DE102005007075A1

DE102005007075A1 - Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102005007075A1
Application number: DE200510007075
Authority: DE
Inventors: Makoto Atsugi Nakamura; Mikihiro Atsugi Kajiura; Seinosuke Atsugi Hara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2005-09-08
Also published as: JP2005232974A; US7246578B2; CN100342120C; CN1657746A; JP4257227B2; US20050178350A1; FR2866385A1; KR100710793B1; KR20060041982A

Abstract

Ein Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Antriebsnocken, der exzentrisch mit einer Antriebswelle gedreht werden kann; einen Verbindungsarm mit einer kreisrunden Öffnung, in welcher der Antriebsnocken drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens um eine Achse der Antriebswelle eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms erzeugt; ein Paar von Schwenknocken, die schwenkbar auf der Antriebswelle auf beiden Seiten des Antriebsnockens angeordnet sind, wobei die Schwenknochen über einen Bewegungsübertragungsmechanismus mit dem Verbindungsarm verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm der Schwenkbewegung unterworfen wird; ein Paar von Schwenkarmen, die jeweils durch die Schwenknocken betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen auszuführen; ein Paar von Federhalterungen, die jeweils an dem Paar von Motorventilen vorgesehen sind; und ein Paar von Ventilfedern, die jeweils in den Federhalterungen gehalten werden und die Motorventile in einer Schließrichtung vorspannen. Eine Schmierölleitung ist in dem Antriebsnocken ausgebildet. ein Ende der Ölleitung öffnet sich zu einer Ölzufuhrleitung in der Antriebswelle und das andere Ende öffnet sich zu einem kleinen Zwischenraum zwischen einer zylindrischen Außenfläche des Antriebsnockens und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung des Verbindungsarms.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Ventilbetätigungsmechanismus mit einer verbesserten Schmieröl-Zuführanordnung, die einander kontaktierende Bereiche von Bewegungsteilen ausreichend mit Schmieröl versorgt.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird im Folgenden zuerst ein herkömmlicher Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor beschrieben, bevor die Details der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Der Ventilbetätigungsmechanismus ist in P2003-500602A (WO00/073635) beschrieben.

Der Ventilbetätigungsmechanismus der Veröffentlichung ist ein sogenanntes „desmodromisches Nocken-betriebenes variables Ventil (VVT)", das eine durch eine Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle, einen Ventilöffnungsnocken und einen Ventilschließnocken, die auf der Nockenwelle montiert sind, sowie ein Steuerglied umfasst, das separat zu der Nockenwelle angeordnet ist und eine Haltewelle aufweist. Ein Kipparm ist schwenkbar auf der Haltewelle vorgesehen und umfasst einen ersten und einen zweiten Armteil, die sich radial nach außen erstrecken. Der erste Armteil ist an einem mittleren Teil mit einer ersten Rolle versehen, die den Ventilöffnungsnocken kontaktiert, und der zweite Armteil ist an einem vorderen Ende mit einer zweiten Rolle versehen, die den Ventilschließnocken kontaktiert. Weil eine Anordnung verwendet wird, in welcher der Kontakt zwischen der ersten Rolle und dem Ventilöffnungsnocken sowie der Kontakt zwischen der Rolle und dem Ventilschließnocken konstant gehalten wird, wird eine Schwenkbewegung des Kipparms aktiv ausgeführt. Bei dem desmodromischen Nocken-betriebenen variablen Ventilmechanismus muss also im Gegensatz zu einem herkömmlichen Nocken-betriebenen variablen Ventilmechanismus keine Rückstellfeder verwendet werden, um den Kipparm zu der Ventilschließposition zurückzuführen.

An der Nockenwelle sind drehbar ein Paar von Schwenknocken vorgesehen, die eine Öffnungs-/Schließbewegung von zwei Einlassventilen durch entsprechende Schwenkarme ausführen. Jeder Schwenkarm wird an einem Ende durch ein Schwenkglied gehalten, während das andere Ende das Ende einer Ventilspindel kontaktiert.

