DE102004053807A1

DE102004053807A1 - Variable Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102004053807A1
Application number: DE102004053807A
Authority: DE
Inventors: Yuu Yokoyama; Shinichi Murata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2005-06-09
Also published as: KR20050043682A; CN1614201A; US20050098128A1; CN1614201B; US7156059B2; KR100642711B1

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine variable Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt, die in einem Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem ein Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel (5) durch ein Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement (3) über eine Rolle (5c) oder ein Gleitstück hin- und hergehend bewegt wird, um ein Einlaßventil (7) zu öffnen oder zu schließen, und in einem Hochgeschwindigkeitsmodus betreibbar ist, in dem ein Hochgeschwindigkeits-Kipphebel (6) durch ein Hochgeschwindigkeits-Nockenelement (4) über eine Rolle (6c) oder ein Gleitstück hin- und hergehend bewegt wird, wobei ein Umschaltmechanismusabschnitt (21) an der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels (5) durch einen Umschaltmechanismusabschnitt (18) an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels (6) gedrückt wird, wodurch der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel (5) hin- und hergehend bewegt wird, um das Einlaßventil zu öffnen oder zu schließen. Die Achse (18c) des Umschaltmechanismusabschnitts (18) ist in der axialen Richtung der Kipphebelwelle (2) an der Mitte der Breite (W) der Rolle oder des Gleitstücks angeordnet, um eine Neigung des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels (6) zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (nachstehend als "Motor" bezeichnet).

Um für individuelle Motorbetriebsbereiche geeignete optimale Motorausgangsleistungscharakteristiken zu realisieren, sind verschiedenartige Motoren vorgeschlagen worden, die z.B. zum Ändern einer Ventilöffnungszeitdauer und eines Hubweges von Einlaß- und Auslaßventile geeignet sind (vgl. z.B. ungeprüfte japanische Patentveröffentlichungen Nr. 2001-14017, 2-223613, 2003-343225, 7-102921 und 10-18826 und japanisches Patent Nr. 2700691).

17 zeigt eine in der ungeprüfte japanische Patentveröffentlichungen Nr. 2001-14017 beschriebene variable Ventiltriebvorrichtung für einen Motor mit einer Kipphebelwelle 104, auf der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 102, 103 für eine hin- und hergehende Bewegung gehalten werden. Diese Kipphebel 102, 103 werden durch Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 101a, 101b einer Nockenwelle 101 über Rollen 102a bzw. 103a hin- und hergehend bewegt. Ein Einlaßventil 105 wird gemäß der hin- und hergehenden Bewegung des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 102 geöffnet und geschlossen. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 102 weist einen Kolben 106 auf, der derart angeordnet ist, daß er in Antwort auf einen Öldruck eine Gleitbewegung ausführt, und der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 103 weist einen Verbindungsarmabschnitt 107 auf, dessen distales Ende dazu geeignet ist, entsprechend der Kolbenposition mit dem Kolben 106 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 102 verbunden oder davon gelöst zu werden.

Wenn die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 102 und 103 durch den Kolben 106 gelöst ist, wird der Hochgeschwindigkeits- Kipphebel 103 im Freilauf hin- und hergehend bewegt (d.h. er führt eine hin- und hergehende Bewegung in einem unbelasteten Zustand aus), und der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 102 bewegt das Einlaßventil 105 entlang der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 101a auf einen offenen oder geschlossenen Zustand. Wenn die Verbindung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 102, 103 hergestellt ist, wird der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 102 integral mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 103 hin- und hergehend bewegt, so daß das Einlaßventil 105 gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 101b geöffnet und geschlossenen wird.

19 zeigt eine in der ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2-223613 beschriebene variable Ventiltriebvorrichtung für einen Motor mit einer Kipphebelwelle 204, auf der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 202, 203 gehalten werden, die durch ein Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 201a bzw. 201b einer Nockenwelle 201 hin- und hergehend bewegt werden. Ein Einlaßventil 205 wird gemäß der hin- und hergehenden Bewegung des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 202 geöffnet oder geschlossen. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 weist ein Abstandselement 206 auf, das derart angeordnet ist, daß es in Antwort auf einen Öldruck eine Gleitbewegung in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 204 ausführt, und der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 weist eine Einstellschraube 207 zum Drücken des Abstandselements 206 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 202 gemäß einer hin- und hergehenden Bewegung des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 203 auf. Die Einstellschraube 207 wird gemäß der Gleitposition des Abstandselements 206 mit dem Abstandselement 206 verbunden oder davon gelöst.

Wenn die Verbindung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 202 und 203 durch das Abstandselement 206 gelöst ist, wird der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 im Freilauf hin- und hergehend bewegt, und der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 bewegt das Einlaßventil 105 gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 201a auf einen offenen oder geschlossenen Zustand. Wenn die Verbindung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 202, 203 hergestellt ist, wird dagegen der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 integral mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 hin- und hergehend bewegt, so daß das Einlaßventil 205 gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 201b auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt wird.

In einer in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-343225 beschriebenen variablen Ventiltriebvorrichtung wird ein Hochgeschwindigkeits-Kipphebel auf einer Kipphebelwelle gehalten und durch ein Hochgeschwindigkeits-Nockenelement hin- und hergehend bewegt, und ein Paar Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel werden auf beiden Seiten des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels gehalten und durch ein Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement hin- und hergehend bewegt. Durch die hin- und hergehenden Bewegungen der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel werden ein Paar Einlaßventile geöffnet oder geschlossen. Die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel weisen Kolben auf, die dazu geeignet sind, in Antwort auf einen Öldruck eine Gleitbewegung auszuführen. Verbindungsarmabschnitte sind auf beiden Seiten des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels derart integral ausgebildet, daß sie diesen Kolben angepaßt sind.

Jeder Verbindungsarmabschnitt des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels wird entsprechend der Kolbenposition mit dem Kolben des entsprechenden Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels verbunden oder davon gelöst. Wenn die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln gelöst ist, wird der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel im Freilaufzustand hin- und hergehend bewegt, und der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel bewegt das Einlaßventil gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements. Wenn die Verbindung hergestellt ist, wird der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel integral mit dem Hochgeschwindig keits-Kipphebel hin- und hergehend bewegt, und das Einlaßventil wird gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt.

Außerdem ist eine variable Ventiltriebvorrichtung vorgeschlagen worden, die nicht die vorstehend erwähnten Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel zum separaten Bewegen eines Paars Einlaßventile auf einen offenen oder geschlossenen Zustand, sondern einen gemeinsamen Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel zum Bewegen dieser Einlaßventile auf einen offenen oder geschlossenen Zustand aufweist. Eine derartige variable Ventiltriebvorrichtung ist beispielsweise in 20 dargestellt und weist Niedrig- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 301, 302 auf, die auf einer Kipphebelwelle 303 gehalten und durch Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente einer Nockenwelle 307 über Rollen 301a, 302a individuell hin- und hergehend bewegt werden. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 301 weist einen Vorsprungabschnitt 301b auf, von dem sich ein Paar verzweigte oder gegabelte Ventilarmabschnitte 301 derart erstrecken, daß sie mit Einlaßventilen 304 verbunden sind. Der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 302 weist einen ähnlichen Kolben 305 auf wie die vorstehend erwähnte variable Ventiltriebvorrichtung, und der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 301 weist einen damit integralen, dem Kolben 305 angepaßten Verbindungsarmabschnitt 306 auf. Wenn die Verbindung in Abhängigkeit von der Kolbenposition gelöst ist, werden die Einlaßventile gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements geöffnet oder geschlossen. Wenn die Verbindung hergestellt ist, werden die Einlaßventile gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements geöffnet oder geschlossen.

Wie in den 21 und 22 dargestellt ist, weist eine in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-343225 beschriebene variable Ventiltriebvorrichtung einen Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 402, der auf einer Einlaß-Kipphebelwelle 403 gehalten und durch ein Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 401a einer Nockenwelle 401 über eine Rolle 402a hin- und hergehend bewegt wird, und ein Paar Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404, die auf beiden Seiten des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 402 gehalten und durch Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 401b der Nockenwelle 401 über Rollen 404a hin- und hergehend bewegt werden. Ein Paar Einlaßventile 405 werden gemäß den hin- und hergehenden Bewegungen der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 geöffnet oder geschlossen. Kolben 406 sind in den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 404 ausgebildet und dazu geeignet, in Antwort auf einen Öldruck eine Gleitbewegung auszuführen. Verbindungsarmabschnitte 407 sind auf beiden Seiten des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 402 derart integral ausgebildet, daß sie den Kolben 406 angepaßt sind.

Die Verbindungsarmabschnitte 407 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 402 werden entsprechend der Kolbenposition mit den Kolben 406 verbunden oder davon gelöst. In einem Niedriggeschwindigkeitsmodus für einen normalen Drehzahlbereich ist die Verbindung zwischen den Verbindungsarmabschnitten 407 und den Kolben 406 gelöst, und der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 402 bewegt sich im Freilaufzustand hin- und hergehend, wobei die Einlaßventile 405 gemäß den Formen der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 401b über die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 geöffnet oder geschlossen werden. In einem Hochgeschwindigkeitsmodus für einen hohen Drehzahlbereich ist die Verbindung zwischen den Verbindungsarmabschnitten 407 und den Kolben 406 hergestellt, und die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 bewegen sich integral mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 402 hin- und hergehend, so daß die Einlaßventile 405 gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 401a geöffnet oder geschlossen werden.

Außerdem werden ein Paar Auslaß-Kipphebel 409 auf einer Auslaß-Kipphebelwelle 408 gehalten, die bezüglich der Nockenwelle 401 an der entgegengesetzten Seite der Einlaß-Kipphebelwelle 403 gehalten wird. Die Auslaß-Kipphebel 409 werden immer durch Auslaß-Nockenelemente 401c der Nockenwel le 401 hin- und hergehend bewegt, so daß Auslaßventile 410 geöffnet oder geschlossen werden.

In den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 7-102921 und 10-18826 wird ein Motor beschrieben, in dem Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel auf einer Kipphebelwelle gehalten und durch Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente individuell hin- und hergehend bewegt werden, und ein T-förmiger Hebel ist auf dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel integral ausgebildet, um ein Paar Einlaßventile auf einen offenen oder geschlossenen Zustand zu bewegen. Der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel wird in Antwort auf eine Schaltoperation eines Schaltstifts mit dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel verbunden oder davon gelöst. Wenn die Verbindung über den Schaltstift gelöst ist, bewegt sich der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel im Freilaufzustand hin- und hergehend, und die Einlaßventile werden gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements durch den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt. Wenn die Verbindung über den Schaltstift hergestellt ist, wird der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel zusammen mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel hin- und hergehend bewegt, so daß die Einlaßventile gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt werden.

Gemäß dem japanischen Patent Nr. 2700691 wird in einem Motor an Stelle eines Schaltstifts eine exzentrische Kipphebelwelle verwendet, um die Verbindung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel herzustellen bzw. zu lösen. Insbesondere wird der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel durch ein Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement hin- und hergehend bewegt, um ein Paar Einlaßventile auf einen offenen oder geschlossenen Zustand zu bewegen. Der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel wird bezüglich der Achse der Kipphebelwelle exzentrisch gehalten, und eine Seite davon steht mit dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel in Kontakt. Der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel nimmt eine vertikale Position ein, die gemäß dem Winkel eingestellt wird, über den der Kipphebel hin- und hergehend bewegt wird. In einer unteren Position ist der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel vom Hochgeschwindigkeits-Nockenelement getrennt und bewegt sich im Freilaufzustand hin- und hergehend, so daß die Einlaßventile gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt werden, wie vorstehend erwähnt wurde. In einer oberen Position wird der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel durch das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement zusammen mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel hin- und hergehend bewegt, so daß die Einlaßventile gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt werden.

Im Fall eines Vierventil-SOHO-Motors, auf den die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-102921 oder 10-18826 oder im japanischen Patent Nr. 2700691 beschriebene variable Ventiltriebvorrichtung angewendet wird, sind die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel beispielsweise wie in den 23 und 24 dargestellt konstruiert. Insbesondere sind Einlaß- und Auslaßkipphebelwellen 502, 503 an beiden Seiten einer Nockenwelle 501 angeordnet. Ein Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 504 wird für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle 502 gehalten, und ein Paar Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 505 werden für eine hin- und hergehende Bewegung auf, beiden Seiten des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 504 gehalten. Ein Außenende jedes Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 505 ist mit einem entsprechenden Einlaßventil 513a verbunden. An Innenenden der Kipphebel 504, 505 angeordnete Rollen 504a bzw. 505a stehen jeweils mit entsprechenden Einlaß-Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeits-Nockenelementen 506, 507 der Nockenwelle 501 in Kontakt und sind dazu geeignet, eine hin- und hergehende Bewegung auszuführen. Bezugszeichen 512 bezeichnet eine Zündkerze.

Ein Paar Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 508 werden für eine hin- und hergehende Bewegung auf einer Auslaß-Kipphebelwelle 503 gehalten, und ein Paar Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebelarme 509 werden für eine hin- und hergehende Bewegung auf beiden Seiten der Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 508 gehalten, deren Außenenden jeweils mit Auslaßventilen 513b verbunden sind. An Innenenden der Kipphebel 508, 509 angeordnete Rollen 508a bzw. 509a stehen jeweils mit entsprechenden Auslaß-Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 510, 511 der Nockenwelle 501 in Kontakt und sind dazu geeignet, eine hin- und hergehende Bewegung auszuführen.

Zwischen dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 505 und dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 504 und zwischen dem Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 508 und dem Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 509 sind (nicht dargestellte) Umschaltmechanismen angeordnet, die jeweils beispielsweise durch einen in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 7-102921 und 10-18826 beschriebenen Schaltstift gebildet werden. Wie im Fall dieser Patentveröffentlichungen wird die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 504, 505; 508, 509 an der Einlaß- und Auslaßseite hergestellt und gelöst, und die Einlaßventile 513a und die Auslaßventile 513b werden gemäß den Formen der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 507, 510 oder den Formen der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 506, 511 auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt.

In der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-14017 beschriebenen variablen Ventiltriebvorrichtung wird, wenn die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits- und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 102 und 103 über den Kolben 106 hergestellt ist, auf den Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 103 an seiner Rolle 103a durch das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 101b eine Antriebskraft ausgeübt, wie in 17 durch einen fettgedruckten Pfeil dargestellt ist, durch die der Kolben 106 mit seinem Verbindungsarmabschnitt 107 gedrückt wird. Weil ein distales Ende des Verbindungsarmabschnitts 107 axial vom Kipphebel 104 von der Rolle 103a versetzt ist, tritt, jedesmal wenn die Antriebskraft durch das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 101b auf seine Rolle 103a ausgeübt wird, eine geringe Neigung des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 103 auf. Dadurch tritt zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 101b und der Rolle 103a eine Fehlausrichtung auf, und auf die Rolle 103a wird eine fehlerhafte Belastung ausgeübt, wie in 18 dargestellt ist.

Weil die auf die Rolle 103a ausgeübte fehlerhafte Belastung zu einem fehlerhaften Verschleiß der Rolle 103a und des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 101b, zu einer verminderten Lebensdauer der Rollenlager, usw. führt, muß als Gegenmaßnahme die Rollenbreite vergrößert werden, wodurch die träge oder Trägheitsmasse des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 103 zunimmt. Dadurch entsteht ein Problem dahingehend, daß insbesondere in einem hohen Drehzahlbereich die Öffnungs- und Schließcharakteristiken des Ventiltriebs schlechter werden. Dieses Problem tritt besonders deutlich bei einem Kipphebel mit einer Rolle auf, aber ein ähnliches Problem wird auch bei einem Kipphebel verursacht, der an Stelle einer Rolle ein Gleitelement aufweist.

In der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-224613 beschriebenen variablen Ventiltriebvorrichtung ist das Abstandselement 206 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 202 so angeordnet, daß es zum Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 hin hervorsteht, so daß das Abstandselement durch die Einstellschraube 207 auf dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 gedrückt werden kann. D.h., die Position (nachstehend als Antriebskraftübertragungspunkt 208) des Abstandselements 206, die durch die Einstellschraube 207 gedrückt wird, wenn die Verbindung hergestellt ist, ist um ein großes Maß A41 vom Verbindungsabschnitt 209 zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 und dem Einlaßventil 205 versetzt.

Dadurch weist die über den Antriebskraftübertragungspunkt 208 auf den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 übertragene Antriebskraft eine Kraftkomponente auf, die zum Öffnen des Einlaßventils 205 nicht effektiv nutzbar ist, sondern es wird eine fehlerhafte Belastung auf ein Lager ausgeübt, durch das der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 202 auf der Kipphebelwelle 204 gehalten wird. Die fehlerhafte Belastung auf das Lager führt zu erhöhtem Verschleiß und erhöhter Reibung, so daß die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der variablen Ventiltriebvorrichtung nachteilig vermindert werden. Außerdem wird durch die Antriebskraftkomponente ein Abschnitt in der Nähe des Antriebskraftübertragungspunktes 208 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 202, d.h. ein Abschnitt in der Nähe des Abstandselements 206, das die Antriebskraft von der Einstellschrauben 207 aufnimmt, gebogen oder verdreht. Dadurch tritt, immer wenn die Antriebskraft vom Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 203 übertragen wird, periodisch eine unerwünschte Biegungs- und Torsionsbeanspruchung in der Nähe des Antriebskraftübertragungspunktes 208 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 202 auf, wodurch ein Problem z.B. dahingehend entsteht, daß die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils im hohen Drehzahlbereich schlechter wird.

In der in 20 dargestellten variablen Ventiltriebvorrichtung muß der Ventilarmabschnitt 301c des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 301, der dazu dient, das Einlaßventil 304 gegen. eine Druckkraft der Ventilfeder zu öffnen, eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit besitzen. Wenn der Ventilarmabschnitt 301c gegabelt ist und sich von einem einzelnen Punkt oder einem Vorsprungabschnitt 301a ausgehend erstreckt, wie vorstehend beschrieben wurde, nimmt nicht nur die Armlänge zu, sondern wird der Ventilarmabschnitt 301c aufgrund der Reaktionskraft der Ventilfeder auch einer Biege- und Torsionsbeanspruchung ausgesetzt. Dies ist für die Festigkeit und Steifigkeit nachteilig. Um eine geeignete Festigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten, muß das Gewicht des Ventilarmabschnitts 301c unerwünscht erhöht werden. Da durch wird insbesondere in einem hohen Drehzahlbereich ein Ventilsprung und -rückschlag verursacht, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, daß die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Ventiltriebs schlechter wird.

