüberliegenden Stellen an gegenüberliegenden Seiten des Einlaßventilantriebsmittels 17 angeordnet sind. Daher kann man wie bei der zuvor beschriebenen Anordnung einen relativ weiten Raum zwischen den auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub2; und 30&sub2; vorsehen, und weiter kann man die Auslaßventile VE1 und VE2 mit einem relativ weiten Abstand voneinander anordnen, so daß man das Kerzenrohr 65 in dem Zylinderkopf 2 zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 sowie zwischen den auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub2; und 30&sub2; anordnen kann.
Mit dieser zweiten Anordnung kann man daher einen Raum für das Kerzenrohr 65 bei einer kompakten Gesamtanordnung sichern, und dies trotz des Vorsehens des Verbindungsumschaltmechanismus in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub2;.
Figuren 7 bis 9A zeigen eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung, in denen Teile, die denen der vorhergehenden Anordnungen ähnlich oder mit diesen identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Zuerst zu den Figuren 7, 8 und 8A. Eine Nockenwelle 16 ist von einem Zylinderkopf 2 mit einem an dem Zylinderkopf 2 angeschlossenen Halter 20 drehbar gehalten. Ein Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; ist zwischen der Nockenwelle 16 und den Einlaßventilen VI1 und VI2 vorgesehen, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaßventile VI1 und VI1 zu wandeln, und ein Auslaßventilantriebsmittel 18&sub3; ist zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 und der Nockenwelle 16 vorgesehen, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Auslaßventile VE1 und VE2 zu wandeln.
Das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; umfaßt einen ersten Antriebskipphebel 24&sub3;, der mit dem ersten Einlaßventil VI1 betriebsmäßig verbunden ist, und einen zweiten Antriebskipphebel 25&sub3;, der mit dem zweiten Einlaßventil VI2 betriebsmäßig verbunden ist und nahe dem ersten Antriebskipphebel 24&sub3; angeordnet ist. Die Kipphebel 24&sub3; und 25&sub3; sind an ihren zwischenliegenden Abschnitten von dem Kipphebel 27 schwenkbar gehalten. Das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub3; umfaßt Auslaßventilkipphebel 29&sub3; und 30&sub3;, die mit den Auslaßventilen VE1 und VE2 separat betriebsmäßig verbunden sind und an ihren zwischenliegenden Abschnitten von der Kipphebelwelle 28 schwenkbar gehalten sind.
Ein Verbindungsumschaltmechanismus 50' ist in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; vorgesehen, um die Verbindung und die Trennung der Kipphebel 24&sub3; und 25&sub3; umzuschalten, und umfaßt einen Verbindungskolben 83, der in Antwort auf einen Hydraulikdruck von der Hydraulikzufuhrpassage 58 beweglich ist, die in der Kipphebelwelle 27 zwischen einer Stelle, in der die ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub3; und 25&sub3; angeschlossen sind, und einer Stelle, in der diese Verbindung gelöst wird, vorgesehen ist, ein Begrenzungsteil 84, das in dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub3; gleitend aufgenommen ist und sich gegen den Verbindungskolben 83 abstützt, und eine Rückholfeder 85, die zwischen dem Begrenzungsteil 84 und dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub3; angeordnet ist, um den Verbindungskolben 83 und das Begrenzungsteil 84 zu einer Trennseite hin vorzuspannen.
In dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; ist eine Rolle 81 an einem Ende des ersten Antriebskipphebels 24&sub3; stiftgelagert, um mit dem an der Nockenwelle 16 integral vorgesehenen Nocken 79 in Rollkontakt zu kommen, und eine Gleitfläche 82 ist an einem Ende des zweiten Antriebskipphebels 25&sub3; vorgesehen, um mit einem erhöhten Abschnitt 80 in Gleitkontakt zu kommen, der an der Nockenwelle 16 nahe dem Nocken 79 integral vorgesehen ist. Der erhöhte Abschnitt 80 ist grundlegend mit einer Außenfläche gebildet, die um die Achse der Nockenwelle 16 kreisförmig ist, und weiter mit einer Form gebildet, so daß das zweite Einlaßventil VI2 ein wenig in Öffnungsrichtung betätigt wird, während es im wesentlichen in einem geschlossenen Zustand ist, wenn das erste Einlaßventil VI1 durch den ersten Antriebskipphebel 24&sub3; in einem Zustand geöffnet wird, in dem der zweite Kipphebel 25&sub3; nicht mit dem ersten Antriebskipphebel 24&sub3; verbunden ist. Darüber hinaus ist die Breite des erhöhten Abschnitts 80 in einer Richtung entlang der Achse der Nockenwelle 16 relativ klein, und die Breite der an dem zweiten Antriebskipphebel 25&sub3; vorgesehenen Gleitfläche 82 ist entsprechend dem erhöhten Abschnitt 80 ebenfalls klein, weil hier zwischen eine sehr geringe Kraft übertragen wird.
Rollen 86 und 87 sind an einem Ende jedes der auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub3; und 30&sub3; in dem Auslaßventilantriebsmittel 18&sub3; stiftgelagert, um mit den auslaßventilseitigen Nocken 23, 23 in Rollkontakt zu kommen, die an der Nockenwelle 16 an gegenüberliegenden Seiten des Nockens 79 und des an der Nockenwelle 16 nahe beieinander angeorndeten erhöhten Abschnitts 80 jeweils vorgesehen sind.
Somit ist das Paar der das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub3; bildenden auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub3; und 30&sub3; an gegenüberliegenden Seiten des Einlaßventilantriebsmittels 17&sub3; an ihrer der Nonkenwelle 16 gegenüberliegenden Stelle angeordnet, und daher kann man einen relativ weiten Raum zwischen den Auslaßventilkipphebeln 29&sub3; und 30&sub3; sicherstellen. Weiter kann man die Auslaßventile VE1 und VE2 mit einem relativ weiten Abstand voneinander anordnen, so daß man das Kerzenrohr 65 in dem Zylinderkopf 2 zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 sowie zwischen den auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub3; und 30&sub3; anordnen kann.
Nun auch zu Figur 9. Eine Einlaßpassage 97&sub1;, die in dem Zylinderkopf 2 in Verbindung mit der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; vorgesehen ist und eine Einlaßpassage 97&sub2;, die in dem Zylinderkopf 2 in Verbindung mit der zweiten Einlaßventilöffnung 62 vorgesehen ist, sind gemeinsam mit einem Einlaßdurchgang 8 verbunden, der in einer Seitenfläche des Zylinderkopfs 2 für jeden Zylinder 3 vorgesehen ist. Eine der Einlaßpassagen, etwa die Passage 97&sub1;, ist entlang der Innenfläche der Brennkammer 5 bis kurz vor die erste Einlaßventilöffnung 6&sub1; nach innen aufgeweitet und gekrümmt ausgebildet, um einen Saugdrall des Gases aus der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; in die Brennkammer 5 vorzusehen, wenn das zweite Einlaßventil VI2 im wesentlichen außer Betrieb gegangen ist.
Eine Ausnehmung 2a ist an einer unteren Fläche des Zylinderkopfs 2 vorgesehen, um eine Deckfläche der Brennkammer 5 zu bilden, und eine Quetschwirbelfläche 98 ist zwischen einem Oberrand der Ausnehmung 2a und einer Deckfläche des am oberen Totpunkt befindlichen Kolbens 4 vorgesehen. Der offene Rand der Ausnehmung 2a ist derart geformt, daß folgende Randabschnitte miteinander verbunden sind: ein erster Umfangsrand 2a&sub1; entsprechend einem Innenumfang des Zylinders, der in einer Richtung 99 des Saugdralls von der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; in die Brennkammer 5 von der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; zu