Während des Motorbetriebs werden verschiedene Bewegungsteile des Ventilbetätigungsmechanismus mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder gedreht, wobei sie mit einem Schmieröl versorgt werden. Wenn die Ölzufuhr zu den Bewegungsteilen nicht entsprechend geleistet wird, ist kein reibungsloser Betrieb der Bewegungsteile möglich, wobei die Teile einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt werden, der die Lebensdauer des Ventilbetätigungsmechanismus verkürzt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der frei von dem oben genannten Nachteil ist.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der mit einer Schmieröl-Versorgungsanordnung ausgestattet ist, die während des Motorbetriebs eine ausreichende Menge Schmieröl zu den Bewegungsteilen des Mechanismus und insbesondere zu den einander kontaktierenden Bereichen der Bewegungsteile zuführt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen desmodromischen Nocken-betriebenen variablen Ventilmechanismus für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der mit einer verbesserten Schmierölanordnung versehen ist, die während des Motorbetriebs eine ausreichende Menge Schmieröl zu den Bewegungsteilen des Mechanismus zuführt.

In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor angegeben, der umfasst: einen Antriebsnocken, der exzentrisch mit einer Antriebswelle gedreht werden kann; einen Verbindungsarm mit einer kreisrunden Öffnung, in welcher der Antriebsnocken drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens um eine Achse der Antriebswelle eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms erzeugt; ein Paar von Schwenknocken, die schwenkbar auf der Antriebswelle auf beiden Seiten des Antriebsnockens angeordnet sind, wobei die Schwenknocken über einen Bewegungsübertragungsmechanismus mit dem Verbindungsarm verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm der Schwenkbewegung unterworfen wird; ein Paar von Schwenkarmen, die jeweils durch die Schwenknocken betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen auszuführen; ein Paar von Federhalterungen, die jeweils an dem Paar von Motorventilen vorgesehen sind; ein Paar von Ventilfedern, die jeweils in den Federhalterungen gehalten werden und die Motorventile in einer Schließrichtung vorspannen; und eine Ölleitung in dem Antriebsnocken, wobei sich ein Ende der Ölleitung zu einer Ölzufuhrleitung in der Antriebswelle öffnet und sich das andere Ende zu einem kleinen Zwischenraum zwischen einer zylindrischen Außenfläche des Antriebsnockens und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung des Verbindungsarms öffnet.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor angegeben, der umfasst: einen Antriebsnocken, der exzentrisch mit einer Antriebswelle gedreht werden kann; einen Verbindungsarm mit einer kreisrunden Öffnung, in welcher der Antriebsnocken drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens um eine Achse der Antriebswelle eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms erzeugt; ein Paar von Schwenknocken, die schwenkbar auf der Antriebswelle auf beiden Seiten des Antriebsnockens angeordnet sind, wobei die Schwenknocken mit dem Verbindungsarm verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm der Schwenkbewegung unterworfen wird; ein Paar von Schwenkarmen, die jeweils durch die Schwenknocken betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen auszuführen; ein Paar von Federhalterungen, die jeweils an dem Paar von Motorventilen vorgesehen sind; ein Paar von Ventilfedern, die jeweils in den Federhalterungen gehalten werden und die Motorventile in einer Schließrichtung vorspannen; und eine Schmieröl-Zuführanordnung, die umfasst: einen kleinen Zwischenraum zwischen einer zylindrischen Außenfläche des Antriebsnockens und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung des Verbindungsarms; und Ölspeicherräume, die axial an beiden Enden des kleinen Zwischenraums vorgesehen sind, wobei die Halteräume über den Federhalterungen und den Ventilfedern positioniert sind, sodass während des Motorbetriebs das Schmieröl in den Ölspeicherräumen aufgrund der auf das Schmieröl wirkenden Schwerkraft auf die Federhalterungen und die Ventilfedern fallen kann.