Eine derartige variable Ventiltriebvorrichtung erfordert im Vergleich zu einer normalen variablen Ventiltriebvorrichtung einen großen Installationsraum. Insbesondere wenn die in 20 dargestellte variable Ventiltriebvorrichtung an der Einlaß- und an der Auslaßseite einer einzelnen Nockenwelle montiert ist, nehmen diese variablen Ventiltriebvorrichtungen einen Raum unmittelbar über einer Brennkammer ein, so daß es schwierig ist, einen Installationsraum für eine Zündkerze bereitzustellen, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, daß der Konstruktionsspielraum für die Zündkerze und ähnliche Elemente begrenzt ist.

In der in 20 dargestellten variablen Ventiltriebvorrichtung werden die in den Kipphebeln 301, 302 individuell angeordneten Rollen 301a, 302a für eine Rollbewegung auf den entsprechenden Nockenelementen gemäß den Formen dieser Nockenelemente hin- und hergehend bewegt. Wenn die Rollen entsprechend den Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen eine hin- und hergehende Bewegung ausführen, führt die Rolle 301a auf dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 301 keinerlei Funktion aus, sie wirkt jedoch als Trägheitsmasse in eine Richtung, in der die hin- und hergehende Bewegung des Kipphebels 301 behindert wird. Infolgedessen wird der Vorsprungabschnitt 301b des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 301, immer wenn die hin- und hergehende Bewegung ausgeführt wird, in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verdreht. Dadurch weicht die auf dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement basierende Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils, insbesondere die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 304, das durch den an der vom Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 302 abgewandten Seite angeordneten Ventilarmabschnitt 301c geöffneten oder geschlossenen wird, von der vorgesehenen oder Soll-Charakteristik ab. Dies ist eine der Ursachen, warum die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Ventiltriebs in einem hohen Drehzahlbereich schlechter wird.

In der in den 21 und 22 dargestellten Ventiltriebvorrichtung wird das Ventilspiel gemäß der Positionsbeziehung des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 404 bezüglich des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 401b und des Einlaßventils 405 im Niedriggeschwindigkeitsmodus bestimmt, in dem der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 durch das Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 401b direkt hin- und hergehend bewegt wird. Im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 durch das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 401a über den Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 402 indirekt hin- und hergehend bewegt wird, wird das Ventilspiel durch eine Kombination aus dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 404 und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 402 zusätzlich beeinflußt, so daß ein anderes Ventilspiel erhalten wird.

Daher ist, auch wenn das Ventilspiel an der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements durch die im Einlaßventil 405 angeordneten Einstellschraube 411 auf einen normalen Wert eingestellt wird, nicht garantiert, daß ein entsprechendes Ventilspiel auch an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements erhalten werden kann. Um nach der Montage des Motors ein geeignetes Ventilspiel an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements zu gewährleisten, wird die Genauigkeit der einzelnen Komponenten, einschließlich der Kipphebel 402, 404, verbessert, und die Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 401a wird unter Berücksichtigung von Veränderungen konstruiert, die verursacht werden, wenn diese Komponenten montiert sind, (z.B. wird das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 401a so konstruiert, daß es einen geeigneten Rampenabschnitt aufweist, um den Anschlag auf der Rolle 402a abzuschwächen, oder es wird eine andere Gegenmaßnahme getroffen).

Außer durch die Formen der Kipphebel 402, 404 kommt als Faktor, der das Ventilspiel an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements beeinflußt, eine Fehlausrichtung der Einlaß-Kipphebelwelle 403 in Betracht. Insbesondere wenn ein vertikaler Winkelfehler α in der Achse Lr der Einlaß-Kipphebelwelle 403 vorhanden ist, wie in 22 dargestellt ist, sind die Mitten der hin- und hergehenden Bewegung der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 404, 402 in der vertikalen Richtung relativ zueinander versetzt, so daß die Beziehungen zwischen dem Ventilspiel an der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements und an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements verschieden sind. Das gleiche Ergebnis wird erhalten, wenn aufgrund einer Fehlausrichtung der Nockenwelle 401 ein vertikaler Winkelfehler α in der Achse Lc verursacht wird.

Weil die Winkelfehler α der Einlaß-Kipphebelwelle 403 und der Nockenwelle 401 mit dem Fehler des Ventilspiels direkt in Beziehung stehen, haben die vorstehend erwähnten Fehlausrichtungen eine größere Wirkung als andere Faktoren, wobei diese Wirkung durch die vorstehend erwähnte Gegenmaßnahme nicht eliminiert werden kann. Infolgedessen kann, wenn das Ventilspiel so eingestellt wird, daß es für den Niedriggeschwindigkeitsmodus geeignet ist, das für den Hochgeschwindigkeitsmodus geeignete Ventilspiel nicht erhalten werden, wodurch Schlaggeräusche verursacht werden. Außerdem tritt ein Problem individueller Unterschiede im Motorventilspiel auf, so daß es schwierig ist, eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.

Für die in den 23 und 24 dargestellte variable Ventiltriebvorrichtung sind für jeden Zylinder drei Kipphebel 504 und 505 an der Einlaßseite und vier Kipphebel 508 und 509 an der Auslaßseite erforderlich. Außerdem müssen auf der Nockenwelle 501 sieben Nockenelemente 506, 507, 510 und 511 für eine hin- und hergehende Bewegung der Kipphebel 504, 505, 508 und 509 bereitgestellt werden. Dadurch nimmt die Anzahl der Komponenten und der Arbeitsstunden für die Bearbeitung zu, wodurch die Fertigungskosten nachteilig erhöht werden. Außerdem nimmt mit einer Zunahme der Anzahl von Nockenelementen die Nockenwellenlänge pro Zylinder zu, so daß ein großer Installationsraum erforderlich ist, und der Zylinderweg nimmt unvermeidbar zu. Dadurch wird ein linderweg nimmt unvermeidbar zu. Dadurch wird ein überdimensionierter Motor erhalten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, zu verhindern, daß ein Hochgeschwindigkeits-Kipphebel geneigt wird, wenn er eine Antriebskraft von einem Nockenelement empfängt, um verschiedene Nachteile zu vermeiden, die sich durch eine abweichende oder fehlerhafte Kraft auf einen Funktionsabschnitt davon (einen mit dem Nockenelement in Kontakt stehenden Gleitabschnitt) ergeben, und die in der Lage ist, das Erfordernis für eine Vergrößerung der Breite des Funktionsabschnitts zu eliminieren, um dadurch die Trägheitsmasse des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels zu reduzieren und eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik von Einlaß- und Auslaßventilen zu realisieren.

Eine erfindungsgemäße variable Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist auf: einen ersten Kipphebel, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf einer Kipphebelwelle gehalten wird, wobei auf einer Endseite des ersten Kipphebels ein Funktionsabschnitt angeordnet ist, der mit einem ersten Nockenelement einer Nockenwelle in Kontakt steht, und wobei eine andere Endseite des Kipphebels mit einem Einlaßventil oder einem Auslaßventil verbunden ist; einen benachbart zum ersten Kipphebel angeordneten zweiten Kipphebel, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwelle gehalten wird, wobei eine Endseite des zweiten Kipphebels, einen Funktionsabschnitt aufweist, der mit einem zweiten Nockenelement der Nockenwelle in Kontakt steht, wobei das zweite Nockenelement eine andere Form hat als das erste Nockenelement; und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Kipphebel angeordneten Umschaltmechanismus zum Ausführen eines Umschaltvorgangs zum Herstellen und Lösen einer Verbindung zwischen den Kipphebeln, wobei die Mitte eines auf einer Seite des zweiten Kipphebels angeordneten Teils des Umschaltmechanismus im wesentlichen mit einer auf die Breite bezogenen Mitte des Funktionsabschnitts des zweiten Kipphebels koinzident ist.

Wenn der Motor in Betrieb ist, werden der erste und der zweite Kipphebel durch eine Drehbewegung der Nockenwelle durch die entsprechenden Nockenelemente über die Funktionsabschnitte hin- und hergehend bewegt. Wenn der zwischen dem ersten und dem zweiten Kipphebel angeordnete Umschaltmechanismus nicht eingerückt ist, ist die Verbindung zwischen diesen Kipphebeln gelöst. Der zweite Kipphebel wird im Freilaufzustand unabhängig hin- und hergehend bewegt, und der erste Kipphebel wird gemäß der Form des ersten Nockenelements hin- und hergehend bewegt, um das Einlaßventil oder das Auslaßventil auf einen offenen oder geschlossenen Zustand zu bewegen. Wenn der Umschaltmechanismus vom ausgerückten Zustand auf den eingerückten Zustand gebracht wird, sind beide Kipphebel miteinander verbunden, so daß der erste Kipphebel zusammen mit dem zweiten Kipphebel gemäß der Form des zweiten Nockenelements hin- und hergehend bewegt wird und das Einlaß- oder Auslaßventil auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt.

Wenn der erste und der zweite Kipphebel verbunden sind, wird auf den Funktionsabschnitt des zweiten Kipphebels eine Antriebskraft vom zweiten Nockenelement ausgeübt, und der Kipphebel wird hin- und hergehend bewegt, um den Umschaltmechanismusabschnitt (z.B. einen Eingriffvorsprung oder einen Kolben) an der Seite des ersten Kipphebels zu drücken. Weil der Funktionsabschnitt, der die Antriebskraft vom zweiten Nockenelement empfängt, und der Umschaltmechanismusabschnitt an der Seite des zweiten Kipphebels (Kolben oder Eingriffvorsprung) zum Drücken des Umschaltmechanismusabschnitts an der Seite des ersten Kipphebels beide im zweiten Kipphebel und in der axialen Richtung der Kipphebelwelle nahe beieinander angeordnet sind, führt der zweite Kipphebel eine hin- und hergehende Bewegung aus, ohne daß er geneigt wird.

Dadurch wird die durch eine Neigung des zweiten Kipphebels verursachte Fehlausrichtung des zweiten Nockenelements und des Funktionsabschnitts reduziert. Der Funktionsab schnitt wird daher in normalem Kontakt mit dem zweiten Nockenelement gehalten und empfängt in der Längsrichtung eine im wesentlichen gleichmäßige Kraft. Daher muß die Breite des Funktionsabschnitts als Gegenmaßnahme zum Vermeiden eines fehlerhaften Verschleißes des Funktionsabschnitts und des zweiten Nockenelements, einer verminderten Haltbarkeit des Funktionsabschnitts, usw. nicht vergrößert werden. Infolgedessen kann die Trägheitsmasse des zweiten Kipphebels vermindert werden.