der ersten Auslaßventilöffnung 7&sub1; verläuft; ein zweiter Umfangsrandabschnitt 2a&sub2; entsprechend einem Umfangsrand der kreisförmigen Einsenkung 4a in dem Kolben 4 zwischen den ersten und zweiten Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2;; ein dritter Umfangsrandabschnitt 2a&sub3;, der irregulär zwischen einem Innenumfang des Zylinders und dem Unfangsrand der Einsenkung 4a zwischen der zweiten Auslaßventilöffnung 7&sub2; und der zweiten Einlaßventilöffnung 62 verläuft; und ein vierter Umfangsrandabschnitt 2a&sub4; entsprechend dem Umfangsrand der Einsenkung 4a zwischen der zweiten und ersten Einlaßventilöffnung 6&sub2; und 6&sub1;. Daher hat die Quetschwirbelfläche 98 eine Form, wie sie in Figur 9A mit dem querschraffierten Bereich gezeigt ist, und ist nicht in einem Abschnitt ausgebildet, der von der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; zu der ersten Auslaßventilöffnung 7&sub1; in der Richtung 99 des Saugdralls verläuft. Tn denjenigen Abschnitten der Quetschwirbelfläche 98, die Stellen zwischen den Einlaßventilöffnungen 6&sub1; und 62 und zwischen den Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2; entsprechen, liegt der Innenumfang der Quetschwirbelfläche 98 dem Umfangsrand der Einsenkung 4a an dem oberen und mittleren Abschnitt des Kolbens 4 gegenüber.
Mit dieser ersten Anordnung können in einem Hochdrehzahlbetriebszustand des Motors die ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub3; und 25&sub3; miteinander verbunden werden, so daß die Einlaßventile VI1 und VI2 mit einem für Hochdrehzahlbetrieb geeigneten Timing und Hubbetrag durch die Form des Nockens 79 geöffnet und geschlossen werden. Andererseits in einem Niederdrehzalbetriebszustand des Motors kann die Verbindung der ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub3; und 25&sub3; gelöst werden, so daß das erste Einlaßventil VI1 mit einem der Form des Nockens 79 entsprechenden Timing und Hubbetrag durch den ersten Antriebskipphebel 24&sub3; in Gleitkontakt mit dem Nocken 79 geöffnet und geschlossen werden kann, während der zweite Antriebskipphebel 25&sub3; in Gleitkontakt mit dem erhöhten Abschnitt 80 im wesentlichen in einen Außerbetriebszustand gebracht werden kann, um das zweite Einlaßventil VI2 im wesentlichen außer Betrieb zu setzen. Jedoch ist das zweite Einlaßventil VI2 nicht vollständig außer Betrieb und kann in Öffnungsrichtung ein wenig betätigt werden, wenn das erste Einlaßventil VI1 geöffnet ist. Hierdurch kann man das Festsetzen des zweiten Einlaßventils VI2 an dem Ventilsitz verhindern, was anderenfalls passieren könnte, wenn ein vollständig geschlossener Zustand beibehalten wird.
In dem Niederdrehzahlbetriebszustand des Motors, in dem das zweite Einlaßventil VI2 im wesentlichen außer Betrieb ist und nur das erste Einlaßventil VI1 geöffnet und geschlossen wird, wird ein Luft/Kraftstoffgemisch aus dem Einlaßdurchgang 8 durch die Einlaßpassage 97&sub1; und die erste Einlaßventilöffnung 6&sub1; in die Brennkammer 5 eingeführt, so daß in der Brennkammer 5 ein Drall erzeugt wird. Darüber hinaus ist die Einlaßpassage 97&sub1; gekrümmt ausgebildet, so daß sie entlang der Innenfläche der Brennkammer 5 bis vor die erste Einlaßventilöffnung 6&sub1; tangential verläuft, so daß das Luft/Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 5 unter Verwirbelung eingesaugt wird, was ein wirksames Erzeugen eines Dralls ermöglicht.