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor angegeben, der umfasst: einen Antriebsnocken, der exzentrisch mit einer Antriebswelle gedreht werden kann; einen Verbindungsarm mit einer kreisrunden Öffnung, in welcher der Antriebsnocken drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens um eine Achse der Antriebswelle eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms erzeugt; ein Paar von Schwenknocken, die schwenkbar auf der Antriebswelle auf beiden Seiten des Antriebsnockens angeordnet sind, wobei die Schwenknocken mit dem Verbindungsarm verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm der Schwenkbewegung unterworfen wird; ein Paar von Schwenkarmen, die jeweils durch die Schwenknocken betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen auszuführen; ein Paar von Federhalterungen, die jeweils an dem Paar von Motorventilen vorgesehen sind; ein Paar von Ventilfedern, die jeweils in den Federhalterungen gehalten werden und die Motorventile in einer Schließrichtung vorspannen; und eine Schmieröl-Zuführanordnung, die umfasst: einen kleinen Zwischenraum zwischen einer zylindrischen Außenfläche des Antriebsnockens und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung des Verbindungsarms; und Ölspeicherräume, die axial an beiden Enden des kleinen Zwischenraums vorgesehen sind, um vorübergehend ein aus dem kleinen Zwischenraum austretendes Schmieröl zu speichern; und eine Ölschleudereinrichtung, die das Schmieröl in dem Ölspeicherräumen zu bestimmen Teilen der Federhalterungen und der Ventilfedern schleudert, wobei die bestimmten Teile jeweils obere Flächen der Federhalterungen und der Ventilfedern in Bezug auf die Wirkungsrichtung der Schwerkraft sind.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor angegeben, der umfasst: einen Antriebsnocken, der exzentrisch mit einer Antriebswelle gedreht werden kann, wobei der Antriebsnocken eine zylindrische Außenfläche aufweist, auf die ein Schmieröl aufgetragen wird; ein Paar von Schwenknocken, um schwenkend eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen auszuführen; einen Bewegungsübertragungsmechanismus, der eine Drehbewegung des Antriebsnockens zu einer Schwenkbewegung des Paars von Schwenknocken umsetzt; und ein Schmieröl-Aufnahmeglied, das zusammen mit den Motorventilen bewegt werden kann, wobei wenigstens ein Teil des Schmieröl-Aufnahmeglieds in einer projizierten Breite des Antriebsnockens angeordnet ist.

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine Schnittansicht eines Ventilbetätigungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform, die eine Vorderseite des Ventilbetätigungsmechanismus zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform, die eine Rückseite des Ventilbetätigungsmechanismus zeigt.
4 ist eine Schnittansicht des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform aus der Perspektive des Pfeils „IV" in 3.
5 ist eine Vorderansicht des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform.
6 ist eine Teildraufsicht auf die Schwenkarme, Federhalterungen und Ventilfedern in dem Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform.
7A, 7B, 7C und 7D sind jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht, eine Unteransicht und eine Schnittansicht des Schwenkarms, wobei die Schnittansicht von 7D entlang der Linie VIID-VIID von 7A genommen ist.
8 ist eine Schnittansicht eines hydraulischen Ventilspielausgleichers, der in dem Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform verwendet wird.
9A und 9B sind Schnittansichten des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform und zeigen jeweils eine Schließbetätigung eines Einlassventils unter einer Niederhubsteuerung und eine Öffnungsbetätigung des Einlassventils unter der Niederhubsteuerung.
10A und 10B sind Schnittansichten des Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform und zeigen jeweils eine Schließoperation des Einlassventils unter einer Hochhubsteuerung und eine Öffnungsbetätigung des Einlassventils unter der Hochhubsteuerung.
11 ist ein Kurvendiagramm, das eine Ventilhub-Kennlinie eines Einlassventils zeigt, das durch den Ventilbetätigungsmechanismus der ersten Ausführungsform gesteuert wird.
12 ist eine 9A ähnliche Ansicht, die einen Ventilbetätigungsmechanismus einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine 1 ähnliche Ansicht, die den Ventilbetätigungsmechanismus der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine 9A ähnliche Ansicht, die einen Ventilbetätigungsmechanismus einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine 9A ähnliche Ansicht, die einen Ventilbetätigungsmechanismus einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine 6 ähnliche Ansicht, die jedoch den Fall der vierten Ausführungsform von 15 zeigt.
17 ist eine 9A ähnliche Ansicht, die jedoch einen Ventilbetätigungsmechanismus einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine 6 ähnliche Ansicht, die jedoch den Fall der fünften Ausführungsform von 17 zeigt.
19 ist eine 9A ähnliche Ansicht, die jedoch einen Ventilbetätigungsmechanismus einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine 6 ähnliche Ansicht, die jedoch den Fall der sechsten Ausführungsform von 19 zeigt.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen 100, 200, 300, 400, 500 und 600 der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Der einfacheren Verständlichkeit halber werden verschiedene Richtungsangaben wie etwa rechts, links, unten, oben in der folgenden Beschreibung verwendet. Diese Angaben sind jedoch lediglich in Bezug auf die Zeichnung zu verstehen, in der das entsprechende Teil gezeigt ist.