Wie vorstehend erläutert wurde, wird durch die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung die Neigung des zweiten Kipphebels verhindert, die ansonsten verursacht würde, wenn es die Antriebskraft von der Seite des zweiten Nockenelements empfängt, wodurch verschiedenartige Probleme eliminiert werden, die durch die fehlerhafte Belastung auf den Funktionsabschnitt verursacht werden, und die Breite des Funktionsabschnitts muß nicht vergrößert werden, wodurch die Trägheitsmasse des zweiten Kipphebels vermindert wird und eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile realisierbar ist.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich dargestellt, die lediglich zur Erläuterung dienen und durch die die vorliegende Erfindung nicht eingeschränkt werden soll; es zeigen:
1 zeigt eine Draufsicht eines einlaßseitigen Teils einer ersten Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
2 eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in den 1, 5 und 7 zum Darstellen eines Umschaltmechanismus in einem Zustand, in dem die Verbindung zwischen den Kipphebeln gelöst ist;
3 eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in den 1, 5 und 7 zum Darstellen des Umschaltmechanismus in einem Zustand, in dem die Verbindung zwischen den Kipphebeln hergestellt ist;
4 eine Ansicht zum Darstellen der Verteilung einer auf ein Hochgeschwindigkeits-Nockenelement der ersten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung ausgeübten Belastung;
5 eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils einer zweiten Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
6 eine Vorderansicht zum Darstellen des einlaßseitigen Teils der zweiten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder;
7 eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils einer dritten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
8 eine Vorderansicht zum Darstellen des einlaßseitigen Teils der dritten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder;
9 eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils einer vierten Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
10 eine Vorderansicht des Teils der vierten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder;
11 eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils einer fünften Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
12 eine Ansicht betrachtet von der Richtung C in 11 zum Darstellen der Beziehung zwischen einer Nockenwelle und Rollen in der fünften Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung;
13 eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D in den 11 und 15 zum Darstellen eines Umschaltmechanismus in einem Zustand, in dem die Verbindung mit einem Kipphebel gelöst ist;
14 eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D in den 11 und 15 zum Darstellen des Umschaltmechanismus in einem Zustand, in dem die Verbindung mit dem Kipphebel hergestellt ist;
15 eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils einer sechsten Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
16 eine Ansicht betrachtet von der Richtung E in 15 zum Darstellen der Beziehung zwischen einer Nockenwelle und Rollen in der sechsten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung;
17 eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils einer ersten herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder;
18 eine Ansicht zum Darstellen der Verteilung einer auf ein Hochgeschwindigkeits-Nockenelement der ersten herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung ausgeübten Belastung;
19 eine Draufsicht zum Darstellen der Positionsbeziehung zwischen einem Antriebskraftübertragungspunkt und einem Verbindungspunkt, an dem die Verbindung mit einem Einlaßventil hergestellt wird;
20 eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils einer dritten herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
21 eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils einer vierten herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
22 eine Ansicht betrachtet von der Richtung F in 21 zum Darstellen der Beziehung zwischen einer Nockenwelle und Rollen in der vierten herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung;
23 eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils einer fünften herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors;
24 eine Ansicht betrachtet von der Richtung G in 23 zum Darstellen der Beziehung zwischen einer Nockenwelle und Rollen in der fünften herkömmlichen variablen Ventiltriebvorrichtung; und
25 eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils einer Modifikation der ersten Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors.
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Ventiltriebvorrichtung eines Mo tors beschrieben.
Der Motor ist gemäß dieser Ausführungsform als Reihen-Vierzylinder-SOHC-Benzinmotor mit zwei Ventilen je Zylinder ausgebildet und so gestaltet, dass er in einem Betriebsmodus betrieben werden kann, der zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer insbesondere für einen normalen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik und einem Hochgeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer für einen hohen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik umschaltbar ist. Zu diesem Zweck weist eine Ventiltriebvorrichtung für jeden Zylinder an seiner Einlaßseite einen Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi auf. Nachstehend wird die Konstruktion der Ventiltriebvorrichtung für einen bestimmten Zylinder erläutert. Die anderen Zylinder haben die gleiche Konstruktion wie der bestimmte Zylinder.
1 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines eingangsseitigen Teils dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung, die einem Zylinder des Motors zugeordnet ist. Die Richtungen "links", "rechts", "oben" und "unten" in 1 entsprechen der vorderen, hinteren, rechten bzw. linken Seite des Motors und werden in der folgenden Beschreibung durch die letztgenannte motorbezogene Nomenklatur bezeichnet. Die Motoranordnung ist nicht auf einen in Längsrichtung installierten Motor beschränkt, sondern kann auch eine querliegende Motoranordnung sein.
Eine einzelne Nockenwelle 1 wird auf einem (nicht dargestellten) Zylinderkopf derart gehalten, daß sie sich in der Längsrichtung oder in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Motors erstreckt. Die Nockenwelle 1 wird durch eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle synchron damit angetrieben. Eine Einlaß-Kipphebelwelle 2 ist an der rechten Seite der Nockenwelle 1 angeordnet. Die Einlaß-Kipphebelwelle 2 wird durch einen nicht dargestellten Halter (engl. Bracket) derart gehalten, daß sie sich parallel zur Nockenwelle 1 erstreckt. Die Nockenwelle 1 weist ein vorderseitiges Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3 (erstes Nockenelement) und ein rückseitiges Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 (zweites Nockenelement) auf, die benachbart zueinander angeordnet sind. Auf der Einlaß-Kipphebelwelle 2 werden ein Vorsprungabschnitt 5a eines Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 (erster Kipphebel) und ein Vorsprungabschnitt 6a eines Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 (zweiter Kipphebel) für eine hin- und hergehende Bewegung gehalten und sind benachbart zueinander angeordnet, so daß sie dem Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3 bzw. dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 zugeordnet sind.
Ein Ventilarmabschnitt 5d (Armabschnitt) erstreckt sich vom Vorsprungabschnitt 5a des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 in 1 bezüglich des Motors nach oben oder nach rechts (zu einer anderen Endseite). Das distale Ende des Ventilarmabschnitts 5d ist mit einem auf dem Zylinderkopf angeordneten Einlaßventil 7 verbunden, so daß das Einlaßventil 7 in Verbindung mit der hin- und hergehenden Bewegung des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt wird. Rollenhalterungsabschnitte 5b, 6b sind so ausgebildet, daß sie von den Vorsprungabschnitten 5a, 6a bezüglich des Motors nach links (zu einer Endseite) hervorstehen. Rollen 5c, 6c (Funktionsabschnitte) werden jeweils auf den Rollenhalterungsabschnitten 5b und 6b gehalten. Die dem Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3 der Nockenwelle 1 zugeordnete Rolle 5c des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 empfängt eine Druckkraft einer Ventilfeder (nicht dargestellt) des Einlaßventils und steht permanent mit dem Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3 in Kontakt. Die Rolle 6c des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6, die dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 auf der Nockenwelle 1 zugeordnet ist, empfängt eine Druckkraft einer (nicht dargestellten) Rückstellfeder, so daß sie permanent mit dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 in Kontakt steht.
Zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 ist ein Umschaltmechanismus M zum Ändern des Betriebsmodus angeordnet. 2 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in 1 zum Darstellen des Umschaltmechanismus M in einem Zustand, in dem die Verbindung zwischen den Kipphebeln gelöst ist, und 3 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in 1 zum Darstellen des Umschaltmechanismus M in einem Zustand, in dem die Kipphebelverbindung hergestellt ist. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, ist ein zylindrischer Zylinderabschnitt 16 auf dem Vorsprungabschnitt 6a des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 integral ausgebildet. Ein im Zylinderabschnitt 16 ausgebildeter Zylinder 17 weist ein geschlossenes oberes Ende auf, und ein unteres Ende, das zur Außenumfangsfläche der Einlaß-Kipphebelwelle 2 offen ist. Ein Kolben 18 ist für eine vertikale Bewegung im Zylinder 17 angeordnet, während durch einen Begrenzungsstift (nicht dargestellt) verhindert wird, daß er sich um die Achse des Zylinders 17 dreht.
Vertiefungsabschnitte 17a und 18a sind in einer oberen Wand des Zylinderabschnitts 16 bzw. in einer oberen Fläche des Kolbens 18 einander zugewandt ausgebildet, und eine Druckfeder 19 ist zwischen den Vertiefungsabschnitten 17a und 18a angeordnet. Durch eine Druckkraft der Druckfeder 19 wird der Kolben 18 permanent nach unten gedrückt und an seiner in 2 dargestellten unteren Position gehalten, in der eine untere Kolbenfläche mit der Außenumfangsfläche der Einlaß-Kipphebelwelle 2 in Kontakt steht. Wenn der Kolben 18 gegen die Druckkraft der Druckfeder 19 im Zylinder 17 nach oben gleitet, ändert sich die Position des Kolbens 18 auf die in 3 dargestellte obere Position, in der die obere Kolbenfläche mit der oberen Wand des Zylinderabschnitts 16 in Kontakt steht.
In einer rechten Seitenfläche des Zylinderabschnitts 16 ist ein Funktionsfenster 20 ausgebildet. Wenn der Kolben 18 seine in 2 dargestellte untere Position annimmt, liegt der Innenraum des Zylinders 17 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei. Wenn der Kolben 18 seine in 3 dargestellte obere Position annimmt, liegt die Außenumfangsfläche des Kolbens 18 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, erstreckt sich ein Verbindungsarmabschnitt 21 (Eingriffvorsprung) von einer Seite des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 nach hinten. Ein distales Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 ist L-förmig gebogen, so daß es dem Funktionsfenster 20 des Zylinderabschnitts 16 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 angepaßt ist. Eine Positionsbeziehung zwischen dem Zylinderabschnitt 16 und dem Verbindungsarmabschnitt 21 ist derart festgelegt, daß in einem Basiskreisabschnitt der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 3 und 4 (ein Abschnitt, in dem die Hubmaße der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 5 und 6 beide null betragen) das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 wie durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie dargestellt unmittelbar vor einer Position angeordnet ist, an der er in den Zylinder 17 eindringt.
Wie anhand einer in 1 dargestellten gedachten Linie L ersichtlich ist, ist der Kolben 18 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 mit der Rolle 6c des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 ausgerichtet, und die Achse 18c des Kolbens 18 ist an der Mitte der Rollenbreite W angeordnet.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, weist die Einlaß-Kipphebelwelle 2 einen axial ausgebildeten Ölkanal 22 auf, der über einen Verteilerkanal 23 am Zylinderabschnitt 16 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 für jeden Zylinder mit dem Innenraum des Zylinders 17 kommuniziert. Obwohl nicht dargestellt, ist der Ölkanal 22 der Einlaß-Kipphebelwelle 2 mit einem Ölregelventil (OCV) verbunden, und dem Ölkanal wird von einer am Motor montierten Schmierölpumpe gemäß einer Schaltoperation des Ölregelventils OCV Arbeitsöl für den Umschaltmechanismus M zugeführt.
Eine Ventiltriebvorrichtung für die Auslaßseite weist eine normale Konstruktion auf, die aus einem einzelnen Kipphebel besteht, ohne daß der Umschaltmechanismus M bereitgestellt wird. Obwohl nicht dargestellt, wird ein durch eine Auslaß-Kipphebelwelle gehaltener Auslaß-Kipphebel durch ein Auslaßnockenelement der Nockenwelle 1 hin- und hergehend bewegt, um ein Auslaßventil auf einen offenen oder geschlossenen Zustand zu bewegen.
Nachstehend wird die Funktionsweise der variablen Ventiltriebvorrichtung mit der vorstehend erwähnten Konstruktion des Motors erläutert.
Eine Steuerung zum Schalten des Ölregelventils (OCV) wird durch eine nicht dargestellte Motorsteuereinheit (ECU) ausgeführt. In Antwort auf den Schaltvorgang des Ölregelventils OCV wird der Betriebsmodus des Motors zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und Hochgeschwindigkeitsmodus umgeschaltet.
Beispielsweise schaltet die ECU in einem Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl Ne kleiner ist als ein Schwellenwert Ne0 und die angeforderte Motorausgangsleistung nicht besonders hoch ist, das Ölregelventil OCV auf die Ventilschließseite, um einen Niedriggeschwindigkeitsmodus auszuführen, wodurch die Ölzufuhr zum Ölkanal 22 unterbrochen wird. Dadurch wird im Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 an der Einlaßseite jedes Zylinders der Kolben 18 durch die Druckkraft der Druckfeder 19 an der unteren Position gehalten, wie in 2 dargestellt ist, wodurch der Innenraum des Zylinders 17 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei liegt.
Wenn der Motor in Betrieb ist, werden die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 5, 6 an der Einlaßseite gemäß den Formen der entsprechenden Nockenelemente 3 und 4 mit der Drehbewegung der Nockenwelle 1 hin- und hergehend bewegt, während die Rollen 5c, 6c auf den Nockenelementen 3, 4 rollen. Das Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 hat einen größeren Betriebswinkel und ein größeres Hubmaß als das Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3, so daß der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 im Vergleich zum Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 über einen größerem Weg hin- und hergehend bewegt wird. Trotzdem bewegt sich, weil der Kolben 18 auf seine untere Position eingestellt ist, wie vorstehend erläutert wurde, der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 unabhängig im Freilaufzustand, so daß das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 sich in den Zylinder 17 und aus dem Zylinder heraus bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist daher die Verbindung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 und dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 gelöst, so daß der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 3 hin- und hergehend bewegt wird und das Einlaßventil 7 auf einen offenen oder geschlossenen Zustand bewegt.
In einem hohen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl Ne größer oder gleich dem Schwellenwert Ne0 und die angeforderte Motorausgangsleistung besonders hoch ist, schaltet die ECU das Ölregelventil OCV auf die Ventilöffnungsseite, um den Hochgeschwindigkeitsmodus auszuführen und dem Ölkanal 22 das Arbeitsöl zuzuführen. Dadurch wird im Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 an der Einlaßseite jedes Zylinders der Kolben 18 durch den Öldruck gegen die Druckkraft der Druckfeder 19 auf seine obere Position eingestellt, wie in 3 dargestellt ist, so daß die Außenumfangsfläche des Kolbens 18 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei liegt. Mit der hin- und hergehende Bewegung des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 drückt die Außenumfangsfläche des Kolbens 18 das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 durch das Funktionsfenster 20, wodurch der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 verbunden und zusammen mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 hin- und hergehend bewegt wird, und bewegt das Einlaßventil 7 gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 4 auf einen offenen oder geschlossenen Zustand.
Weil die Achse 18c des Kolbens 18 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 an der Mitte der Rollenbreite W angeordnet ist, wie vorstehend erwähnt wurde, ist ein Punkt, an dem der Rolle 6c eine Antriebskraft vom Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 zugeführt wird, betrachtet in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2, mit einem Punkt ausgerichtet, an dem der Kolben 18 den Verbindungsarmabschnitt 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 drückt. Daher wird der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 ohne Neigung hin- und hergehend bewegt.
Dadurch kann eine Fehlausrichtung zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 und der Rolle 6c, die ansonsten durch eine Neigung des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 verursacht würde, von vornherein verhindert werden, so daß die Rolle 6c bezüglich des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 4 in einem normalen Kontaktzustand gehalten wird und in der Längsrichtung eine gleichmäßige Belastung aufnimmt, wie in 4 dargestellt ist. Infolgedessen muß die Rollenbreite W nicht vergrößert werden, um eine Gegenmaßnahme zum Vermeiden eines fehlerhaften Verschleißes der Rolle 6c und des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 4 und einer Verminderung der Haltbarkeit von Rollenlagern zu ergreifen. Dadurch kann die Trägheitsmasse des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 vermindert werden, wodurch der durch eine höhere Trägheitsmasse des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 verursachte Ventilsprung- und -rückprall vermieden und eine Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 7 erhalten werden kann, die ausreichend genau ist, daß sie der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 4 folgt.
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor erläutert.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist der Motor als Reihen-Vierzylinder-SOHC-Benzinmotor mit zwei Ventilen je Zylinder konstruiert und so gestaltet, in einem Betriebesmo dus betrieben zu werden, der zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer für einen normalen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik und einem Hochgeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer insbesondere für einen hohen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik umschaltbar ist. Zu diesem Zweck ist an der Einlaßseite der variablen Ventiltriebvorrichtung für jeden Zylinder ein Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi angeordnet. Nachstehend wird die Konstruktion der Ventiltriebvorrichtung für einen bestimmten Zylinder erläutert, die anderen Zylinder haben jedoch die gleiche Konstruktion wie der bestimmte Zylinder. Die Konstruktion des Umschaltmechanismus M ist die gleiche wie diejenige des in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläuterten Umschaltmechanismus. Daher werden nachstehend hauptsächlich nur davon verschiedene Teile und Komponenten erläutert, und gemeinsame Teile, die durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet sind, werden nicht erneut beschrieben.
5 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines einlaßseitigen Teils dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder des Motors, und 6 zeigt eine Vorderansicht zum Darstellen des einlaßseitigen Teils der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder. Die Richtungen "oben", "unten", "rechts" und "links" in 5 entsprechen der vorderen, hinteren, rechten bzw. linken Seite des Motors und werden in der folgenden Beschreibung durch die motorbezogene Nomenklatur bezeichnet. Die Motorkonstruktion ist nicht auf einen vertikalen Motor begrenzt, sondern kann ein querliegender Motor sein.