Das in die Brennkammer 5 durch die Einlaßventilöffnung 6 eingeführte Luft/Kraftstoffgemisch fließt in der Brennkammer 5 in der Richtung des Saugdralls, aber weil die Quetschwirbelfläche 98 in den Abschnitt von der ersten Einlaßventilöffnung 6&sub1; zu der ersten Auslaßventilöffnung 7&sub1; in Richtung 99 des Saugdralls nicht ausgebildet ist, wird verhindert, daß auf den Wirbelfluß, der gerade durch die erste Einlaßventilöffnung 6&sub1; in die Brennkammer 5 in einer Richtung eingeführt wurde, ein Quetschwirbelfluß einwirkt, welcher anderenfalls das Verwirbeln eines solchen Flusses stören würde, wodurch sich ein Drall in der Brennkammer 5 wirksam bildet.
Weiter ist der Innenumfang der Quetschwirbelfläche 98 gegenüber dem Umfangsrand der Einsenkung 4a an dem Mittelabschnitt der oberen Fläche des Kolbens 4 zwischen den Einlaßventilöffnungen 6&sub1; und 6&sub2; sowie zwischen den Auslaßventilöffnungen 7&sub1; und 7&sub2; ausgebildet, und daher wird ein Wirbelfluß entlang der Innenfläche der Brennkammer leicht erzeugt, wodurch man in der Brennkammer 5 einen wirksameren Drall aufbauen kann.
Auf diese Weise kann man eine Verbesserung der Verbrennungseigenschaften erreichen, indem man in der Brennkammer 5 einen kräftigen Drall erzeugt.
Anzumerken ist, daß der erste Antriebskipphebel 24&sub3;, der in dem Niederdrehzahlbereich in Betrieb ist, indem die Komponente des Reibungsverlustes in dem Ventilbetätigungssystem in dem gesamten Motor einen größeren Anteil bildet, durch die Rolle 81 mit dem Nocken 79 in Rollkontakt steht, und dies kann zu einer Minderung des Reibungsverlustes durch das Ventilbetätigungssystem in dem Niederdrehzahlbereich beitragen und somit zu einer Minderung des Reibungsverlustes des gesamten Motors. Weil darüber hinaus die auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub3; und 30&sub3;, die das Auslaßventilantrlebssystem 183 bilden, ebenfalls durch die Rollen 86 und 87 mit den Auslaßventilnocken 23, 23 in Rollkontakt stehen, kann man den Reibverlust in dem Niederdrehzahlbereich weiter verringern.
Weiter steht der zweite Antriebskipphebel 25&sub3; mit dem erhöhten Abschnitt 80 durch die Gleitfläche 82 in Kontakt und dies stellt sicher, daß die Breite der Gleitfläche 82 kleiner als die der Rolle 81 sein kann. Weil darüber hinaus das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; aus einem Paar von Antriebskipphebeln 24&sub3; und 25&sub3; gebildet ist, können solche Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3; entlang der Achse der Nockenwelle 16 im Vergleich zu Einlaßventilantriebsmitteln, die aus drei Kipphebeln wie in den zuvor beschriebenen Anordnungen konstruiert sind, kompakter konstruiert werden.
Darüber hinaus kann man wie bei den vorherigen Anordnungen die gesamte Konstruktion kompakt ausführen, ungeachtet des Vorsehens des Verbindungsumschaltmechanismus 50' in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub3;.
In der obigen ersten Ausführung wurde die Einlaßpassage 97&sub1; bis vor die erste Einlaßventilöffnung 16&sub1; gekrümmt ausgebildet, aber dies ist so zu verstehen, daß die Einlaßpassage 97&sub1; so angeordnet sein kann, daß die Position des Einlaßdurchgangs 8 im Vergleich zu Figur 9 zu der zweiten Einlaßventilöffnung 6&sub2; hin versetzt angeordnet sein kann, so daß sie im wesentlichen entlang der Innenfläche der Brennkammer 5 über die Gesamtlänge der Passage 97&sub1; von der Verbindung mit dem Einlaßdurchgang 8 an die erste Einlaßventilöffnung 6&sub1; verläuft. Diese modifizierte Form ist in Figur 10 gezeigt.
Figuren 11, 12 und 12A zeigen eine zweite Ausführung der Erfindung, in der Teile, die denen der vorherigen Anordnungen ähnlich oder damit identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Ein Einlaßventilantriebsmittel 17&sub4; ist zwischen der Nockenwelle 16 und den Einlaßventilen VI1 und VI2 vorgesehen, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaßventile VI1 und VI2 zu wandeln, und ein Auslaßventilantriebsmittel 18&sub4; ist zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 und der Nockenwelle 16 vorgesehen, um die Drehbewegung der Nockenwelle 16 in die Öffnungs- und Schließbewegungen der Auslaßventile VE1 und VE2 zu wandeln.