Es ist zu beachten, dass der Ventilbetätigungsmechanismus 100, 200, 300, 400, 500 oder 600 der Ausführungsform für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor verwendet werden kann, der zwei Einlassventile für jeden Zylinder umfasst und eine Funktion zum Variieren des Hubgrads für jeden Einlasszylinder in Übereinstimmung mit einer Betätigungsbedingung des Motors aufweist.
1 bis 11 und insbesondere in 1 bis 5 zeigen einen Ventilbetätigungsmechanismus 100 eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie am besten in 1, 2 und 3 zu erkennen, ist der Ventilbetätigungsmechanismus 100 der ersten Ausführungsform derart aufgebaut, dass ein Paar von Einlassventilen (Motorventilen) 2 und 2 eines Verbrennungsmotors gesteuert wird. Die Einlassventile 2 und 2 werden gleitend durch einen Zylinderkopf 1 des Motors über Ventilführungen (nicht gezeigt) gehalten.
Über den Einlassventilen 2 und 2 befindet sich eine hohle Antriebswelle 3, die Teil des Ventilöffnungsmechanismus 100 ist und sich in einer Axialrichtung des Motors erstreckt.
Wie aus 1 deutlich wird, ist ein Antriebsnocken 4 einstückig auf der Antriebswelle 3 an einem Abschnitt direkt über dem entsprechenden Zylinder ausgebildet.
Ein Paar von Schwenknocken 5 und 5 wird drehbar durch die Antriebswelle 3 an axialen gegenüberliegenden Positionen der Welle 3 relativ zu dem Antriebsnocken 4 gehalten. Diese Schwenknocken 5 und 5 veranlassen, dass die Einlassventile 2 und 2 ihre Öffnungs-/Schließbewegung über die entsprechenden Schwenkarme 6 und 6 durchführen.
Wie aus 1, 2 und 3 hervorgeht, ist ein sogenannter Bewegungsübertragungsmechanismus 7 zwischen dem Antriebsnocken 4 und jedem der Schwenknocken 5 und 5 angeordnet, um das Drehmoment des Antriebsnockens 4 auf die Schwenknocken 5 und 5 zu übertragen. Aufgrund des Aufbaus des Mechanismus 7 wird die Drehbewegung des Antriebsnockens 4 zu einer Schwenkbewegung der Schwenknocken 5 und 5 umgesetzt.
Wie aus 1, 2 und 3 deutlich wird, ist ein sogenannter Ventilhub-Steuermechanismus 8 angeordnet, um einen Hubgrad der Einlassventile 2 und 2 zu steuern. Tatsächlich wird der Ventilsteuermechanismus 8 betrieben, um eine Betriebsposition des Bewegungsübertragungsmechanismus 7 zu variieren.
Wie am besten aus 2 hervorgeht, umfasst jedes Einlassventil 2 eine Ventilspindel 2a, die eine kreisförmige Federhalterung 9 umfasst, die an einem oberen Teil derselben mittels eines Keils (nicht gezeigt) befestigt ist. Eine Ventilschraubenfeder 10 wird zwischen der Federhalterung 9 und einem Boden eines kreisförmigen Lochs (nicht gezeigt) in dem Zylinderkopf 1 (siehe 1) komprimiert, sodass das Einlassventil 2 in einer Schließrichtung vorgespannt wird. Wenn mit anderen Worten die Ventilspindel 2a gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 10 nach unten gedrückt wird, wird das entsprechende Einlassventil 2 zu der offenen Position versetzt.
Jede Federhalterung 9 und jede Ventilfeder 10 dient als Ölaufnahmeeinrichtung, die ein Schmieröl aufnimmt, das während des Motorbetriebs von einem Antriebsnocken 4 und den umgebenden Teilen tropft.
Wie gezeigt, ist der Durchmesser der Federhalterung 9 etwas kleiner als der Außendurchmesser der Ventilfeder 10.
Die Antriebswelle 3, die sich in der Axialrichtung des Motors erstreckt, wird drehbar durch eine Vielzahl von Halterungen (nicht gezeigt) auf dem Zylinderkopf 1 gehalten.
Ein Zahnrad ist mit einem Ende der Antriebswelle verbunden, und eine durch die Kurbelwelle des Motors angetriebene Timing-Kette ist um das Zahnrad geführt (nicht in den Zeichnungen gezeigt). Während des Motorbetriebs wird also die Drehkraft der Kurbelwelle auf die Antriebswelle 3 übertragen, um diese zu drehen. Gewöhnlich ist ein sogenannter Phasensteuermechanismus zwischen dem Zahnrad und der Antriebswelle 3 angeordnet, um die Betätigungszeit (bzw. Phase) der Antriebswelle 3 relativ zu der Kurbelwelle zu variieren.