Wie in 5 dargestellt ist, erstreckt sich ein Verbindungsarmabschnitt 21 (Eingriffabschnitt) von einer Seite des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 nach vorne, und ein distales Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 ist L-förmig gebogen, so daß es dem Funktionsfenster 20 des Zylinderabschnitts 16 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 angepaßt ist und mit der Außenumfangsfläche des Kolbens 18 in Kontakt steht, der auf seine obere Position eingestellt ist. Nachstehend wird ein derartiger Kontaktpunkt als Antriebskraftübertragungspunkt 28 (Eingriffpunkt) bezeichnet.
Eine Positionsbeziehung zwischen dem Zylinderabschnitt 16 und dem Verbindungsarm 21 ist derart festgelegt, daß in einem Basiskreisabschnitt der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 3 und 4 (ein Abschnitt, in dem die Hubmaße der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 5 und 6 beide null betragen) das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 eine in 2 durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie dargestellte Position annimmt, die sich unmittelbar vor einer Position befindet, an der er sich durch das Funktionsfenster 20 in den Zylinder 17 hinein und aus dem Zylinder heraus bewegt.
Wie gemäß 5 ersichtlich ist, erstreckt sich der Verbindungsarmabschnitt 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 derart zum Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 hin, daß sein distales Ende mit dem Kolben 18 in Kontakt steht. Daher ist der Antriebskraftübertragungspunkt 28 um ein Versatzmaß A11 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 bezüglich des Verbindungspunkts 27 versetzt, wo der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 mit dem Einlaßventil 7 verbunden ist. Außerdem sind die variablen Ventiltriebvorrichtungen und andere Elemente für die benachbarten Zylinder an der Vorder- und der Rückseite der in 5 dargestellten variablen Ventiltriebvorrichtung angeordnet. Dadurch sind, bezogen auf die Vorwärts-Rückwärts-Richtung, die Breiten W11, W12 der Vorsprungabschnitte 5a, 6a der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 5, 6 durch den Zylinderabstand und andere Faktoren begrenzt. Innerhalb einer solchen Grenze erstreckt sich der Vorsprungabschnitt 5a (engl. Boss Portion) des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 so weit wie möglich nach. hinten (vom Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 weg gerichtet). Dadurch wird die Breite W11 des Vorsprungabschnitts 5a an der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 größer als die Breite W12 des Vorsprungabschnitts 6a an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus wird die Antriebskraft vom Kolben 18 an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 über den Antriebskraftübertragungspunkt 28 zum Verbindungsarmabschnitt 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 übertragen. Während der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, überträgt er die Antriebskraft über den Verbindungspunkt 27 zum Einlaßventil 7. Weil der Antriebskraftübertragungspunkt 28 bezüglich dem Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 versetzt ist, hat die auf den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 übertragene Antriebskraft, wie vorstehend erläutert, eine Kraftkomponente, durch die eine fehlerhafte Belastung auf das Lager ausgeübt wird, das den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 auf der Einlaß-Kipphebelwelle 2 hält.
D.h., das Lager des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 muß Anforderungen erfüllen, die strenger sind als diejenigen für das Lager an der Seite des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6. Weil die größere Breite W11 (die größere Lagerlänge auf der Einlaß-Kipphebelwelle 2) dem Vorsprungabschnitt 5a des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 zugeordnet ist, wie vorstehend erläutert wurde, wird die Wirkung der fehlerhaften Belastung auf das Lager der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebelwelle 5 vermindert, wodurch der durch die fehlerhafte Belastung verursachte Verschleiß und die Reibung am Lager unterdrückt werden können und somit die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit der variablen Ventiltriebvorrichtung verbessert werden.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus führt die Rolle 5c des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 keinerlei Funktion aus, sie dient jedoch als Trägheitsmasse, die in die Richtung wirkt, in der die hin- und hergehende Bewegung des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 behindert wird. Dadurch kann im Vorsprungabschnitt 5a des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 bei jeder hin- und hergehenden Bewegung eine vor wärts- und rückwärtsgerichtete Verdrehung verursacht werden, durch die möglicherweise veranlaßt wird, daß die auf dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 basierende Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 7 von der vorgesehenen oder Soll-Charakteristik abweicht. Je weiter die Rolle 5c in der axialen Richtung des Vorsprungabschnitts 5a vom Antriebskraftübertragungspunkt 28 entfernt ist, desto größer wird die Wirkung der Trägheitsmasse der Rolle 5c sein. Weil die Rolle 5c in der Nähe des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 angeordnet ist, wie vorstehend erwähnt wurde, ist die Rolle 5c unvermeidbar auch in der Nähe des Antriebskraftübertragungspunkts 28 angeordnet, wodurch die Verdrehung des Vorsprungabschnitts 5a unterdrückt werden kann und eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 7 realisierbar ist.
Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform einer anderen erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor beschrieben.
Der Motor ist erfindungsgemäß wie bei der ersten Ausführungsform als Reihen-Vierventil-SOHC-Benzinmotor mit zwei Ventilen je Zylinder konstruiert und so gestaltet, in einem Betriebsmodus betrieben zu werden, der zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer für einen normalen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik und einem Hochgeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer insbesondere für einen hohen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik umschaltbar ist. Zu diesem Zweck wird an der Einlaßseite der variablen Ventiltriebvorrichtung für jeden Zylinder ein Umschaltmechanismus für einen Modusschaltvorgang bereitgestellt. Nachstehend wird die Konstruktion der Ventiltriebvorrichtung für einen bestimmten Zylinder erläutert, aber die anderen Zylinder haben die gleiche Konstruktion wie der bestimmte Zylinder. Die Konstruktion des Umschaltmechanismus M ist die gleiche wie unter Bezug auf die erste Ausführungsform erläutert wurde. Daher werden nachstehend hauptsächlich nur davon verschiedene Teile und Komponenten beschrieben, und gemeinsame Teile und Komponenten, die durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet sind, werden nicht erneut beschrieben.
7 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines eingangsseitigen Teils dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder des Motors, und 8 zeigt eine Vorderansicht zum Darstellen des eingangsseitigen Teils der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder. Die Richtungen "oben", "unten", "rechts" und "links" in 7 entsprechen der vorderen, hinteren, rechten bzw. linken Seite des Motors und werden in der folgenden Beschreibung durch die motorbezogene Nomenklatur bezeichnet. Die Motorkonstruktion ist nicht auf einen vertikalen Motor beschränkt, sondern kann ein querliegender Motor sein.
Es werden Rollenhalterungsabschnitte 5b und 6b bereitgestellt, die jeweils von den Vorsprungabschnitten 5a, 6a des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 und des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 nach links (jeweils zu einem Ende) hervorstehen. Die Rollen 5c, 6c (Funktionsabschnitte) werden auf den Rollenhalterungsabschnitten 5b bzw. 6b gehalten. Die Rolle 5c auf dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel ist dem Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 3 auf der Nockenwelle 1 zugeordnet, während die Rolle 6c auf dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 auf der Nockenwelle 1 zugeordnet ist.
Ein Einlaßventil 7 ist an einer dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 auf dem Zylinderkopf entsprechenden Längsposition angeordnet. Ein Ventilarmabschnitt 5d (Armabschnitt) erstreckt sich vom Vorsprungabschnitt 5a des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 nach rechts (zu einem anderen Ende). Der Ventilarmabschnitt 5d ist zum Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 hin kurbelförmig gebogen, um eine Wechselwirkung mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 zu vermeiden, und ein distales Ende davon ist mit dem Einlaßventil 7 verbunden. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 empfängt eine Druckkraft der im Einlaßventil 7 angeordneten Druckfeder (nicht dargestellt) und wirkt derart, daß veranlaßt wird, daß die Rolle 5c permanent mit dem Niedrig geschwindigkeits-Nockenelement 3 in Kontakt steht. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 wird gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 3 hin- und hergehend bewegt, um das Einlaßventil 7 antriebsmäßig zu öffnen oder zu schließen. Obwohl nicht dargestellt, ist eine Rückstellfeder mit dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 verbunden, so daß der Kipphebel 6 eine Druckkraft der Rückstellfeder empfängt, um zu veranlassen, daß die Rolle 6c permanent mit dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 4 in Kontakt steht.
Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, weist der Ventilarmabschnitt 5d des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 eine damit integral ausgebildete Rippe 26 auf, die entsprechend dem Ventilarmabschnitt 5d kurbelförmig gebogen ist. Durch die Rippe 26 ist der Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 mit dem Vorsprungabschnitt 5a verbunden. Ein Verbindungsarmabschnitt 21 (Eingriffvorsprung) ist mit einem geraden Abschnitt der Rippe 26, der sich vom Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 geradlinig nach rechts (zum Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 6 hin) erstreckt, integral ausgebildet. Der Verbindungsarmabschnitt 21 verzweigt sich von der Rippe 26 nach oben und erstreckt sich bogenförmig nach rechts. Ein distales Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 entspricht dem Funktionsfenster 20 des Zylinderabschnitts 16 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 und ist für einen Kontakt mit der Außenumfangsfläche des auf seine obere Position eingestellten Kolbens 18 geeignet. Nachstehend wird der Kontaktpunkt zu diesem Zeitpunkt als Antriebskraftübertragungspunkt 28 (Eingriffpunkt) bezeichnet.
Die Positionsbeziehung zwischen dem Zylinderabschnitt 1 und dem Verbindungsarmabschnitt 21 ist derart festgelegt, daß in einem Basiskreisabschnitt der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 3 und 4 (ein Abschnitt, in dem die Hubmaße der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 5 und 6 beide null betragen) das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 eine Position annimmt, die, wie durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie in 3 dargestellt ist, unmittelbar vor einer Posi tion angeordnet ist, an der das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 sich durch das Funktionsfenster 20 in den Zylinder 17 hinein und aus dem Zylinder heraus bewegt. Wie anhand einer in 7 dargestellten gedachten Linie L ersichtlich ist, sind der Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7, der Verbindungsarmabschnitt 21 und der Kolben 18 des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 miteinander ausgerichtet. Dadurch ist der Antriebskraftübertragungspunkt 28 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 2 vollständig mit dem Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 ausgerichtet.
Im Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 wird während des Hochgeschwindigkeitsmodus die Antriebskraft vom Kolben 18 auf der Seite des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 6 über den Antriebskraftübertragungspunkt 28 zum Verbindungsarmabschnitt 21 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 übertragen. Der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 wird hin- und hergehend bewegt und überträgt die Antriebskraft über den Verbindungspunkt 27 zum Einlaßventil 7. Weil der Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 dem Antriebskraftübertragungspunkt 28 in einer Richtung senkrecht zur Achse der Einlaß-Kipphebelwelle 2 perfekt zugewandt ist, wie vorstehend erwähnt, wird die über den Antriebskraftübertragungspunkt 28 zum Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 übertragene Antriebskraft genutzt, um das Einlaßventil 7 zu öffnen, ohne daß eine fehlerhafte und vergeudete Kraftkomponente erzeugt wird. Dadurch wird verhindert, daß aufgrund der Kraftkomponente ein Phänomen einer ungewünschten Biegung und/oder Torsion in der Nähe des Antriebskraftübertragungspunktes 28 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5 auftritt, d.h. in der Nähe des Verbindungsarmabschnitts 21, auf den die Antriebskraft vom Kolben 18 ausgeübt wird. Dadurch kann eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 7 gemäß der Form des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 4 realisiert werden.
Im Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 wird die Antriebskraft vom Kolben 18 vom Verbindungsarmabschnitt 21 über den Ventilarmabschnitt 5d zum Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 übertragen. Weil der Verbindungsarmabschnitt 21 über die Rippe 26 auf dem Ventilarmabschnitt 5d direkt mit dem Verbindungspunkt 27 mit dem Einlaßventil 7 verbunden ist, wie vorstehend erwähnt wurde, wird die Antriebskraft nicht nur über den Ventilarmabschnitt 5d, sondern auch über die Rippe 26 übertragen, so daß eine Biegung des Ventilarmabschnitts 5d unterdrückt wird. Dies trägt dazu bei, eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlaßventils 7 zu realisieren.
Die Unterdrückung einer unerwünschten Biegung und/oder Torsion führt zu einer Verminderung der Belastung, die auf die den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 5 haltende Einlaß-Kipphebelwelle 2 ausgeübt wird. Durch die Verminderung oder Unterdrückung einer Biegung bzw. Torsion, usw. wird der Verschleiß oder die Reibung an Lagern reduziert, wodurch die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit der variablen Ventiltriebvorrichtung verbessert werden können.
Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform einer anderen erfindungsgemäßen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor beschrieben.
Der Motor dieser Ausführungsform ist als Reihen-Vierventil-SOHO-Benzinmotor mit vier Ventilen je Zylinder konstruiert und weist an der Einlaß- und an der Auslaßseite einen Umschaltmechanismus M zum Umschalten zwischen Betriebsmodi auf. Nachstehend wird die Konstruktion der Ventiltriebvorrichtung für einen bestimmten Zylinder erläutert, die anderen Zylinder haben jedoch die gleich Konstruktion wie der bestimmte Zylinder.
9 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder des Motors, und 10 zeigt eine Vorderansicht dieses Teils der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder.
Eine Nockenwelle 31 wird auf einem (nicht dargestellten) Zylinderkopf derart gehalten, daß sie sich in der Längsrichtung des Motors erstreckt. An der linken und an der rechten Seite der Nockenwelle 31 werden eine Einlaß-Kipphebelwelle 32 und eine Auslaß-Kipphebelwelle 33 durch jeweilige Halter (engl. Brackets) (nicht dargestellt) gehalten. Die Nockenwelle 31 weist von der Vorderseite des Motors aus betrachtet nacheinander ein Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34 (zweites Einlaß-Nockenelement), ein Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 (erstes Einlaß-Nockenelement), ein Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 (erstes Auslaß-Nockenelement) und ein Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 (zweites Auslaß-Nockenelement) auf. Diese Nockenelemente sind benachbart zueinander angeordnet.
Ein Vorsprungabschnitt 38a des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 (zweiter Einlaß-Kipphebel) wird für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Vorderseite der Einlaß-Kipphebelwelle 32 gehalten, und ein Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 (erster Einlaß-Kipphebel) wird für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Rückseite der Einlaß-Kipphebelwelle 32 gehalten, so daß diese Vorsprungabschnitte 38a, 39a benachbart zueinander angeordnet sind. Der Vorsprungabschnitt 38a des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 ist dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34 in der Längsrichtung zugeordnet. Der Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 ist dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35, dem Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 und dem Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 in der Längsrichtung zugeordnet. Dadurch weist der Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 eine Breite W21 auf, die wesentlich größer ist als die Breite W22 des Vorsprungabschnitts 38a des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38.
Rollenhalterungsabschnitte 38b, 39b zum Halten von Rollen 38c, 39c (Funktionsabschnitten) sind so angeordnet, daß sie von den Vorsprungabschnitten 38a, 39a der Einlaß-Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 38, 39 nach rechts (zu einer Endseite) hervorstehen. Die Rolle 38c des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 ist dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 38 auf der Nockenwelle 31 zugeordnet, und die Rolle 39c des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 ist dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 zugeordnet.
Ein Paar Einlaßventile 40a, 40b sind auf dem Zylinderkopf derart angeordnet, daß sie in der Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Das vorderseitige Einlaßventil 40a ist in der Längsrichtung etwas näher zum Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 angeordnet als zu einer Grenze zwischen den Kipphebeln 38, 39. Das rückseitige Einlaßventil 40b ist in der Längsrichtung an der Rückseite des Vorsprungabschnitts 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 angeordnet. Zwei Ventilarmabschnitte 39d (Armabschnitte) erstrecken sich vom Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 nach links (zur anderen Endseite). Distale Enden der Ventilarmabschnitte 39d sind mit den Einlaßventilen 40a bzw. 40b verbunden.
An einer dem rückseitigen Einlaßventil 40b entsprechenden Längsposition erstreckt sich der rückseitige Ventilarmabschnitt 39d geradlinig vom Vorsprungabschnitt 39a zum Einlaßventil 40b hin. Der vorderseitige Ventilarmabschnitt 39d ist vom vorderen Ende des Vorsprungabschnitts 39a zum Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 hin leicht gekrümmt und erstreckt sich dann geradlinig zum vorderseitigen Einlaßventil 40a hin. Dadurch erstrecken sich beide Ventilarmabschnitte 39d, deren proximale Enden (an der Seite des Vorsprungabschnitts 39a) voneinander beabstandet sind, parallel zueinander senkrecht zur Achse des Vorsprungabschnitts 39a und sind mit den Einlaßventilen 40a bzw. 40b verbunden. Eine Zündkerze 41 ist in einem zwischen beiden Ventilarmabschnitten 39d ausgebildeten Zwischenraum angeordnet.
Durch den Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, der eine Druckkraft von in den Einlaßventilen 40a, 40b angeordneten Ventilfedern (nicht dargestellt) empfängt, wird die Rolle 39c des Rollenhalterungsabschnitts 39b, der so ausgebildet ist, daß er von der rechten Seite (von einer Endseite) des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 hervorsteht, permanent mit dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 in Kontakt gehalten. Der Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 wird gemäß der Form des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 35 hin- und hergehend bewegt, um die Einlaßventile 40a, 40b zu öffnen oder zu schließen. Der Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, der eine Druckkraft von einer Rückstellfeder (nicht dargestellt) empfängt, drückt die Rolle 38c des Rollenhalterungsabschnitts 38b, der so ausgebildet ist, daß er von der rechten Seite (von einer Endseite) des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels hervorsteht, gegen das Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34.