Das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub4; umfaßt einen ersten Antriebskipphebel 24&sub4;, der mit dem ersten Einlaßventil VI1 betriebsmäßig in Verbindung steht, einen zweiten Antriebskipphebel 25&sub4;, der mit dem zweiten Einlaßventil VI2 betriebsmäßig in Verbindung steht, und einen freien Kipphebel 26&sub4;, der zwischen den Antriebskipphebeln 24&sub4; und 25&sub4; angeordnet ist und von den Einlaßventilen VI1 und VI2 freikommen kann. Die Kipphebel 24&sub4;, 25&sub4; und 26&sub4; sind an ihren zwischenliegenden Abschnitten von der Kipphebelwelle 27 schwenkbar gehalten. Das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub4; umfaßt auslaßventilseitige Kipphebel 29&sub4; und 30&sub4;, die mit den Auslaßventilen VE1 und VE2 separat betriebsmäßig in Verbindung stehen und an ihren zwischenliegenden Abschnitten von der Kipphebelwelle 28 schwenkbar gehalten sind.
Ein Verbindungsumschaltmechanismus 50 ist in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub4; vorgesehen und kann die Verbindung und Trennung der Kipphebel 24&sub4;, 25&sub4; und 26&sub4; umschalten. Einstückig an der Nonkenwelle 16 vorgesehen sind ein Hochdrehzahlnocken 21, der so ausgebildet ist, daß er primär während eines Hochdrehzahlbetriebs des Motors in Betrieb ist, ein Niederdrehzahlnocken 22 als ein zweiter Nocken, der neben dem Hochdrehzahlnocken 21 gebildet ist, so daß er primär während eines Niederdrehzahlbetriebs des Motors in Betrieb ist, und ein erhöhter Abschnitt 80 nahe dem Hochdrehzahlnocken 21 an der dem Niederdrehzahlnocken 22 gegenüberliegenden Seite. Weiter ist in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub1; eine Rolle 89 an einem Ende des ersten Antriebskipphebels 24&sub4; stiftgelagert, so daß sie mit dem Niederdrehzahlnocken 22 in Rollkontakt kommt; eine Gleitfläche 90 ist an einem Ende des freien Kipphebels 26&sub4; vorgesehen, so daß sie mit dem Hochdrehzahlnocken 21 in Gleitkontakt kommt, und eine Gleitfläche 91 ist an dem anderen Ende zweiten Antriebskipphebels 25&sub4; vorgesehen, so daß sie mit dem erhöhten Abschnitt 80 in Gleitkontakt kommt. Darüber hinaus ist die Breite des erhöhten Abschnitts 80 in einer Richtung entlang der Achse der Nockenwelle 16 relativ klein, und die Breite der an dem zweiten Kipphebel 25&sub4; vorgesehenen Gleitfläche 91 ist ebenfalls klein, entsprechend dem erhöhten Abschnitt 80.
An jedem Ende der auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub4; und 30&sub4; in dem Auslaßventilantriebsmittel 18&sub4; sind Rollen 86 und 87 stiftgelagert, so daß sie mit den Auslaßventilnocken 23, 23 in Rollkontakt kommen, die an der Nockenwelle 16 an gegenüberliegenden Seiten des Niederdrehzahlnockens 22 bzw. des erhöhten Abschnitts 80 vorgesehen sind.
Somit ist das Paar auslaßventilseitiger Kipphebel 29&sub4; und 30&sub4;, die das Auslaßventilantriebsmittel 18&sub4; bilden, an gegenüberliegenden Seiten des Einlaßventilantriebsmittels 17&sub4; an der Nockenwelle 16 gegenüberliegenden Stellen angeordnet, und daher kann man einen relativ weiten Raum zwischen den Auslaßventilkipphebeln 29&sub4; und 30&sub4; sicherstellen. Darüber hinaus kann man die Auslaßventile VE1 und VE2 mit einem relativ großen Abstand voneinander anordnen, so daß man das Kerzenrohr 65 in dem Zylinderkopf 2 zwischen den Auslaßventilen VE1 und VE2 sowie zwischen den auslaßventilseitigen Kipphebeln 29&sub4; und 30&sub4; anordnen kann.