Wie aus 4 deutlich wird, ist der Antriebsnocken 4 kreisförmig und für jeden Zylinder des Motors vorbereitet. Aus 4 und aus 1 geht jedoch hervor, dass das Zentrum „Y" des kreisrunden Antriebsnockens 4 nicht mit der Achse „X" der Antriebswelle 3 übereinstimmt, sodass der Antriebsnocken 4 auf seiner Außenfläche 4a ein exzentrisches Nockenprofil relativ zu der Antriebswelle 3 aufweist.
Aus 2 und 4 geht hervor, dass die gepaarten Schwenknocken 5 und 5 identisch geformt sind und jeweils einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen. Jeder Schwenknocken 5 weist einen größeren Basisteil 5a auf, der drehbar auf der Antriebswelle 3 angeordnet ist.
Aus 4 wird deutlich, dass jeder Schwenknocken 5 auf seiner unteren Seite eine halbkreisförmige Nockenfläche 5b aufweist, die sich von dem größeren Basisteil 5a zu einem Nockennasenteil 5c erstreckt. Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird deutlich, dass wenn der größere Basisteil 5a eine weiter unten beschriebene Rolle 12 kontaktiert, die durch einen weiter unten beschriebenen Schwenkarm 6 gehalten wird, das entsprechende Einlassventil 2 einen minimalen Hubgrad vorsieht, während wenn der Nockennasenteil 5c die Rolle 12 kontaktiert, das Einlassventil 2 einen maximalen Hubgrad vorsieht.
Wie aus 3 und 4 hervorgeht, ist ein Basisteil 5a jedes Schwenknockens 5 über eine Kappe 5d, die an dem Basisteil 5a durch zwei Schrauben 50 und 50 befestigt ist, drehbar mit der Antriebswelle 3 verbunden. Wenn der Basisteil 5a und die Kappe 5d miteinander verbunden sind, bilden diese ein kreisrundes Loch, in dem sich die Antriebswelle 3 gleitend drehen kann.
Wie aus 6 und 7A bis 7D hervorgeht, ist jeder Schwenkarm 6 wie ein Winkelhebel geformt und umfasst wie in 7D gezeigt einen kürzeren Arm (kein Bezugszeichen), an dessen vorderem Ende ein Kontaktteil 6a für den Kontakt mit der Ventilspindel 2a des entsprechenden Einlassventils 2 vorgesehen ist, und einen längeren Arm (kein Bezugszeichen), an dessen vorderem Ende eine konische Vertiefung 6b zu einer konkaven Innenwand vorgesehen ist, die durch ein als Drehpunkt dienendes Schwenkglied 11 (siehe 4) kontaktiert wird.
Wie aus 7C und 7D hervorgeht, ist der Schwenkarm 6 an einem allgemein mittleren Teil mit einem rechteckigen Durchgangsloch 6c versehen, das sich vertikal in 4 erstreckt. Wie in 7B, 7C und 7D gezeigt, ist eine Rolle 12 drehbar in dem rechteckigen Loch 6c angeordnet.
Wie am besten in 7D zu erkennen ist, wird die Rolle 12 drehbar durch eine Haltewelle 12a gehalten, deren beide Enden an gegenüberliegenden Wänden eines rechteckigen Lochs 6c fixiert sind. Die Rolle 12 umfasst ein ringförmiges Rollglied 12b, das konzentrisch um die Haltewelle 12a angeordnet ist, sowie zwei Kugellager 12c und 12c, die axial zu beiden Seiten des ringförmigen Rollglieds 12b vorgesehen sind und operativ zwischen der Haltewelle 12a und dem ringförmigen Rollglied 12b angeordnet sind. Wie gezeigt, umfasst jedes Kugellager 12c eine Vielzahl von Kugeln, die kreisförmig angeordnet sind.