Zwischen dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 und dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 ist ein Umschaltmechanismus M zum Schalten der Betriebsmodi angeordnet. Die Konstruktion des Umschaltmechanismus M ist die gleiche wie bei der in den 3 und 4 dargestellten ersten Ausführungsform. Daher sind ähnliche Teile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben. Die Position des im Zylinderabschnitt 16 des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 angeordneten Kolbens 18 wird gemäß einem Schaltvorgang des Ölregelventils (OCV) zwischen einer unteren und einer oberen Position geschaltet, die in den 3 bzw. 4 dargestellt sind. Daher wird ein Eingriff zwischen dem Kolben 18 und dem Verbindungsarmabschnitt 21 (Eingriffvorsprung) des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 gemäß der Kolbenposition hergestellt oder gelöst, wodurch die Verbindung zwischen den Kipphebeln 38, 39 hergestellt oder gelöst wird.
In dieser Ausführungsform ist der Verbindungsarmabschnitt 21 des Umschaltmechanismus M auf dem Einlaß- Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 ausgebildet, wie vorstehend erwähnt wurde. Insbesondere ist eine erste Rippe 42 auf dem vorderseitigen Ventilarmabschnitt 39d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 integral ausgebildet. Die erste Rippe 42 ist entsprechend dem Ventilarmabschnitt 39d gekrümmt ausgebildet. Über die erste Rippe 42 ist der Verbindungspunkt 44a mit dem vorderseitigen Einlaßventil 40a mit dem Vorsprungabschnitt 39a verbunden. Der Verbindungsarmabschnitt 21 ist in einem Abschnitt der ersten Rippe 42 integral ausgebildet, der sich vom Verbindungspunkt 44a mit dem Einlaßventil 40a geradlinig nach rechts erstreckt (zum Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 hin). Der Verbindungsabschnitt 21 verzweigt sich von der ersten Rippe 42 nach oben und erstreckt sich bogenförmig nach rechts, während er leicht nach vorne gerichtet ist. Das distale Ende des Verbindungsabschnitts 21 ist dem Funktionsfenster 20 des Zylinderabschnitts 16 des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 zugeordnet und dazu geeignet, mit einer Außenumfangsfläche des Kolbens 18 in Kontakt zu kommen, der auf seine obere Position eingestellt ist. Dieser Kontaktpunkt dient als der Antriebskraftübertragungspunkt 45 (Eingriffpunkt).
Eine zweite Rippe 43 ist auf einem rückseitigen Ventilarmabschnitt 39d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 integral ausgebildet. Wie bei der ersten Rippe 42 verbindet die zweite Rippe 43 den Verbindungspunkt 44b für das rückseitige Einlaßventil 40b mit dem Vorsprungabschnitt 39a, und die zweite Rippe erstreckt sich auf dem Vorsprungabschnitt 39a nach vorne, so daß sie mit der ersten Rippe 42 und mit einem proximalen Ende des Verbindungsabschnitts 21 verbunden ist. Dadurch ist der Verbindungsabschnitt 21 über die erste Rippe 42 mit dem Verbindungspunkt 44a für das vorderseitige Einlaßventil 40a und außerdem über die zweite Rippe 43 mit dem Verbindungspunkt 44b für das rückseitige Einlaßventil 40b verbunden.
Wie in 9 ersichtlich ist, erstreckt sich der Verbindungsabschnitt 21 des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits- Kipphebels 39 zum Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 hin, um zu veranlassen, daß das distale Ende des Verbindungsabschnitts 21 mit dem Kolben 18 in Kontakt kommen kann. Daher ist der Antriebskraftübertragungspunkt 45 in der axialen Richtung der Einlaß-Kipphebelwelle 32 um ein Maß A21 vom Verbindungspunkt 44a versetzt, wo der Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 mit dem vorderseitigen Einlaßventil 40a verbunden ist. Der Antriebskraftübertragungspunkt 45 ist unvermeidbar um ein Maß A22 vom Verbindungspunkt 44b mit dem rückseitigen Einlaßventil 40b versetzt.
Daher ist der Verbindungspunkt des Ventilarmabschnitts 39d mit dem vorderseitigen Einlaßventil 40a derart angeordnet, daß er dem Verbindungsabschnitt 21 und dem Kolben 18 (d.h. dem Antriebskraftübertragungspunkt 45) senkrecht zur Achse der Einlaß-Kipphebelwelle 32 im wesentlichen zugewandt ist, so daß das Versatzmaß A21 dazwischen sehr klein ist. Dadurch wird auch das Versatzmaß A22 zwischen dem Verbindungspunkt 44b mit dem rückseitigen Einlaßventil 40b und dem Antriebskraftübertragungspunkt 45 vermindert.
Die Ventiltriebvorrichtung an der Auslaßseite gleicht im wesentlichen derjenigen an der Einlaßseite, außer daß sie in der Längs- und in der Breitenrichtung symmetrisch dazu angeordnet ist. D.h., der an der Vorderseite der Auslaß-Kipphebelwelle 33 gehaltene Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 51 (erste Auslaß-Kipphebel) wird durch das Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 auf der Nockenwelle 31 hin- und hergehend bewegt, und der an der Rückseite der Auslaß-Kipphebelwelle 33 gehaltene Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 52 (zweite Auslaß-Kipphebel) wird durch das Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 hin- und hergehend bewegt. Außerdem ist zwischen den Kipphebeln 51, 52 ein Umschaltmechanismus M angeordnet, der die gleiche Konstruktion hat wie derjenige an der Einlaßseite.
Die Grundform des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39. Daher sind ein Versatzmaß A31 zwischen dem Verbindungspunkt 54a des Ventilarmabschnitts 51d (Armabschnitt) mit dem Auslaßventil 53a und dem Antriebskraftübertragungspunkt 55, ein Versatzmaß A32 zwischen dem Verbindungspunkt 54b des Ventilarmabschnitts 51d mit dem Auslaßventil 53b und die Formen der ersten und der zweiten Rippe 56, 57 denjenigen an der Einlaßseite im wesentlichen gleich. Der Vorsprungabschnitt 51a des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 ist dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 und dem Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 in der Längsrichtung zugeordnet. Der Vorsprungabschnitt 51a hat eine Breite W31, die etwas kleiner ist als die Breite W21 des Vorsprungabschnitts 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39, aber etwas größer als die Breite W32 des Vorsprungabschnitts 52a des Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 52.
In der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor mit der vorstehend erwähnten Konstruktion wird der Schaltvorgang der Ventiltriebvorrichtung gemäß dem Betriebsmodus sowohl bezüglich der Einlaß- als auch der Auslaßseite ausgeführt, wobei der Schaltvorgang in der ersten Ausführungsform lediglich bezüglich der Einlaßseite ausgeführt wird. Im Niedriggeschwindigkeitsmodus ist die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 und den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 sowohl an der Einlaß- als auch an der Auslaßseite gelöst, so daß die Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b gemäß den Formen der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 geöffnet oder geschlossen werden. Im Hochgeschwindigkeitsmodus ist die Verbindung zwischen den Kipphebeln 39, 51, 38, 52 hergestellt, so daß die Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b gemäß den Formen der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 34, 37 geöffnet oder geschlossen werden.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus wird den Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 jeweils am Verbindungsarmabschnitt 21 die Antriebskraft vom Kolben 18 auf dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 oder 52 über den Antriebskraftübertragungspunkt 45 oder 55 zugeführt. Die An triebskraft wird von diesen Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln über die Verbindungspunkte 44a, 44b, 54a und 54b zu den Einlaß- und Auslaßventilen 40a, 40b, 53a und 53b übertragen, wenn die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel hin- und hergehend bewegt werden. Weil die Verbindungsarmabschnitte 21 der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 an der Einlaß- und Auslaßseite sich zu den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 hin erstrecken, so daß sie mit dem Kolben 18 in Eingriff stehen, sind die Antriebskraftübertragungspunkte 45, 55 von den Verbindungspunkten 44a, 44b, 54a, 54b für die vorder- und rückseitigen Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b axial von den Kipphebelwellen 32, 33 versetzt. Dadurch weisen die zu den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 übertragenen Antriebskräfte jeweils eine Kraftkomponente auf, und ein durch diese Kraftkomponente erhaltene fehlerhafte Belastung wird auf Lager der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 auf den Kipphebelwellen 32, 33 ausgeübt.
Sowohl an der Einlaß- als auch an der Auslaßseite weisen die Vorsprungabschnitte 39a, 51a der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 eine Breite W21 bzw. W31 in Längsrichtung auf, die größer ist als die Breite W22, W32 der Vorsprungabschnitte 38a, 52a der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52. Wenn beispielsweise die Einlaßseite betrachtet wird, wird eine Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn ein Paar der Einlaßventile 40a, 40b geöffnet sind, an einer Längs-Zwischenposition zwischen den Einlaßventilen 40a und 40b auf den Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 ausgeübt, wie durch eine gedachte Linie L in 9 dargestellt ist. Daher ist es hinsichtlich einer gleichmäßigen Öffnungs- und Schließbetätigung der Einlaßventile 40a, 40b ausreichend, den Ventilarmabschnitt 39d von einer Position in der Nähe der Zwischenposition auf dem Vorsprungabschnitt 39a zu verzweigen und die verzweigten oder gegabelten Ventilarmabschnitte derart zu verlängern, daß sie mit den Einlaßventilen 40a, 40b verbunden sind. D.h., es muß kein rückseitiger Teil des Vor sprungabschnitts 39d bezüglich der Umgebung der Zwischenposition bereitgestellt werden.
Trotzdem erstreckt sich der Vorsprungabschnitt 39a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 bei dieser Ausführungsform nach hinten. D.h., obwohl die Breiten W21, W22 der Vorsprungabschnitte 39a, 38a für die Einlaß-Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 38 basierend auf dem Zylinderabstand und anderen Faktoren begrenzt sind, ist die Breite W21 des Vorsprungabschnitts 39a (d.h. die Länge des Lagers für die Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebelwelle 39) hinsichtlich der vorstehenden Grenze an der Seite des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 größer ausgebildet als es erforderlich ist, um strengere Anforderungen an das Lager zu erfüllen, gemäß denen eine abweichende oder fehlerhafte Belastung berücksichtigt wird, die ausgeübt wird, wenn der vorstehend erwähnte Versatz vorhanden ist. Aus diesem Grunde wird die Wirkung der fehlerhaften Belastung auf das Lager des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 vermindert. Dies trifft auch auf den Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 51 zu. Insbesondere wird, weil der Vorsprungabschnitt 51a des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 sich nach vorne erstreckt, die Wirkung der fehlerhaften Belastung auf das Lager des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 durch das Vorhandensein des Versatzes vermindert.
Gemäß dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung kann daher der Verschleiß und Reibung an den Lagern, die durch eine fehlerhafte Belastung verursacht werden, verhindert werden, wodurch die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Lager verbessert werden können.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus dienen die Rollen 38c, 39c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 38, 39 sowohl an der Einlaß- als auch an der Auslaßseite als Trägheitsmasse. Trotzdem sind diese Rollen, weil die Rollen 38c, 39c wie bei der ersten Ausführungsform in der Nähe der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 angeordnet sind, unvermeidbar auch in der Nähe der Antriebskraftübertragungspunkte 45, 55 angeord net. Infolgedessen wird eine Verdrehung der Vorsprungabschnitte 38a, 39a unterdrückt, wodurch eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b realisierbar ist.
Die Vorsprungabschnitte 39a, 51a der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 an der Einlaß- und an der Auslaßseite haben größere Breiten W21, W31 in Längsrichtung. Dadurch sind die gepaarten Ventilarmabschnitte 39d, 51d an ihren proximalen Enden unter Ausnutzung der großen Breite der Vorsprungabschnitte 38a, 51a voneinander beabstandet, wie vorstehend erwähnt wurde. Daher erstrecken sich die Ventilarmabschnitte 39d, 51d im wesentlichen parallel zueinander senkrecht zu den Achsen der Vorsprungabschnitte 39a, 51a, wodurch die Vorsprungabschnitte 39a, 51a in einem minimalen Abstand mit den Einlaß- und Auslaßventilen 40a, 40b; 53a, 53b verbunden sind. Dadurch kann die Armlänge verkleinert und die Torsion der Ventilarmabschnitte 39d, 51d unterdrückt werden, wenn die Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b; 53a, 53b geöffnet sind. Diese Faktoren verbessern die Festigkeit und Steifigkeit der Ventilarmabschnitte 39d, 51d, wodurch eine exaktere Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b erhalten wird.
An der Einlaßseite ist der Verbindungspunkt 44a mit dem vorderseitigen Einlaßventil 40a dem Antriebskraftübertragungspunkt 45 senkrecht zur Achse der Einlaß-Kipphebelwelle 32 im wesentlichen zugewandt, so daß das Versatzmaß A22 zwischen dem rückseitigen Einlaßventil 40b und dem Antriebskraftübertragungspunkt 45 vermindert ist. Dadurch wird eine Kraftkomponente vermindert, die erzeugt wird, wenn die Antriebskraft über den Antriebskraftübertragungspunkt 45 auf den Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 übertragen wird.
Ähnlicherweise ist an der Auslaßseite der Verbindungspunkt 54a mit dem rückseitigen Auslaßventil 53 dem Antriebskraftübertragungspunkt 55 senkrecht zur Achse der Auslaß-Kipphebelwelle 33 im wesentlichen zugewandt, so daß das Versatzmaß A32 zwischen dem Verbindungspunkt 54b mit dem vorderseitigen Auslaßventil 53b und dem Antriebskraftübertragungspunkt 55 vermindert ist. Dadurch wird eine Kraftkomponente vermindert, die erzeugt wird, wenn die Antriebskraft über den Antriebskraftübertragungspunkt 55 zum Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 51 übertragen wird.
Infolgedessen wird das Auftreten eines Phänomens einer unerwünschten Biegung und Torsion, die in den Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 an Positionen in der Nähe der Antriebskraftübertragungspunkte 45, 55, d.h. in der Nähe der Verbindungsarmabschnitte 21 erzeugt werden, die die Antriebskraft von den Kolben 18 empfangen, unterdrückt, so daß eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 40a, 40b, 53a, 53b gemäß den Formen der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 34, 37 realisierbar ist.
In den Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 wird die Antriebskraft von den Kolben 18 zu den Verbindungsarmabschnitten 21 und zu den Verbindungspunkten 44a, 44b; 54a, 54b mit den Einlaß- und Auslaßventilen 40a, 40b; 53a, 53b übertragen. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Verbindungsarmabschnitt 21 an der Einlaßseite über die erste Rippe 42 direkt mit dem vorderseitigen Einlaßventil 40a und über die zweite Rippe 43 direkt mit dem rückseitigen Einlaßventil 40b verbunden. An der Auslaßseite ist der Verbindungsarmabschnitt 21 über die erste Rippe 56 direkt mit dem rückseitigen Auslaßventil 53a und über die zweite Rippe 57 direkt mit dem vorderseitigen Auslaßventil 53b verbunden. Dadurch wird die Antriebskraft nicht nur über die Ventilarmabschnitte 39d, 51d, sondern auch über die ersten und zweiten Rippen 42, 43; 56, 57 übertragen. Dadurch wird eine Biegung der Ventilarmabschnitte 39d, 51d unterdrückt. Dies trägt zu einer exakten Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile bei.
Durch Unterdrücken der unerwünschten Biegung und Torsion der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 kann Verschleiß und Reibung an den Lagern der Kipphebelwellen 32, 33 vermindert werden, wodurch die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der variablen Ventiltriebvorrichtung verbessert werden kann.
Wenn die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 38, 39; 51, 52, wie bei dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung, einander zugewandt sind, wobei die einzelne Nockenwelle 31 dazwischen angeordnet ist, wird ein Raum auf dem Zylinderkopf unmittelbar über der Verbrennungskammer durch die variable Ventiltriebvorrichtung besetzt, wodurch es schwierig ist, einen Installationsraum für die Zündkerze 41 bereitzustellen. In dieser Ausführungsform kann ein zwischen den Ventilarmabschnitten 39d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 definierter Zwischenraum für die Installation der Zündkerze 41 an einer Stelle unmittelbar über der Verbrennungskammer genutzt werden. Dadurch wird ein größerer Spielraum beim Design der Zündkerze 41 ermöglicht.
Nachstehend wird eine fünfte Ausführungsform einer anderen erfindungsgemäßen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor beschrieben.
Der Motor ist bei dieser Ausführungsform als Reihen-Vierzylinder-SOHO-Benzinmotor mit vier Ventilen je Zylinder konstruiert und so gestaltet, in einem Betriebsmodus betrieben zu werden, der zwischen einem Niedriggeschwindigkeitsmodus zum Bereitstellen einer für einen normalen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik und einem Hochgeschwindigkeitsmodus, der insbesondere zum Bereitstellen einer für einen hohen Drehzahlbereich geeigneten Ausgangsleistungscharakteristik geeignet ist, umschaltbar ist. Zu diesem Zweck ist in der variablen Ventiltriebvorrichtung für jeden Zylinder ein Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi angeordnet. Nachstehend wird die Konstruktion der Ventiltriebvorrichtung für einen bestimmten Zylinder erläutert, wobei jedoch die anderen Zylinder die gleiche Konstruktion wie der bestimmte Zylinder haben.
11 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder des Motors, und 12 zeigt eine Ansicht be trachtet von der Richtung C in 11 zum Darstellen der Beziehung zwischen einer Nockenwelle und Rollen der variablen Ventiltriebvorrichtung. Die Richtungen "oben", "unten", "rechts" und "links" in 11 entsprechen der vorderen, hinteren, rechten bzw. linken Seite des Motors und werden in der folgenden Beschreibung durch die motorbezogene Nomenklatur bezeichnet. Die Motorkonstruktion ist nicht auf einen vertikalen Motor beschränkt, sondern kann ein querliegender Motor sein.
Eine einzelne Nockenwelle 1 wird auf einem (nicht dargestellten) Zylinderkopf derart gehalten, daß sie sich in der Längsrichtung des Motors oder von vorne nach hinten erstreckt. Die Nockenwelle 1 wird durch eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle synchron damit angetrieben. Eine Einlaß-Kipphebelwelle 32 ist an der rechten Seite der Nockenwelle 1 angeordnet, und eine Auslaß-Kipphebelwelle 33 ist an der linken Seite der Nockenwelle 1 angeordnet. Die Kipphebelwellen 32, 33 werden durch (nicht dargestellte) Halter derart gehalten, daß sie sich parallel zur Nockenwelle 1 erstrecken.
Zwischen einem Paar benachbarter Lagerzapfenabschnitte 1a auf der Nockenwelle 1 sind einem Zylinder zugeordnete Nockenelemente derart ausgebildet, daß sie betrachtet von der Vorderseite des Motors in der folgenden Reihenfolge einander benachbart angeordnet sind: ein Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 (zweites Nockenelement oder zweites Auslaß-Nockenelement), ein Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 (erstes Nockenelement oder erstes Auslaß-Nockenelement), ein Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 (erstes Nockenelement oder erstes Einlaß-Nockenelement) und ein Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34 (zweites Nockenelement oder zweites Einlaß-Nockenelement). Ein Vorsprungabschnitt 8a eines Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 (erster Kipphebel oder erster Einlaß-Kipphebel) wird auf der Einlaß-Kipphebelwelle 32 für eine hin- und hergehende Bewegung gehalten, und ein Vorsprungabschnitt 9a eines Auslaß-Niedriggeschwindigkeits- Kipphebels 51 (erster Kipphebel oder erster Auslaß-Kipphebel) wird auf der Auslaß-Kipphebelwelle 33 für eine hin- und hergehende Bewegung gehalten. Die Breite der Kipphebel 39, 51 in Längsrichtung entspricht einer Gesamtbreite des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 35 und des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 36, und die Kipphebel sind auf beiden Seiten der Nockenwelle 1 einander zugewandt angeordnet.