Bei dieser zweiten Ausführung sind in einem Hochdrehzahlbetriebszustand des Motors die ersten und zweiten Antriebskipphebel 24&sub4; und 25&sub4; und der freie Kipphebel 26&sub4; miteinander verbunden, so daß die Einlaßventile VI1 und VI2 mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form des Hochdrehzahlnockens 21 geöffnet und geschlossen werden können. In einem Niederdrehzahlbetriebszustand des Motors kann die Verbindung des ersten Antriebskipphebels 24&sub4; und des freien Kipphebels 26&sub4; sowie die Verbindung des freien Kipphebels 26&sub4; und des zweiten Antriebskipphebels 25&sub4; gelöst sein, so daß das erste Einlaßventil VI1 mit einem Timing und einem Hubbetrag entsprechend der Form des Niederdrehzahlnockens 22 durch den ersten Antriebskipphebel 24&sub4; geöffnet und geschlossen werden kann, welcher mit dem Niederdrehzahlnocken 22 in Rollkontakt steht, während der zweite Antriebskipphebel 25&sub4; in Gleitkontakt mit dem erhöhten Abschnitt 80 in einen im wesentlichen Außerbetriebszustand gebracht werden kann, um das zweite Einlaßventil VI2 im wesentlichen außer Betrieb zu setzen.
Der erste Antriebskipphebel 24&sub4;, der in einem Niederdrehzahlbereich in Betrieb ist, steht mit dem Niederdrehzahlnocken 22 durch die Rolle 89 in Rollkontakt, was zu einer Minderung des Reibverlusts in dem Ventilbetätigungssystem in dem Niederdrehzahlbereich und somit zur Minderung des Reibverlusts des gesamten Motors beitragen kann. Weil darüber hinaus die auslaßventilseitigen Kipphebel 29&sub4; und 30&sub4; mit den Auslaßventilnocken 23, 23 ebenfalls durch die Rollen 86 und 87 in Rollkontakt stehen, kann man eine weitere Minderung des Reibverlusts in dem Niederdrehzahlbereich erlangen.
Weiter steht der zweite Antriebskipphebel 25&sub4; durch die Gleitfläche 91 mit dem erhöhten Abschnitt 80 in Gleitkontakt, und daher kann die Breite der Gleitfläche 91 kleiner sein als die der Rolle 89. Dies stellt sicher, daß das Einlaßventilantriebsmittel 17&sub4; entlang der Achse der Nockenwelle 16 kompakter konstruiert sein kann im Vergleich zu denjenigen Anordnungen, die unter Bezug auf die Figuren 1 bis 6 beschrieben sind.
Darüber hinaus kann die Gesamtanordnung wie bei den vorigen Anordnungen kompakt ausgebildet werden, ungeachtet des Vorsehens des Verbindungsumschaltmechanismus 50 in dem Einlaßventilantriebsmittel 17&sub4;.
In den vorstehenden Ausführungen wurde der Verbindungsumschaltmechanismus so beschrieben, daß er in den das Einlaßventilantriebsmittel bildenden Kipphebeln vorgesehen ist, um die Verbindung und Trennung aller Kipphebel umzuschalten, aber dies ist so zu verstehen, daß der Verbindungsumschaltmechanismus so kontruiert sein kann, daß er das Verbinden und Trennen nur eines Paars benachbarter Kipphebel umschaltet.
Somit ist wenigstens in den bevorzugten Ausführungen ein Verbrennungsmotor vom SOHC-Typ aufgezeigt, umfassend ein Paar Einlaßventile und ein Paar Auslaßventile, worin das Einlaßventilantriebsmittel kompakt konstruiert sein kann, wodurch der Öffnungs- und Schließmodus der Einlaßventile entsprechend dem Betriebszustand des Motors geändert werden kann; und es ist ein Raum zum Anordnen des zylindrischen Kerzeneinsetzabschnitts sichergestellt, während man das gesamte Ventilbetätigungssystem kompakt ausbildet; und es ergibt sich eine Minderung des Reibverlusts in dem Niederdrehzahlbereich, die Komponente des Reibverlusts in dem Ventilbetätigungssystem in dem gesamten Motor einen größeren Anteil bildet, und somit eine Minderung des Reibverlusts in dem gesamten Motor, und um eine kompakte Konstruktion des Einlaßventilantriebsmittels vorzusehen.