Wie in 8 und 9A gezeigt, ist jedes Schwenkglied 11 ein hydraulischer Ventilspielausgleicher und umfasst einen Körper 13 mit einem zylindrischen Boden, der eng in einer Haltevertiefung 1a in dem oberen Teil des Zylinderkopfs 1 des Motors aufgenommen ist, eine zylindrische Halterung 14, die in einem unteren Teil des Körpers 13 aufgenommen ist, einen zylindrischen Lufttrennungsteil 15, der auf der Zylinderhalterung 14 montiert ist, und einen Kolben 16, der gleitend in dem Körper 13 aufgenommen ist, wobei der obere kuppelförmige Kopf 16 nach oben vorsteht. Bei der Montage kontaktiert der kuppelförmige Kopf 16a die konkave Innenwand der konischen Vertiefung 6b (siehe 7D) des Schwenkarms 6.
Wie aus 8 hervorgeht, weist die zylindrische Halterung 14 eine Trennwand 14a auf, durch die eine Hochdruckkammer 17 und eine Reservoirkammer 18 voneinander getrennt werden. Die Trennwand 14a ist mit einer Öffnung 14b ausgebildet. In der Hochdruckkammer 17 ist ein Sperrventil 19 angeordnet, dass die Öffnung 14b der Trennwand 14 öffnet und schließt. Das Sperrventil 19 umfasst eine Sperrkugel 19a, die die Öffnung 14b öffnet und schließt, eine schalenförmige Federhalterung 19b, die die Sperrkugel 19a aufnimmt, eine erste Schraubenfeder 19c, die zwischen der Federhalterung 19b und dem Boden des Körpers 13 komprimiert wird, um die Federhalterung 19b zu der Trennwand 14a vorzuspannen, und eine zweite Schraubenfeder 19d, die zwischen der Sperrkugel 19a und der Federhalterung 19b komprimiert wird, um die Sperrkugel 19a gegen die Öffnung 14b zu drücken.
Der obere kuppelförmige Kopf 16a des Kolbens 16 ist mit einer Ölleitung 16b versehen, durch die ein Schmieröl in der Reservoirkammer 18 zu einer Kontaktzone geführt wird, die zwischen einer Außenfläche des kuppelförmigen Kopfs 16a des Kolbens 16 und der konkaven Innenfläche der konischen Vertiefung 6b des Schwenkarms 6 definiert ist.
Wie aus 9A hervorgeht, ist der Zylinderkopf 1 des Motors mit einer Ölleitung 1b versehen, von der das Schmieröl durch eine Öffnung 13a in einer Seitenwand des Körpers 13 und eine Öffnung 16c in einer Seitenwand des Kolbens 16 zu der Reservoirkammer 18 geführt wird. Bei einem Nullhub des Einlassventils 2, wenn keine Last auf den Kolben 16 wirkt, öffnet das Schmieröl in der Reservoirkammer 18 die vorgespannte Sperrkugel 19a, sodass das Schmieröl in die höhere Druckkammer 17 fließen kann. Daraufhin wird der Kolben 16 in 8 nach oben geschoben, um den längeren Arm des Schwenkarms 6 in 4 nach oben zu schieben. Bei einem Nullhub wird also ein Ventilzwischenraum bzw. der Zwischenraum zwischen dem Kontaktbereich 6a des kürzeren Arms des Schwenkarms 6 und dem oberen Ende der Ventilspindel 2a auf null gehalten. Nachdem der Hub des Einlassventils 2 begonnen hat, wird die Sperrkugel 19a zu der geschlossenen Position bewegt, sodass der Kolben 19 im wesentlichen relativ zu dem Körper 13 fixiert wird.
Wie aus 1 bis 5 und insbesondere aus 2 und 3 deutlich wird, umfasst der Bewegungsübertragungsmechanismus 7 einen Kipparm 20, der über der Antriebswelle 3 angeordnet ist, einen Verbindungsarm 21 (siehe 3), der schwenkbar einen ersten Armteil 20a des Kipparms 20 mit dem Antriebsnocken 4 verbindet, und ein Paar von Verbindungsgliedern 22 und 22 (siehe 2), die schwenkbar zwei zweite Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 mit zwei Schwingnocken 5 und 5 verbinden. Der Kipparm 20, der Verbindungsarm 21 und die Verbindungsglieder 22 und 22 bilden eine sogenannte mehrfach artikulierte Verbindungsanordnung.