Ein Paar Ventilarmabschnitte 8d (Armabschnitte) erstrecken sich vom Vorsprungabschnitt 8a des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 nach außen (nach rechts) und sind an ihren distalen Enden individuell mit einem Paar Einlaßventilen 10a auf dem Zylinderkopf verbunden. Mit einer hin- und hergehenden Bewegung des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 werden die Einlaßventile 10a geöffnet oder geschlossen. Ähnlicherweise erstrecken sich ein Paar Ventilarmabschnitte 9d (Armabschnitte) vom Vorsprungabschnitt 9a des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 nach außen (nach links), und ihre distalen Enden sind individuell mit einem Paar Auslaßventilen 10b auf dem Zylinderkopf verbunden. Mit einer hin- und hergehenden Bewegung des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 werden die Auslaßventile 10b geöffnet oder geschlossen. Bezugszeichen 8e, 9e bezeichnen Einstellschrauben, die zum Einstellen der Ventilspiele der Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b verwendet werden, und Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Zündkerze.
Die proximalen Enden beider Ventilarmabschnitte 8d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 sind in einem Abstand zwischen den Einlaßventilen 10a entsprechenden Abstand voneinander beabstandet. Infolgedessen erstrecken sich beide Ventilarmabschnitte 8d parallel zueinander und senkrecht zur Achse des Vorsprungabschnitts 8a, so daß der Vorsprungabschnitt 8a und das Einlaßventil 10a im wesentlichen in einem minimalen Abstand miteinander verbunden sind. Zwischen den Ventilarmabschnitten 8d ist ein Zwischenraum ausgebildet, in dem die Zündkerze 11 angeordnet ist. Ähnlicher weise sind die proximalen Enden der Ventilarmabschnitte 9d des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 in einem Abstand zwischen den Auslaßventilen 10b entsprechenden Abstand voneinander beabstandet. Infolgedessen erstrecken sich beide Ventilarmabschnitte 9d parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Vorsprungabschnitte 9d und verbinden den Vorsprungabschnitt 9a im wesentlichen in einem minimalen Abstand mit den Auslaßventilen 10b.
Rollenhalterungsabschnitte 8b, 9b sind derart ausgebildet, daß sie von einer hinteren Hälfte der Innenendseite (linke Seite) des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 bzw. von einer vorderen Hälfte der Innenendseite (rechte Seite) des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 hervorstehen. Rollen 8c, 9c (Funktionsabschnitte) werden auf den Rollenhalterungsabschnitten 8b, 9b gehalten. Insbesondere sind die Rollen 8c, 9c der Kipphebel 39, 51, wie in 11 in einer Draufsicht dargestellt ist, alternierend angeordnet. Die Rolle 8c des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 ist dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 35 auf der Nockenwelle 1 zugeordnet, und die Rolle 9c des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 ist den Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 36 auf der Nockenwelle 1 zugeordnet. Diese Rollen empfangen jeweils eine Druckkraft von der entsprechenden Ventilfeder und stehen permanent mit den Nockenelementen 35 bzw. 36 in Kontakt.
Ein Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 (zweiter Kipphebel oder zweiter Einlaß-Kipphebel) ist an der Rückseite des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 derart angeordnet, daß er zu dem Kipphebel 39 benachbart ist, und ein Vorsprungabschnitt 12a des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 wird auf der Einlaß-Kipphebelwelle 32 für eine hin- und hergehende Bewegung gehalten. Ein Rollenhalterungsabschnitt 12b ist auf der Innenendseite des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 ausgebildet. Eine auf dem Rollenhalterungsabschnitt 12b gehaltene und dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34 auf der Nockenwelle 1 zugeordnete Rolle 12c (Funktionsabschnitt) empfängt eine Druckkraft einer (nicht dargestellten) Feder und steht permanent mit dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 34 in Kontakt.
Ein Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 52 (zweiter Kipphebel oder zweiter Auslaß-Kipphebel) ist an der Vorderseite des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 und benachbart dazu angeordnet und weist einen Vorsprungabschnitt 13a auf, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle 33 gehalten wird. Ein Rollenhalterungsabschnitt 13b ist auf der Innenendseite des Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 52 ausgebildet, und eine auf dem Rollenhalterungsabschnitt 13b gehaltene und dem Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 auf der Nockenwelle 1 zugeordnete Rolle 13c (Funktionsabschnitt) empfängt eine Druckkraft einer (nicht dargestellten) Feder und steht permanent mit dem Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 37 in Kontakt.
D.h., die Einlaß-Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 38 und die Auslaß-Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 51, 52 sind an beiden Seiten der Nockenwelle 1 in einer ähnlichen Positionsbeziehung angeordnet. Weil in der hinteren Hälfte des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 der Rollenhalterungsabschnitt 8b ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Rolle 8c unvermeidbar in der Nähe des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 angeordnet. Weil in der vorderen Hälfte des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 der Rollenhalterungsabschnitt 9b ausgebildet ist, ist die Rolle 9c unvermeidbar in der Nähe des Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 52 angeordnet.
Zwischen dem Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 und dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 ist ein Umschaltmechanismus M1 (einlaßseitiger Umschaltmechanismus) zum Ändern des Betriebsmodus zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus angeordnet. Ähnlicherweise ist zwischen dem Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 51 und dem Auslaß-Hochgeschwindigkeits- Kipphebel 52 ein Umschaltmechanismus M2 (auslaßseitiger Umschaltmechanismus) angeordnet. Weil der einlaßseitige und der auslaßseitige Umschaltmechanismus M1, M2 die gleiche Konstruktion haben, wird nachstehend nur die Konstruktion des einlaßseitigen Umschaltmechanismus M1 beschrieben.
13 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D in 11 zum Darstellen des Umschaltmechanismus M1 in einem Zustand, in dem die Verbindung der Kipphebel 39, 38 gelöst ist, und 14 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie D-D in 11 zum Darstellen des Umschaltmechanismus M1 in einem Zustand, in dem die Verbindung der Kipphebel 39, 38 hergestellt ist. Wie in den 13 und 14 dargestellt ist, ist ein zylindrischer Zylinderabschnitt 16 auf dem Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38 integral ausgebildet. Ein im Zylinderabschnitt 16 ausgebildeter Zylinder 17 weist ein geschlossenes oberes Ende und ein unteres Ende auf, das zu einer Außenumfangsfläche der Einlaß-Kipphebelwelle 32 offen ist. Ein Kolben 18 ist für eine vertikale Bewegung im Zylinder 17 angeordnet, während durch einen (nicht dargestellten) Begrenzungsstift verhindert wird, daß der Kolben sich um die Achse des Zylinders 17 dreht.
Auf einer oberen Wand des Zylinderabschnitts 16 und einer oberen Fläche des Kolbens 18 sind Vertiefungsabschnitte 17a und 18a derart ausgebildet, daß sie einander zugewandt sind, und eine Druckfeder 19 ist zwischen den Vertiefungsabschnitten 17a und 18a angeordnet. Durch eine Druckkraft der Druckfeder 19 wird der Kolben 18 permanent nach unten gedrückt, so daß er an seiner in 13 dargestellten unteren Position gehalten wird, wo eine untere Fläche des Kolbens mit der Außenumfangsfläche der Einlaß-Kipphebelwelle 32 in Kontakt steht. Wenn der Kolben 18 gegen die Druckkraft der Druckfeder 19 im Zylinder 17 nach oben gleitet, ändert sich die Position des Kolbens 18 auf die in 14 dargestellte obere Position, wo seine obere Fläche mit der oberen Wand des Zylinderabschnitts 16 in Kontakt steht.
Auf einer rechten Seitenfläche des Zylinderabschnitts 16 ist ein Funktionsfenster 20 ausgebildet. Wenn der Kolben 18 seine in 13 dargestellte untere Position annimmt, liegt das Innere des Zylinders 17 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei. Wenn der Kolben 18 seine in 14 dargestellte obere Position annimmt, liegt die Außenumfangsfläche des Kolbens 18 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei. Ein Verbindungsarmabschnitt 21 erstreckt sich von einer Seite des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 nach hinten. Ein distales Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 ist L-förmig gebogen, so daß es dem Funktionsfenster 20 des Zylinderabschnitts 16 des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 angepaßt ist. Eine Positionsbeziehung zwischen dem Zylinderabschnitt 16 und dem Verbindungsarmabschnitt 21 ist derart festgelegt, daß in einem Basiskreisabschnitt der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 35 und 34 (ein Abschnitt, in dem die Hubmaße der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 8 und 38 beide null betragen) das distale Ende des Verbindungsarmabschnitts 21 eine Position unmittelbar vor einer Position annimmt, wo er in den Zylinder 17 eindringt, wie durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie in 13 dargestellt ist.
Wie in den 13 und 14 dargestellt ist, weist die Einlaß-Kipphebelwelle 32 einen damit integral ausgebildeten axialen Ölkanal 22 auf, der über einen Verteilerkanal 23 an einer Position des Zylinderabschnitts 16 des Einlaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 für jeden Zylinder mit dem Inneren des Zylinders 17 kommuniziert. Vorstehend wurde die Konstruktion des Einlaß-Umschaltmechanismus M1 erläutert. Der auslaßseitige Umschaltmechanismus M2 hat die gleiche Konstruktion, wie vorstehend erwähnt, so daß dieser nicht erneut beschrieben wird.
Obwohl nicht dargestellt, ist der Ölkanal 22 der Einlaß- und der Auslaß-Kipphebelwelle 32, 33 mit einem gemeinsamen Ölregelventil (OCV) verbunden, und dem Ölkanal wird gemäß einem Schaltvorgang des Ölregelventils OCV von einer am Motor montierten Schmierölpumpe Arbeitsöl für den Umschaltmechanismus M1, M2 zugeführt.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der variablen Ventiltriebvorrichtung mit der vorstehend erwähnten Konstruktion beschrieben.
Eine Steuerung zum Schalten des Ölregelventils OCV wird durch eine (nicht dargestellte) ECU (Motorsteuerungseinheit) ausgeführt. In Antwort auf einen Schaltvorgang des Ölregelventils OCV wird der Betriebsmodus des Motors zwischen dem Niedriggeschwindigkeitsmodus und dem Hochgeschwindigkeitsmodus umgeschaltet.
Beispielsweise schaltet die ECU in einem Drehzahlbe reich, in dem die Motordrehzahl Ne kleiner ist als ein Schwellenwert Ne0 und die angeforderte Motorausgangsleistung nicht besonders hoch ist, das Ölregelventil auf die Ventilschließseite, um einen Niedriggeschwindigkeitsmodus auszuführen, wodurch die Ölzufuhr zu den Ölkanälen 22 an der Einlaßseite und an der Auslaßseite unterbrochen wird. Dadurch wird in den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 an der Einlaß- und an der Auslaßseite jedes Zylinders der Kolben 18 durch die Druckkraft der Druckfeder 19 an der unteren Position gehalten, wie in 13 dargestellt ist, wodurch das Innere des Zylinders 17 über das Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei liegt.
In dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung sind die Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwin digkeits-Kipphebel 39, 51, die dazu geeignet sind, mit dem Einlaßventil 10a und dem Auslaßventil 10b verbunden zu werden, auf beiden Seiten der Nockenwelle 1 einander zugewandt angeordnet, und die Rollen 8c, 9c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 sind derart alternierend angeordnet, daß sie den Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelementen 35, 36 zugeordnet sind. Außerdem sind die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 bezüglich den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 in umgekehrten Positionen benachbart zueinander angeordnet (der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel an der Einlaßseite ist an der Rückseite angeordnet, während der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel an der Auslaßseite an der Vorderseite angeordnet ist), und die Rollen 12c, 13c sind derart angeordnet, daß sie den Einlaß- und Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 37, 34 zugeordnet sind. Außerdem wird die Verbindung der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 mit den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 durch die Umschaltmechanismen M1, M2 hergestellt oder gelöst.
Wenn der Motor in Betrieb ist, werden die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 39, 51, 38, 52 mit einer Drehbewegung der Nockenwelle 1 gemäß den Formen der zugeordneten Nockenelemente 34–37 hin- und hergehend bewegt, während veranlaßt wird, daß die Rollen 8c, 9c, 12c, 13c auf den Nockenelementen 34–37 rollen. Die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 haben einen größeren Betriebswinkel und ein größeres Hubmaß als die Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36, so daß die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 im Vergleich zu den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 über ein größeres Maß hin- und hergehend bewegt werden. Weil die Kolben 18, wie vorstehend erwähnt, auf die untere Position eingestellt sind, laufen die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 unabhängig im Freilauf, so daß die distalen Enden der Verbindungsarmabschnitte 21 der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 sich durch das Funktionsfenster 20 in die Zylinder 17 hinein und aus den Zylindern 17 heraus bewegen. Daher ist zu diesem Zeitpunkt die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 und den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 gelöst, so daß die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 gemäß den Formen der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 hin- und hergehend bewegt und die Einlaßventile 10a und die Auslaßventile 10b geöffnet oder geschlossen werden.
In einem hohen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl Ne größer oder gleich dem Schwellenwert Ne0 und die angeforderte Motorausgangsleistung besonders hoch ist, schaltet die ECU das Ölregelventil OCV auf die Ventilöffnungsseite, um den Hochgeschwindigkeitsmodus auszuführen und den Ölkanälen 22 an der Einlaßseite und an der Auslaßseite das Arbeitsöl zuzuführen. Dadurch werden in den Hochgeschwindig keits-Kipphebeln 38, 52 an der Einlaßseite und an der Auslaßseite jedes Zylinders die Kolben 18 durch den Öldruck gegen die Druckkraft der Druckfedern 19 auf die obere Position geschaltet, wie in 14 dargestellt ist, so daß die Außenumfangsflächen der Kolben 18 über die Funktionsfenster 20 zur Außenseite frei liegen. Mit der hin- und hergehende Bewegung der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 drücken die Außenumfangsflächen der Kolben 18 die distalen Enden der Verbindungsarmabschnitte 21 der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 durch das Funktionsfenster 20, wodurch die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 mit den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 verbunden und zusammen mit den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 hin- und hergehend bewegt und die Einlaßventile 10a und die Auslaßventile 10b gemäß der Form der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 geöffnet oder geschlossen werden.
In dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung sind die Rollen 8c, 9c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 auf der Einlaß- und auf der Auslaßseite in der Nähe der zugeordneten Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 angeordnet. Dadurch können die folgenden Vorteile erzielt werden.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 zusammen mit den Einlaß- und Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 hin- und hergehend bewegt werden, wird die durch die Drehbewegung der Nockenwelle 1 über die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 erzeugte Antriebskraft in der folgenden Reihenfolge übertragen: auf die Rollen 12c, 13c der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52; die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52; die Umschaltmechanismen M1, M2; und die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51. Dann wird die Antriebskraft zum Bewegen der Einlaßventile 10a und der Auslaßventile 10b auf einen offenen oder geschlossenen Zustand verwendet. Zu diesem Zeitpunkt führen die Rollen 8c, 9c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 keinerlei Funktion aus, sondern dienen als Trägheitsmasse, die in eine Richtung wirkt, in der eine hin- und hergehende Bewegung der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 verhindert wird. Dadurch kann für jede hin- und hergehende Bewegung in den Vorsprungabschnitten 8a, 9a der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 eine Vorwärts-/Rückwärtstorsion erzeugt werden. Dadurch weicht die auf den Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 37 und 34 basierende Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b von der vorgesehenen oder Soll-Charakteristik ab. Insbesondere weicht die Charakteristik derjenigen Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b von der vorgesehenen oder Soll-Charakteristik ab, die durch Ventilarmabschnitte 8d, 9d geöffnet oder geschlossen werden, die auf der von den Umschaltmechanismen M1, M2 abgewandten Seite angeordnet sind.
Je weiter die Rollen 8c, 9c in der axialen Richtung der Vorsprungabschnitte 8a und 9a von den Umschaltmechanismen M1, M2 beabstandet sind (d.h. die proximalen Enden der Verbindungsarmabschnitte 21 zum Übertragen der Antriebskraft von den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 zu den Vorsprungabschnitten 8a, 9a), desto größer wird die Wirkung der Trägheitsmasse der Rollen 8c und 9c sein. Weil die Rollen 8c, 9c in der Nähe der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 angeordnet sind, wie vorstehend erwähnt wurde, sind diese Rollen 8c, 9c unvermeidbar in der Nähe der Umschaltmechanismen M1, M2 angeordnet. Die Rollen 8c, 9c sind in der axialen Richtung der Vorsprungabschnitte 8a, 9a im wesentlichen mit den proximalen Enden der Verbindungsarmabschnitte 21 ausgerichtet, wie in 11 ersichtlich ist. Dadurch kann die Torsion der Vorsprungabschnitte 8a, 9a unterdrückt und eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b realisiert werden, wodurch ein Vorteil dahingehend erhalten wird, daß die Motorausgangsleistung im Hochgeschwindigkeitsmodus im Vergleich zur später dargestellten sechsten Ausführungsform erhöht werden kann.
In den Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39 und 51 sind die proximalen Enden der Ventilarmabschnitte 8d, 9d voneinander beabstandet, und die Ven tilarmabschnitte 8d, 9d erstrecken sich senkrecht zu den Achsen der Vorsprungabschnitte 8a, 9a. Dadurch kann die Torsion der Ventilarmabschnitte 8d, 9d unterdrückt werden, die erzeugt wird, wenn die Einlaß- oder Auslaßventile 10a oder 10b geöffnet werden. Außerdem kann die Armlänge verkürzt werden, weil die Vorsprungabschnitte 8a, 9a durch die Ventilarmabschnitte 8d, 9d in einem minimalen Abstand mit den Einlaß- und Auslaßventilen 10a, 10b verbunden sind.
Diese Faktoren verbessern die Festigkeit und Steifigkeit der Ventilarmabschnitte 8d und 9d, so daß das Gewicht der Ventilarmabschnitte 8d, 9d reduziert werden kann, während ihre geeignete Festigkeit und Steifigkeit gewährleistet sind, wodurch der aufgrund eines höheren Gewichts verursachte Ventilsprung und -rückprall von vornherein vermieden und die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Ventiltriebs verbessert werden kann. Außerdem kann infolge des reduzierten Gewichts der Ventilarmabschnitte 8d, 9d die Ventilfederbelastung klein sein, so daß die im Ventiltrieb erzeugte Reibung vorteilhaft vermindert werden kann.
Wenn die Einlaß- und Auslaß-Kipphebel 39, 51, 38, 52 auf beiden Seiten der einzelnen Nockenwelle 1 einander zugewandt angeordnet sind, wie bei dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung, wird ein Raum auf dem Zylinderkopf unmittelbar über der Verbrennungskammer durch die variable Ventiltriebvorrichtung besetzt, so daß es schwierig ist, einen Installationsraum für die Zündkerze 11 bereitzustellen. In dieser Ausführungsform kann ein zwischen den Ventilarmabschnitten 8d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 definierter Zwischenraum für die Installation der Zündkerze 11 an einer Position unmittelbar über der Verbrennungskammer genutzt werden, wodurch der Spielraum beim Design oder Auslegen der Zündkerze 11 vergrößert wird.
In dieser Ausführungsform einer variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor sind die Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 und die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 an der Einlaß- und an der Auslaßseite benachbart zueinander angeordnet und stehen mit den Rollen 8c, 9c, 12c, 13c der Kipphebel 39, 51, 38, 52 in Kontakt. Dadurch werden die folgenden Vorteile erzielt.