Claims

1. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nockenwelle, umfassend:

eine einzelne Nockenwelle (16) , die in einem Zylinderkopf (2) oberhalb einer Brennkammer (5) drehbar angebracht ist; ein Paar von Einlaßventilen (VI1, VI2), die in dem Zylinderkopf (2) an einer Seite der Nockenwelle (16) angebracht sind;

eine Mehrzahl von einlaßventilseitigen Antriebskipphebeln (24&sub3;, 25&sub3;; 24&sub4;, 25&sub4;, 26&sub4;) zum betriebsmäßigen Verbinden der Nockenwelle (16) mit dem Paar von Einlaßventilen (VI1, VI2) ein Paar von Auslaßventilen (VE1, VE2), die an dem Zylinderkopf (2) an der anderen Seite der Nockenwelle (16) angebracht sind;

ein Paar von auslaßventilseitigen Antriebskipphebeln (29&sub3;, 30&sub3;; 29&sub4;, 30&sub4;) zum betriebsmäßigen separaten Verbinden der Nockenwelle (16) mit jedem des Paars von Auslaßventilen (VE1, VE2); und

ein Zündkerzenmontageloch in einem Mittelabschnitt einer Deckfläche der Brennkammer (5);

worin die Mehrzahl von einlaßventilseitigen Antriebskipphebeln (24&sub3;, 25&sub3;; 24&sub4;, 25&sub4;, 26&sub4;) zwischen dem Paar von auslaßventilseitigen Antriebskipphebeln (29&sub3;, 30&sub3;; 29&sub4;, 30&sub4;) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Mittel (50', 50) zum selektiven Verbinden und Trennen der einlaßventilseitigen Antriebskipphebel (24&sub3;, 25&sub3;; 24&sub4;, 25&sub4;, 26&sub4;) vorgesehen ist; und

die einlaßventilseitigen Antriebskipphebel ein Paar von Kipphebeln (24&sub3;, 25&sub3;; 24&sub4;, 25&sub4;) umfassen, von denen einer (24&sub3;, 24&sub4;) eine daran 5tiftgelagerte Rolle (81, 89) zum Rollkontakt mit einem an der Nockenwelle (16) vorgesehenen Nocken (79, 22) enthält, und der andere (25&sub3;, 25&sub4;) eine daran vorgesehene Gleitfläche (82, 91) zum Gleitkontakt mit einem an der Nokkenwelle (16) vorgesehenen erhöhten Abschnitt (80) umfaßt, wobei der erhöhte Abschnitt (80) derart geformt ist, daß er das Einlaßventil (VI1), das dem mit der Gleitfläche (82, 91) versehenen Antriebskipphebel (25&sub3;, 25&sub4;) zugeordnet ist, nur um einen geringen Betrag öffnen läßt, um das Einlaßventil (VI1) im wesentlichen außer Betrieb zu bringen, wenn die Verbindung zwischen dem einen und anderen Kipphebeln (24&sub3;, 25&sub3;; 24&sub4;, 25&sub4;) gelöst ist.

2. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Kipphebeln (24&sub3;, 25&sub3;) einander benachbart angeordnet ist.

3. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von einlaßventilseitigen Antriebskipphebeln (24&sub4;, 25&sub4;, 26&sub4;) einen freien Kipphebel (26&sub4;) enthält.

4. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Kipphebel (26&sub4;) zwischen dem Paar von Kipphebeln (24&sub4;, 25&sub4;) angeordnet ist.

5. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Mittel (50') auch den freien Kipphebel (26&sub4;) selektiv mit dem Paar von Kipphebeln (24&sub4;, 25&sub4;) verbindet und von diesem trennt.

6. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Abschnitt (80) in Axialrichtung der Nockenwelle (16) eine geringe Breite hat.

7. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündkerzeneinsetzrohr (65) zwischen den auslaßventilseitigen Antriebskipphebeln (29&sub3;, 303; 29&sub4;, 30&sub4;) vorgesehen ist und zu dem Zündkerzenmontageloch hin verläuft.

8. Verbrennungsmotor vom Typ mit einzelner oben liegender Nokkenwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündkerzeneinsetzrohr (65) mit einem Winkel zu der Achse eines Zylinders (3) derart geneigt ist, daß ein oberer Abschnitt des Rohrs (65) zwischen den Achsen der Auslaßventile (VE1, VE2) einen Abstand von der Nockenwelle (16) hat.