Zunächst wird erläutert, welche Ventilspiele im Niedriggeschwindigkeitsmodus und im Hochgeschwindigkeitsmodus erhalten werden. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die folgende Beschreibung sich auf die Einlaß- und die Auslaßseite gemeinsam bezieht. Im Niedriggeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 durch die Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 direkt hin- und hergehend bewegt werden, betragen die Zwischenräume zwischen den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 und den Einlaß- und Auslaßventilen 10a, 10b null. Dadurch dienen die zwischen den Rollen 8e, 9e der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 und den Niedriggeschwindigkeits-Nockenelementen 35, 36 gebildeten Zwischenräume als Ventilspiele.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 durch die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 über die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 indirekt hin- und hergehend bewegt werden, betragen die Zwischenräume zwischen den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 und den Einlaß- und Auslaßventilen 10a, 10b null, und Zwischenräume zwischen den auf ihre oberen Positionen geschalteten Kolben 18 und den Verbindungsarmabschnitten 21 betragen null. Dadurch dienen die zwischen den Rollen 12c, 13c der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 und den Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 37, 34 gebildeten Zwischenräume als Ventilspiele.
In einem Zustand, in dem die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51, 38, 52 auf den Kipphebelwellen 32, 33 montiert werden, um die Zwischenräume zwischen den Kolben 18 und den Verbindungsarmabschnitten 21 auf null zu bringen, wird zwischen den Rollen 8c, 9c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 und den Rollen 12c, 13c der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 in der vertikalen Richtung (in der Richtung, in der die Rollen 8c, 9c, 12c, 13c von den Nockenelementen 34–37 abgewandt sind) eine vorgegebene Positionsbeziehung eingerichtet. Eine zu diesem Zeitpunkt gebildete vertikale Stufendifferenz zwischen den Rollen (zwischen den Rollen 8c und 12c oder zwischen den Rollen 9c und 13c) ist als Rollenstufendifferenz definiert. Diese Rollenstufendifferenz ist auf der Basis des Basiskreises der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 und des Basiskreises der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 bestimmt. Wenn beide Basiskreise gleich sind, beträgt die Rollenstufendifferenz null. Wenn die Basiskreise verschieden sind, hat die Rollenstufendifferenz einen Wert, der sich als Funktion der Differenz zwischen beiden Basiskreisen ändert.
Wenn die auf den Basiskreisen basierende vorgesehene Rollenstufendifferenz vorhanden ist, können die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51, 38, 52 als in einem Normalzustand kombiniert betrachtet werden. Wenn die normal kombinierten Kipphebelwellen 32, 33 auf dem Zylinderkopf montiert und anschließend die Ventilspiele unter Verwendung der Einstellschrauben 8e, 9e eingestellt werden, können die Ventilspiele sowohl auf der Seite der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente als auch auf der Seite der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente auf normale Werte eingestellt werden.
Ein derartiger kombinierter Zustand der Kipphebel 39, 51, 38, 52 ist ein Zustand, der bezüglich der Kipphebelwellen 32, 33 eingestellt ist. Wenn aufgrund einer Fehlausrichtung der Kipphebelwellen 32, 33 oder der Nockenwelle 1 ein vertikaler Winkelfehler α in der Achse Lr und/oder in der Achse Lc auftritt, wie in 12 dargestellt ist, können auf der Seite der Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente und auf der Seite der Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente nicht gleichzeitig geeignete Ventilspiele erhalten werden, auch wenn die vorgesehene Rollenstufenbreite bereitgestellt wird. D.h., die Mitten der hin- und hergehenden Bewegung der Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51, 38, 52 sind in der vertikalen Richtung relativ zueinander versetzt, wenn an der Seite der Kipphebelwelle ein Winkelfehler α auftritt. Die Niedriggeschwindigkeits-Nocken elemente 35, 36 und die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 sind in der vertikalen Richtung relativ zueinander versetzt, wenn ein Winkelfehler α auf der Nockenwellenseite auftritt. In allen Fällen ändert sich oder variiert die Beziehung zwischen dem Ventilspiel auf der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements und dem Ventilspiel auf der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements. Dadurch wird, auch wenn eines der Ventilspiele durch die Einstellschrauben 8e, 9e eingestellt werden kann, das andere Ventilspiel aufgrund der vorstehend erwähnten Änderung oder Varianten fehlerhaft.
In dieser Ausführungsform, in der die Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 und die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 benachbart zueinander angeordnet sind, ist ein Abstand P zwischen dem Kontaktpunkt des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements 35 oder 36 mit der Rolle 8c oder 9c des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 oder 51 und dem Kontaktpunkt des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements 37 oder 34 mit der Rolle 12c oder 13c des Hochgeschwindigkeits-Kipphebels 38 oder 52 im Vergleich zu einem Fall auf ein Minimum reduziert, in dem das Auslaß-Nockenelement 401c zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Nockenelement 401b und dem Hochgeschwindigkeits-Nockenelement 401a angeordnet ist, wie dies bei der in den 21 und 22 dargestellten herkömmlichen Ventiltriebvorrichtung der Fall ist. Durch Vermindern des Abstands P zwischen den Kontaktpunkten wird die Wirkung des Winkelfehlers α auf das Ventilspiel im Vergleich zu der in den 21 und 22 dargestellten herkömmlichen Ventiltriebvorrichtung wesentlich reduziert, wodurch die durch den Winkelfehler α erhaltene Änderung der Beziehung zwischen dem Ventilspiel auf der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements und dem Ventilspiel auf der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements auf ein Minimum unterdrückt werden kann. D.h., jeglicher Fehler im Ventilspiel, der nach dem Einstellvorgang durch die Einstellschrauben 8e, 9e verbleibt, kann auf ein Minimum unterdrückt werden.
Bei dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor kann daher der Einfluß einer Fehlausrichtung der Kipphebelwellen 32, 33 oder der Nockenwelle 1 auf das Ventilspiel sowohl an der Einlaß- als auch an der Auslaßseite vermindert werden, wodurch sowohl für den Niedriggeschwindigkeitsmodus als auch für den Hochgeschwindigkeitsmodus geeignete Ventilspiele erhalten werden, wodurch Schlaggeräusche verhindert und individuelle Unterschiede im Ventilspiel von Motoren unterdrückt werden können, so daß eine gleichbleibende Qualität gewährleistet werden kann.
Außerdem sind die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 38 auf der Einlaßseite und die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 51, 52 auf der Auslaßseite einschließlich der Umschaltmechanismen M1, M2 in einer ähnlichen Positionsbeziehung zueinander angeordnet. Daher können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden, indem für die Einlaß- und die Auslaßseite die gleichen Elemente verwendet werden, d.h. die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51, die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52, die Kolben 18 der Umschaltmechanismen M1, M2, usw. Auch wenn beispielsweise die Form eines Teils der Kipphebel auf der Einlaß- und der Auslaßseite aufgrund eines Unterschieds in der Ventilkonstruktion auf der Einlaß- und der Auslaßseite verschieden ist, können die Herstellungskosten im Vergleich zu einem Fall, in dem die Kipphebel 39, 51, 38, 52 auf der Einlaß- und der Auslaßseite vollkommen verschieden sind, trotzdem gesenkt werden, weil die meisten Teile, die die gleiche Form haben, durch die gleiche Maschine oder den gleichen Bearbeitungsvorgang hergestellt werden können.
Wie vorstehend erwähnt wurde, können durch die Anordnung, in der die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 39, 38 auf der Einlaßseite und die Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 51, 52 auf der Auslaßseite einschließlich der Umschaltmechanismen M1, M2 in einer ähnlichen Positionsbeziehung zueinan der angeordnet sind, die Fertigungskosten weiter gesenkt werden, indem an der Einlaß- und an der Auslaßseite die gleichen Elemente verwendet werden, d.h. die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51, die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52, die Kolben 18 der Umschaltmechanismen M1, M2, usw. Auch wenn beispielsweise die Form eines Teils der Kipphebel auf der Einlaß- und der Auslaßseite aufgrund eines Unterschieds in der Ventilkonstruktion auf der Einlaß- und der Auslaßseite verschieden ist, können die Herstellungskosten im Vergleich zu einem Fall, in dem die Kipphebel 39, 51, 38, 52 auf der Einlaß- und der Auslaßseite vollkommen verschieden sind, trotzdem gesenkt werden, weil die meisten Teile, die die gleiche Form haben, durch die gleiche Maschine oder den gleichen Bearbeitungsvorgang hergestellt werden können. Außerdem können bei dieser Ausführungsform, in der die Rollen 8c, 9c der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 jeweils in der Nähe der zugeordneten Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52 angeordnet sind, die folgenden Vorteile erzielt werden.
Im Hochgeschwindigkeitsmodus, in dem die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 zusammen mit den Einlaß- und Auslaß-Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 hin- und hergehend bewegt werden, wird die durch die Drehbewegung der Nockenwelle 1 über die Hochgeschwindigkeits-Nockenelemente 37, 34 erzeugte Antriebskraft in der folgenden Reihenfolge übertragen: auf die Rollen 12c, 13c der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52; die Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52; die Umschaltmechanismen M1, M2; und die Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51. Dann wird die Antriebskraft zum Bewegen der Einlaßventile 10a und der Auslaßventile 10b auf einen offenen oder geschlossenen Zustand verwendet. Zu diesem Zeitpunkt führen die Rollen 8c, 9c der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 keinerlei Funktion aus, sondern dienen als Trägheitsmasse, die in eine Richtung wirkt, in der eine hin- und hergehende Bewegung der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 verhindert wird. Dadurch kann für jede hin- und hergehende Bewegung in den Vorsprung abschnitten 8a, 9a der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 eine Vorwärts-/Rückwärtstorsion erzeugt werden. Dadurch weicht die auf den Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 37 und 34 basierende Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b von der vorgesehenen oder Soll-Charakteristik ab.
Je weiter die Rollen 8c, 9c in der axialen Richtung der Vorsprungabschnitte 8a und 9a von den Umschaltmechanismen M1, M2 beabstandet sind, desto größer wird die Wirkung der Trägheitsmasse der Rollen 8c und 9c sein. Weil die Rollen 8c, 9c bei dieser Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform sehr nahe zu den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 angeordnet sind (diese Rollen sind mit den Kipphebeln im wesentlichen ausgerichtet, wie in 11 ersichtlich ist), kann die Torsion der Vorsprungabschnitte 8a, 9a unterdrückt und eine exakte Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlaß- und Auslaßventile 10a, 10b realisiert werden, wodurch ein Vorteil dahingehend erhalten wird, daß die Motorausgangsleistung im Hochgeschwindigkeitsmodus im Vergleich zur später dargestellten sechsten Ausführungsform erhöht werden kann.
Nachstehend wird eine sechste Ausführungsform einer anderen erfindungsgemäßen variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Motor beschrieben.
Die sechste Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform darin, daß die Positionen der alternierend angeordneten Rollen 8c, 9c der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 umgekehrt sind und die Positionen der den Rollen 8c, 9c zugeordneten Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 ebenfalls umgekehrt sind. Hinsichtlich der Konstruktionen der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel 38, 52, der Umschaltmechanismen M1, M2 und ähnlicher Komponenten entspricht diese Ausführungsform der fünften Ausführungsform. Die folgende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf von der fünften Ausführungsform verschiedene Teile, und ähnliche Teile mit der gleichen Konstruktion sind durch ähn liche Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert.
15 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Teils dieser Ausführungsform der variablen Ventiltriebvorrichtung für einen Zylinder eines Motors, und 16 zeigt eine Ansicht betrachtet von der Richtung E in 15 zum Darstellen der Beziehung zwischen der Nockenwelle 1 und den Rollen 8c, 9c, 12c, 13c der variablen Ventiltriebvorrichtung. Wie in den 15 und 16 dargestellt ist, sind die Innenenden der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 einander zugewandt. Der Rollenhalterungsabschnitt 8b ist in einer vorderen Hälfte des Innenendes des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 ausgebildet, und der Rollenhalterungsabschnitt 9b ist in einer hinteren Hälfte des Innenendes des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 ausgebildet. Die Positionen der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Nockenelemente 35, 36 auf der Nockenwelle 1 sind umgekehrt, so daß sie den Rollenpositionen entsprechen.
Insbesondere sind die Rolle 8c des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 und die Rolle 9c des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 wie bei der fünften Ausführungsform alternierend und in Kontakt mit den zugeordneten Nockenelementen 35, 36 angeordnet. Durch Umkehren der Positionen der Rollen 8c, 9c sind die Rollen 8c, 9c der Einlaß- und Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39, 51 weiter entfernt von den zugeordneten Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 angeordnet.
Die Ventiltriebvorrichtung, die in der Lage ist, den Betriebsmodus zu ändern, besteht wie bei der fünften Ausführungsform aus vier Nockenelementen 34–37 und den Kipphebeln 39, 51, 38, 52 je Zylinder, wodurch die Herstellungskosten der Nockenelemente, der Kipphebel, usw. gesenkt und der Motor verkleinert werden kann.
Vorstehend sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungs formen beschränkt. Beispielsweise wird in der ersten Ausführungsform als Funktionsabschnitt eine Rolle verwendet, in der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch ein Gleitstück-Kipphebel verwendet werden, der an Stelle einer Rolle ein Gleitstück aufweist, das auf einer Gleitfläche des Kipphebels angeordnet und dazu geeignet ist, mit dem Nockenelement in Kontakt zu stehen. In der ersten Ausführungsform ist der Umschaltmechanismus M (Kolben und Zylinder) auf dem Hochgeschwindigkeits-Kipphebel angeordnet. Alternativ kann erfindungsgemäß ein Motor mit einer Modifikation der ersten Ausführungsform verwendet werden. In der in 25 dargestellten Modifikation weist der Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel einen Zylinder und einen Kolben auf, der dazu geeignet ist, axial von der Kipphebelwelle hervorzustehen, und der Hochgeschwindigkeits-Kipphebel weist einen Vorsprung auf, der dazu geeignet ist, mit dem hervorstehenden Kolben in Eingriff zu kommen. In diesem Fall muß jedoch die Mitte des Eingriffvorsprungs mit der Mitte des Funktionsabschnitts bezüglich der Breitenrichtung übereinstimmen oder koinzident sein.
In der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Zweiventil-SOHO-Motor angewendet, an dessen Einlaßseite der Betriebsmodusumschaltmechanismus M angeordnet ist, und in der vierten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Vierventil-SOHO-Motor angewendet, an dessen Einlaß- und Auslaßseite der Umschaltmechanismus M angeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch auf einen DOHC-Motor angewendet werden, bei dem die Einlaß- und Auslaßventile durch einzelne Nockenwellen angetrieben werden, oder auf einen Vierventil-SOHC-Motor, bei dem der Umschaltmechanismus M an der Einlaß- oder an der Auslaßseite des Motors angeordnet ist.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist der Kolben 18 für eine vertikale Gleitbewegung im Zylinderabschnitt 16 des Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 5, 39 oder 51 geeignet. Alternativ kann der Kolben 18 in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 2, 32 oder 33 gleiten, und die Verbindung mit dem Verbindungsarmabschnitt 21 kann gemäß der Kolbenposition hergestellt oder gelöst werden.
In der fünften und sechsten Ausführungsform wird der Eingriffzustand zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Kipphebel 39 oder 51 und dem Verbindungsarmabschnitt 21 gemäß der Position der in den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 angeordneten Kolben 18 umgeschaltet, d.h. in Abhängigkeit davon, ob der Kolben auf die obere oder die untere Position eingestellt ist, um die Verbindung zwischen den Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51; 38, 52 herzustellen oder zu lösen. Die Konstruktion der Umschaltmechanismen M1, M2 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Alternativ kann in den Niedriggeschwindigkeits-Kipphebeln 39, 51 oder in den Hochgeschwindigkeits-Kipphebeln 38, 52 ein Schaltstift angeordnet sein, der in Antwort auf einen Öldruck eine axiale Gleitbewegung ausführen kann, um die Verbindung zwischen den Kipphebeln gemäß dem Schaltvorgang des Schaltstifts herzustellen oder zu lösen.
In der fünften und in der sechsten Ausführungsform werden die Kipphebel 39, 51, 38, 52 hin- und hergehend bewegt, während die Rollen 8c, 9c, 12c, 13c auf den Nockenelementen 34–37 der Nockenwelle 1 rollen, die Konstruktion oder Form der Kipphebel 39, 51, 38, 52 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können an Stelle der Rollen 8c, 9c, 12c, 13c Gleitstücke (engl. Slippers) bereitgestellt werden, so daß die Kipphebel 39, 51, 38, 52 hin- und hergehend bewegt werden, während veranlaßt wird, daß die Gleitstücke mit den Nockenelementen 34–37 in Gleitkontakt stehen. Auch in diesem Fall werden die jeweiligen Gleitstücke mit den Niedriggeschwindigkeits-Nockenelementen 35, 36 und den Hochgeschwindigkeits-Nockenelementen 37, 34, die benachbart zueinander angeordnet sind, in Kontakt gebracht, wodurch die Auswirkung einer Fehlausrichtung auf das Ventilspiel reduziert werden kann, wie in den Ausführungsformen.
In der fünften und in der sechsten Ausführungsform werden die Ventilspiele durch die Einstellschrauben 8e, 9e ein gestellt. Alternativ kann für den Einstellvorgang ein HLA-Element (Hydraulic Lash Adjuster) verwendet werden. Auch in diesem Fall wird, wenn eine Ventilspieldifferenz zwischen der Seite des Niedriggeschwindigkeits-Nockenelements und der Seite des Hochgeschwindigkeits-Nockenelements auftritt, der Einstellvorgang durch das HLA-Element immer dann ausgeführt, wenn der Betriebsmodus umgeschaltet wird, so daß in der Übergangsphase Schlaggeräusche erzeugt werden können. Erfindungsgemäß kann ein derartiger Nachteil jedoch von vornherein verhindert werden, weil in beiden Betriebsmodi ein geeignetes Ventilspiel bereitgestellt wird.
In der fünften und in der sechsten Ausführungsform ist die Zündkerze 11 unter Ausnutzung des Zwischenraums zwischen den Ventilarmabschnitten 8d des Einlaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 39 angeordnet. Alternativ kann die Zündkerze 11 in einem Zwischenraum zwischen den Ventilarmabschnitten 9d des Auslaß-Niedriggeschwindigkeits-Kipphebels 51 angeordnet werden. Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor mit Zylindereinspritzung angewendet wird, der in der Lage ist, Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einzuspritzen, kann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung unter Ausnutzung eines Zwischenraums zwischen den Ventilarmabschnitten 8d oder 9d angeordnet werden.
Es ist offensichtlich, dass die vorstehend beschriebene Erfindung auf die verschiedensten Arten variiert werden kann. Solche Variationen stellen dabei keine Abweichung vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung dar. Alle solche Modifikationen die für einen Fachmann offensichtlich sind, sind im Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten.

Claims

Variable Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem ersten Kipphebel (5, 39, 51), der für eine hin- und hergehende Bewegung auf einer Kipphebelwelle (2, 32, 33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des ersten Kipphebels ein Funktionsabschnitt (5c, 8c, 9c, 39c, 51c) angeordnet ist, der mit einem ersten Nockenelement (3, 35, 36) auf einer Nockenwelle (1, 31) in Kontakt steht, und wobei eine andere Endseite des Kipphebels mit einem Einlaßventil (7, 10a, 40a, 40b) oder mit einem Auslaßventil (10b, 53a, 53b) verbunden ist; einem benachbart zum ersten Kipphebel (5, 39, 51) angeordneten zweiten Kipphebel (6, 38, 52), der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwelle (2, 32, 33) gehalten wird, wobei eine Endseite des zweiten Kipphebels einen Funktionsabschnitt (6c, 12c, 13c, 38c, 52c) aufweist, der mit einem zweiten Nockenelement (4, 34, 37) auf der Nockenwelle (1, 31) in Kontakt steht, wobei das zweite Nockenelement eine von der Form des ersten Nockenelements (3, 35, 36) verschiedene Form hat; und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Kipphebel angeordneten Umschaltmechanismus (M, M1, M2) zum Ausführen eines Umschaltvorgangs zum Herstellen bzw. Lösen einer Verbindung zwischen den Kipphebeln; wobei die Mitte eines auf einer Seite des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) angeordneten Teils des Umschaltmechanismus (M, M1, M2) im wesentlichen mit einer auf die Breite bezogenen Mitte des Funktionsabschnitts (6c, 12c, 13c, 38c, 52c) des zweiten Kipphebels koinzident ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Umschaltmechanismus (M, M1, M2) aufweist: einen Kolben (18), der für eine Gleitbewegung in einem im zweiten Kipphebel (6, 38, 52) bereitgestellten Zylinderabschnitt (16) angeordnet ist; und einen sich vom ersten Kipphebel (5, 39, 51) zum zweiten Kipphebel (6, 38, 52) hin erstreckenden Eingriffvorsprung (21), wobei ein distales Ende des Eingriffvorsprungs gemäß der Kolbenposition zwischen einem mit dem Kolben (18) in Eingriff stehenden Zustand und einem mit dem Kolben außer Eingriff stehenden Zustand umgeschaltet wird.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Achse des Kolbens (18) des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) an einer Position angeordnet ist, die innerhalb einer Breite (W) des Funktionsabschnitts (6c, 12c, 13c, 38c, 52c) des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) liegt.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Funktionsabschnitt eine Rolle (5c, 6c, 8c, 9c, 12c, 13c, 38c, 39c, 51c, 52c) ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen Vorsprungabschnitt (5a, 8a, 9a, 39a, 51a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwelle (2, 32, 33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (5a, 8a, 9a, 39a, 51a) der Funktionsabschnitt (5c, 8c, 9c, 39c, 51c) des ersten Kipphebels (5, 39, 51) angeordnet ist und sich von der anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein mit dem Einlaßventil (7, 10a, 40a, 40b) oder mit dem Auslaßventil (10b, 53a, 53b) verbundener Armabschnitt (5d, 8d, 9d, 39d, 51d) erstreckt; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen Vorsprungabschnitt (6a, 12a, 13a, 38a, 52a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwel le (2, 32, 33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (6a, 12a, 13a, 38a, 52a) der Funktionsabschnitt (6c, 12c, 13c, 38c, 52c) des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) ausgebildet ist; der Vorsprungabschnitt des ersten Kipphebels eine Breite (W11, W21, W31) aufweist, die größer ist als eine Breite (W12, W22, W31) des Vorsprungabschnitts des zweiten Kipphebels; und der Funktionsabschnitt (5c, 8c, 9c, 39c, 51c) des ersten Kipphebels (5, 39, 51) in der Nähe des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Kipphebelwelle (2, 32, 33) eine Einlaß-Kipphebelwelle (32) und eine Auslaß-Kipphebelwelle (33) aufweist; der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen ersten Einlaß-Kipphebel (39) und einen ersten Auslaß-Kipphebel (51) aufweist; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen zweiten Einlaß-Kipphebel (38) und einen zweiten Auslaß-Kipphebel (52) aufweist; das erste Nockenelement (3, 35, 36) ein erstes Einlaß-Nockenelement (35) und ein ersten Auslaß-Nockenelement (36) aufweist; das zweite Nockenelement (4, 34, 37) ein zweites Einlaß-Nockenelement (34) und ein zweites Auslaß-Nockenelement (37) aufweist; der erste Einlaß-Kipphebel (39) einen Vorsprungabschnitt (39a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (39a) ein mit dem ersten Einlaß-Nockenelement (35) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (39c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) angeordnet ist und sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein mit dem Einlaßventil (40a, 40b) verbundener Armabschnitt (39d) erstreckt; der zweite Einlaß-Kipphebel (38) einen Vorsprungabschnitt (38a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (38a) ein mit dem zweiten Einlaß-Nockenelement (34) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (38c) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) angeordnet ist; der Kolben einen Kolben (18) aufweist, der für eine Gleitbewegung in einem im zweiten Einlaß-Kipphebel (38) angeordneten Zylinderabschnitt (16) angeordnet ist; der Eingriffvorsprung einen sich vom ersten Einlaß-Kipphebel (39) zum zweiten Einlaß-Kipphebel (38) hin erstreckenden Eingriffvorsprung (21) aufweist, wobei ein distales Ende des Eingriffvorsprungs gemäß der Position des Kolbens (18) zwischen einem mit dem Kolben (18) in Eingriff stehenden Zustand und einem mit dem Kolben außer Eingriff stehenden Zustand umgeschaltet wird; der erste Auslaß-Kipphebel (51) einen Vorsprungabschnitt (51a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (51a) ein mit dem ersten Auslaß-Nockenelement (36) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (51c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) angeordnet ist und sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein mit dem Auslaßventil (53a, 53b) verbundener Armabschnitt (51d) erstreckt; der zweite Auslaß-Kipphebel (52) einen Vorsprungabschnitt (52a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (52a) ein mit dem zweiten Auslaß- Nockenelement (37) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (52c) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) angeordnet ist; der Kolben einen Kolben (18) aufweist, der für eine Gleitbewegung in einem im zweiten Auslaß-Kipphebel (52) angeordneten Zylinderabschnitt (16) angeordnet ist; der Eingriffvorsprung einen sich vom ersten Auslaß-Kipphebel (51) zum zweiten Auslaß-Kipphebel (52) hin erstreckenden Eingriffvorsprung (21) aufweist, wobei ein distales Ende des Eingriffvorsprungs gemäß der Position des Kolbens zwischen einem mit dem Kolben (18) in Eingriff stehenden Zustand und einem mit dem Kolben außer Eingriff stehenden Zustand umgeschaltet wird; der Vorsprungabschnitt (39a) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) eine Breite aufweist, die größer ist als die Breite des Vorsprungabschnitts (38a) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38); der Funktionsabschnitt (39c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) in der Nähe des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) angeordnet ist; der Vorsprungabschnitt (51a) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) eine Breite aufweist, die größer ist als die Breite des Vorsprungabschnitts (52a) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52); und der Funktionsabschnitt (51c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) in der Nähe des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Kipphebel (5, 39, 51) ein Paar Armabschnitte (5d, 39d, 51d) aufweist, die mit einem Paar Einlaßventilen (40a, 40b) oder Auslaßventilen (53a, 53b) verbunden sind; und die Armabschnitte (5d, 39d, 51d) voneinander beabstandete proximale Enden aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Einlaß-Kipphebel (39) und/oder der erste Auslaß-Kipphebel (51) ein Paar Armabschnitte (39d, 51d) aufweist, die mit einem Paar Einlaßventilen (40a, 40b) oder Auslaßventilen (53a, 53b) verbunden sind; und die Armabschnitte (39d, 51d) voneinander beabstandete proximale Enden aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Eingriffpunkt (28, 45, 55) zwischen dem Eingriffvorsprung (21) des ersten Kipphebels (5, 39, 51) und dem Kolben (18) des zweiten Kipphebels (6, 38, 52) und ein Verbindungspunkt (27, 44a, 44b, 54a, 54b) des ersten Kipphebels (5, 39, 51) mit dem Einlaßventil (7, 40a, 40b) oder dem Auslaßventil (53a, 53b) derart angeordnet sind, daß sie senkrecht zu einer Achse der Kipphebelwelle (2, 32, 33) einander zugewandt sind.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Kipphebelwelle (2, 32, 33) eine Einlaß-Kipphebelwelle (32) und eine Auslaß-Kipphebelwelle (33) aufweist; der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen ersten Einlaß-Kipphebel (39) und einen ersten Auslaß-Kipphebel (51) aufweist; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen zweiten Einlaß-Kipphebel (38) und einen zweiten Auslaß-Kipphebel (52) aufweist; das erste Nockenelement (3, 35, 36) ein erstes Einlaß-Nockenelement (35) und ein erstes Auslaß-Nockenelement (36) aufweist; das zweite Nockenelement (4, 34, 37) ein zweites Einlaß-Nockenelement (34) und ein zweites Auslaß-Nockenelement (37) aufweist; der erste Einlaß-Kipphebel (39) einen Vorsprungabschnitt (39a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (39a) ein mit dem ersten Einlaß-Nockenelement (35) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (39c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) angeordnet ist und sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein mit dem Einlaßventil (40a, 40b) verbundener Armabschnitt (39d) erstreckt; der zweite Einlaß-Kipphebel (38) einen Vorsprungabschnitt (38a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (38a) ein mit dem zweiten Einlaß-Nockenelement (34) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (38c) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) angeordnet ist; der Kolben einen Kolben (18) aufweist, der für eine Gleitbewegung in einem im zweiten Einlaß-Kipphebel (38) angeordneten Zylinderabschnitt (16) angeordnet ist; der Eingriffvorsprung einen sich vom ersten Einlaß-Kipphebel (39) zum zweiten Einlaß-Kipphebel (38) hin erstreckenden Eingriffvorsprung (21) aufweist, wobei ein distales Ende des Eingriffvorsprungs gemäß der Position des Kolbens (18) zwischen einem mit dem Kolben (18) in Eingriff stehenden Zustand und einem mit dem Kolben außer Eingriff stehenden Zustand umgeschaltet wird; der erste Auslaß-Kipphebel (51) einen Vorsprungabschnitt (51a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (51a) ein mit dem ersten Auslaß-Nockenelement (36) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (51c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) angeordnet ist und sich von ei ner anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein mit dem Auslaßventil (53a, 53b) verbundener Armabschnitt (51d) erstreckt; der zweite Auslaß-Kipphebel (52) einen Vorsprungabschnitt (52a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle- (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (52a) ein mit dem zweiten Auslaß-Nockenelement (37) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (52c) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) angeordnet ist; der Kolben einen Kolben (18) aufweist, der für eine Gleitbewegung in einem im zweiten Auslaß-Kipphebel (52) angeordneten Zylinderabschnitt (16) angeordnet ist; der Eingriffvorsprung einen sich vom ersten Auslaß-Kipphebel (51) zum zweiten Auslaß-Kipphebel (52) hin erstreckenden Eingriffvorsprung (21) aufweist, wobei ein distales Ende des Eingriffvorsprungs gemäß der Position des Kolbens (18) zwischen einem mit dem Kolben (18) in Eingriff stehenden Zustand und einem mit dem Kolben außer Eingriff stehenden Zustand umgeschaltet wird; ein Eingriffpunkt (45) des Eingriffvorsprungs (21) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) mit dem Kolben (18) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) und ein Verbindungspunkt (44a) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) mit dem Einlaßventil (40a) derart angeordnet sind, daß sie senkrecht zu einer Achse der Einlaß-Kipphebelwelle (32) im wesentlichen einander zugewandt sind; und ein Eingriffpunkt (55) des Eingriffvorsprungs (21) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) mit dem Kolben (18) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) und ein Verbindungspunkt (54a) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) mit dem Auslaßventil (53a) derart angeordnet sind, daß sie senkrecht zu einer Achse der Auslaß-Kipphebelwelle (33) im wesentlichen einander zugewandt sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 9, wobei auf dem ersten Kipphebel (5, 39, 51) eine Rippe (26, 42, 43, 56, 57) ausgebildet ist, über die ein Verbindungspunkt (27, 44a, 44b, 54a, 54b) des Armabschnitts (5d, 39d, 51d) mit dem Einlaßventil (7, 40a, 40b) oder dem Auslaßventil (53a, 53b) mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der erste Einlaß-Kipphebel (39) und/oder der erste Auslaß-Kipphebel (51) eine Rippe (42, 43, 56, 57) aufweist, über die ein Verbindungspunkt (44a, 44b, 54a, 54b) des Armabschnitts (39d, 51d) mit dem Einlaßventil (40a, 40b) oder dem Auslaßventil (53a, 53b) mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der erste Kipphebel (5, 39, 51) ein Paar Armabschnitte (39d, 51d) aufweist, die mit einem Paar Einlaßventilen (40a, 40b) oder Auslaßventilen (53a, 53b) verbunden sind; eine erste Rippe (42, 56) ausgebildet ist, über die ein Verbindungspunkt (44a, 54a) des Armabschnitts (39d, 51d) an einer Seite in der Nähe des Eingriffvorsprungs mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist; und eine zweite Rippe (43, 57) ausgebildet ist, über die ein Verbindungspunkt (44b, 54b) des Armabschnitts (39d, 51d) an einer vom Eingriffvorsprung entfernten Seite mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der erste Einlaß-Kipphebe1 (39) und/oder der erste Auslaß-Kipphebel (51) ein Paar Armabschnitte (39d, 51d) aufweist, die mit einem Paar Einlaßventilen (40a, 40b) oder einem Paar Auslaßventilen (53a, 53b) verbunden sind; wobei eine erste Rippe (42, 56) ausgebildet ist, über die ein Verbindungspunkt (44a, 54a) des Armabschnitts (39d, 51d) an einer Seite in der Nähe des Eingriffvorsprungs (21) mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist; und eine zweite Rippe (43, 57) ausgebildet ist, über die ein Verbindungspunkt (44b, 54b) des Armabschnitts (39d, 51d) an einer vom Eingriffvorsprung (21) entfernten Seite mit dem Eingriffvorsprung (21) verbunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Kipphebel (39, 51) einen Vorsprungabschnitt (8a, 9a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwelle (32, 33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (8a, 9a) ein Funktionsabschnitt (8c, 9c) des ersten Kipphebels (39, 51) angeordnet ist und sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein Paar Armabschnitte (8d, 9d) erstreckt, die mit den Einlaßventilen (10a) oder Auslaßventilen (10b) verbundene distale Enden aufweisen; der zweite Kipphebel (38, 52) einen Vorsprungabschnitt (12a, 13a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Kipphebelwelle (32, 33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (12a, 13a) ein Funktionsabschnitt (12c, 13c) des zweiten Kipphebels (38, 52) angeordnet ist; wobei der Funktionsabschnitt (8c, 9d) des ersten Kipphebels (39, 51) in der Nähe des zweiten Kipphebels (38, 52) angeordnet ist; und die Armabschnitte (8d, 9d) des ersten Kipphebels (39, 51) voneinander beabstandete proximale Enden aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kipphebelwelle (2, 32, 33) eine Einlaß-Kipphebelwelle (32) und eine Auslaß-Kipphebelwelle (33) aufweist; der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen ersten Einlaß-Kipphebel (39) und einen ersten Auslaß-Kipphebel (51) aufweist; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen zweiten Einlaß-Kipphebel (38) und einen zweiten Auslaß-Kipphebel (52) aufweist; das erste Nockenelement (3, 35, 36) ein erstes Einlaß-Nockenelement (35) und ein ersten Auslaß-Nockenelement (36) aufweist; das zweite Nockenelement (4, 34, 37) ein zweites Einlaß-Nockenelement (34) und ein zweites Auslaß-Nockenelement (37) aufweist; der erste Einlaß-Kipphebel (39) einen Vorsprungabschnitt (8a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (8a) ein mit dem ersten Einlaß-Nockenelement (35) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (8c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) angeordnet ist, und wobei sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein Paar Armabschnitte (8d) erstrecken, die mit den Einlaßventilen (10a) verbundene distale Enden aufweisen; der zweite Einlaß-Kipphebel (38), der in der Nähe einer Seite des ersten Einlaß-Kipphebels (39) angeordnet ist, einen Vorsprungabschnitt (12a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (12a) ein mit dem zweiten Einlaß-Nockenelement (34) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (12c) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) angeordnet ist; der Umschaltmechanismus einen zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß-Kipphebel (39, 38) angeordneten einlaßseitigen Umschaltmechanismus (M1) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Einlaß-Kipphebeln (39, 38) aufweist; der erste Auslaß-Kipphebel (51) einen Vorsprungabschnitt (9a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (9a) ein mit dem ersten Auslaß-Nockenelement (36) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (9c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) angeordnet ist, und wobei sich von einer anderen Endseite des Vorsprungabschnitts ein Paar Armabschnitte (9d) erstrecken, die mit den Auslaßventilen (10b) verbundene distale Enden aufweisen; der zweite Auslaß-Kipphebel (52), der in der Nähe einer Seite des ersten Auslaß-Kipphebels (51) angeordnet ist, einen Vorsprungabschnitt (13a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei auf einer Endseite des Vorsprungabschnitts (13a) ein mit dem zweiten Auslaß-Nockenelement (37) in Kontakt stehender Funktionsabschnitt (13c) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) angeordnet ist; der Umschaltmechanismus einen zwischen dem ersten und dem zweiten Auslaß-Kipphebel (51, 52) angeordneten auslaßseitigen Umschaltmechanismus (M2) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Auslaß-Kipphebeln (51, 52) aufweist; der Funktionsabschnitt (8c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) in der Nähe des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) angeordnet ist; der Funktionsabschnitt (9c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) in der Nähe des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) angeordnet ist; und die Armabschnitte (8d, 9d) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) und/oder des ersten Auslaß-Kipphebels (51) voneinander beabstandete proximale Enden aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 16, wobei: der erste und der zweite Einlaß-Kipphebel (39, 38) und der erste und der zweite Auslaß-Kipphebel (51, 52) auf beiden Seiten einer einzelnen Nockenwelle (1) derart angeordnet sind, daß sie einander zugewandt sind; die Funktionsabschnitte (8c, 9c, 12c, 13c) des ersten und des zweiten Einlaß-Kipphebels (39, 38) und des ersten und des zweiten Auslaß-Kipphebels (51, 52) mit auf der Nockenwelle ausgebildeten Nockenelementen in Kontakt stehen; und die Armabschnitte (8d) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) und die Armabschnitte (9d) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) voneinander beabstandete proximale Enden aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die auf der Nockenwelle (1) ausgebildeten ersten und zweiten Nockenelemente (35, 36; 34, 37) benachbart zueinander angeordnet sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Kipphebelwelle (2, 32, 33) eine Einlaß-Kipphebelwelle (32) und eine Auslaß-Kipphebelwelle (33) aufweist; der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen ersten Einlaß-Kipphebel (39) und einen ersten Auslaß-Kipphebel (51) aufweist; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen zweiten Einlaß-Kipphebel (38) und einen zweiten Auslaß-Kipphebel (52) aufweist; das erste Nockenelement (3, 35, 36) ein erstes Einlaß-Nockenelement (35) und ein erstes Auslaß-Nockenelement (36) aufweist; das zweite Nockenelement (4, 34, 37) ein zweites Einlaß-Nockenelement (34) und ein zweites Auslaß-Nockenelement (37) aufweist; der erste Einlaß-Kipphebel (39) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird und an seiner Innenseite einen mit dem ersten Einlaß-Nockenelement (35) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (8c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) aufweist und an seiner Außenseite mit dem Einlaßventil (10a) verbunden ist; der zweite Einlaß-Kipphebel (38) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird und an seiner Innenseite einen mit dem zweiten Einlaß-Nockenelement (34) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (12c) des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) aufweist; der Umschaltmechanismus einen zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß-Kipphebel (39, 38) angeordneten einlaßseitigen Umschaltmechanismus (M1) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Einlaß-Kipphebeln (39, 38) aufweist; der erste Auslaß-Kipphebel (51) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird und an seiner Innenseite einen mit dem ersten Auslaß-Nockenelement (36) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (9c) des ersten Auslaß-Kipphebels (51) aufweist und an seiner Außenseite mit dem Auslaßventil (10b) verbunden ist; der zweite Auslaß-Kipphebel (52) einen Vorsprungabschnitt (13a) aufweist, der für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei der Vorsprungabschnitt (13a) an einer Endseite einen mit dem zweiten Auslaß-Nockenelement (37) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (13c) des zweiten Auslaß-Kipphebels (52) aufweist; der Umschaltmechanismus einen zwischen dem ersten und dem zweiten Auslaß-Kipphebel (51, 52) angeordneten auslaßseitigen Umschaltmechanismus (M2) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Auslaß-Kipphebeln (51, 52) aufweist; die auf der Nockenwelle (1) ausgebildeten ersten und zweiten Einlaß-Nockenelemente (35, 34) benachbart zueinander angeordnet sind; und die auf der Nockenwelle (1) ausgebildeten ersten und zweiten Auslaß-Nockenelemente (36, 37) benachbart zueinander angeordnet sind.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Kipphebelwelle (2, 32, 33) eine Einlaß-Kipphebelwelle (32) und eine Auslaß-Kipphebelwelle (33) aufweist; der erste Kipphebel (5, 39, 51) einen ersten Einlaß-Kipphebel (39) und einen ersten Auslaß-Kipphebel (51) aufweist; der zweite Kipphebel (6, 38, 52) einen zweiten Einlaß-Kipphebel (38) und einen zweiten Auslaß-Kipphebel (52) aufweist; das erste Nockenelement (3, 35, 36) ein erstes Einlaß-Nockenelement (35) und ein erstes Auslaß-Nockenelement (36) aufweist; das zweite Nockenelement (4, 34, 37) ein zweites Einlaß-Nockenelement (34) und ein zweites Auslaß-Nockenelement (37) aufweist; der erste Einlaß-Kipphebel (39) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird und eine mit einem Paar Einlaßventilen (10a) verbundene Außenseite aufweist und eine Innenseite mit einem mit dem ersten Einlaß-Nockenelement (35) der Nockenwelle (1) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (8c); der erste Auslaß-Kipphebel (51) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird und dem ersten Einlaß-Kipphebel (39) im wesentlichen zugewandt ist, wobei die Nockenwelle (1) zwischen dem ersten Auslaß- und dem ersten Einlaß-Kipphebel (51, 39) angeordnet ist, wobei der erste Auslaß-Kipphebel (51) eine mit einem Paar Auslaßventilen (10b) verbundene Außenseite und eine Innenseite mit einem Funktionsabschnitt (9c) aufweist, der mit dem Funktionsabschnitt (8c) des ersten Einlaß-Kipphebels (39) alternierend angeordnet ist und mit dem ersten Auslaß-Nockenelement (36) auf der Nockenwelle (1) in Kontakt steht; der zweite Einlaß-Kipphebel (38) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Einlaß-Kipphebelwelle (32) gehalten wird und benachbart zu einer Seite des ersten Einlaß-Kipphebels (39) angeordnet ist, wobei eine Innenseite des zweiten Einlaß-Kipphebels (38) einen mit dem zweiten Einlaß-Nockenelement (34) auf der Nockenwelle (1) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (12c) aufweist; der zweite Auslaß-Kipphebel (52) für eine hin- und hergehende Bewegung auf der Auslaß-Kipphebelwelle (33) gehalten wird, wobei der zweite Auslaß-Kipphebel (52) an einer Position in der Nähe des ersten Auslaß-Kipphebels (51) und von einer Position entfernt angeordnet ist, wo der zweite Einlaß-Kipphebel (38) benachbart zum ersten Einlaß-Kipphebel (39) angeordnet ist, wobei der zweite Auslaß-Kipphebel (52) eine Innenseite mit einem mit dem zweiten Auslaß-Nockenelement (37) in Kontakt stehenden Funktionsabschnitt (13c) aufweist; und der Umschaltmechanismus einen zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß-Kipphebel (39, 38) angeordneten einlaßseitigen Umschaltmechanismus (M1) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Einlaß-Kipphebeln (39, 38) und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Auslaß-Kipphebel (51, 52) angeordneten auslaßseitigen Umschaltmechanismus (M2) für einen Umschaltvorgang zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung zwischen den Auslaß-Kipphebeln (51, 52) aufweist.