Wie am besten aus 3 zu erkennen ist, ist der Kipparm 20 an seinem mittleren Basisteil mit einem Halteloch 20c versehen, das eine weiter unten beschriebenen Steuernocken 27 aufnimmt, sodass der Kipparm 20 schwenkbar durch den Steuernocken 27 gehalten wird. Der erste Armteil 20a des Kipparms 20 ist mit einer Vertiefung (kein Bezugszeichen) versehen, die einen Stift 23 aufweist, der durch gegenüberliegende Wände der Vertiefung gehalten wird. Schnappringe (nicht in den Zeichnungen gezeigt) sind mit beiden Enden des Stifts 23 verbunden, um eine Verschiebung des Stifts 23 aus seiner korrekten Arbeitsposition zu verhindern.
Wie aus 2 hervorgeht, werden zwei zweite Armteile 20b und 20b durch einen gegabelten Endteil des Kipparms 20 definiert und sind mit zwei Schwenkarmen 5 und 5 verbunden, Wie gezeigt, sind die zwei zweiten Armteile 20b und 20b symmetrisch in Bezug auf einen mittleren Basisteil des Kipparms 20 angeordnet. Jeder zweite Armteil 20b weist an einem vorderen Ende eine Öffnung (ohne Bezugszeichen) auf, durch die sich ein Stift 24 erstreckt. Durch den Stift 24 wird ein oberes (oder erstes) Ende 22a eines Verbindungsglieds 22 schwenkbar gehalten. Schnappringe (nicht gezeigt) sind mit beiden Enden des Stifts 24 verbunden, um eine Verschiebung des Stifts 24 aus seiner korrekten Arbeitsposition zu verhindern. Wie aus der Zeichnung von 2 hervorgeht, sind zwei zweite Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 vorgesehen, um eine Schwenkkraft von einer in der Richtung der Schwerkraft weiter oben gelegenen Position über die Verbindungsglieder 22 und 22 auf die zwei Schwenknocken 5 und 5 zu übertragen.
Wie aus 4 hervorgeht, weisen der erste Armteil 20a die zweiten Armteile 20b und 20b jeweils eine untere Fläche auf, die konkav gekrümmt ist.
Wie aus derselben Zeichnung hervorgeht, umfasst ein Verbindungsarm 21 einen größeren ringförmigen Teil 21a und einen Armteil 21b, der radial von einem Teil des ringförmigen Teils 21a vorsteht. Der größere ringförmige Teil 21a weist eine kreisrunde Öffnung 21c auf, in welcher der oben genannte Antriebsnocken 4 eng, aber drehbar aufgenommen ist. Der Armteil 21b weist an seinem vorderen Ende eine Öffnung (ohne Bezugszeichen) auf, durch welche sich der weiter oben genannte Stift 23 erstreckt, um den Armteil schwenkbar mit dem ersten Armteil 20a des Kipparms 20 zu verbinden.
Wie aus der Zeichnung von 4 hervorgeht, sind die oben genannten Federhalterungen 9 und 9 sowie die Ventilfedern 10 und 10 an einer in der Richtung der Schwerkraft weiter oben liegenden Position des Verbindungsarms 21 angeordnet.
Wie aus 1 hervorgeht, ist die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 etwas größer als die Dicke „W1" des Antriebsnockens 4. Und wie aus 6 hervorgeht, ist die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 etwas größer als die Distanz „D1" zwischen den benachbarten Federhalterungen 9 und 9 und größer als die Distanz „D2" zwischen den benachbarten Ventilfedern 10 und 10.
Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform 100 der vorliegenden Erfindung die durch die Schwenknocken 5 und 5 betätigten Glieder die Schwenkarme 6 und 6 sind, die relativ dünn sind, während die herkömmlichen Ventilheber gewöhnlich massiv sind. Dadurch wird in der ersten Ausführungsform 100 im Vergleich zu der Anordnung von Ventilhebern eine viel engere Anordnung durch die Schwenkarme 6 und 6 erreicht. Dementsprechend kann in der Ausführungsform 100 die Distanz „D1" zwischen zwei Einlassventilen 2 und 2 und damit die Distanz „D2" zwischen den Ventilfedern 10 und 10 ausreichend reduziert werden. Wie aus 6 hervorgeht, können diese Distanzen einfach kleiner als die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 vorgesehen werden.
In 1 wird ein kleiner Zwischenraum, der unweigerlich während des Motorbetriebs zwischen der Innenwand der kreisförmigen Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 und der Außenfläche 4a des Antriebsnockens 4 gebildet wird, durch das Bezugszeichen „MC" angegeben.
Wie aus 9A und 10A hervorgeht, kann durch die Drehung des Antriebsnockens 4 wenigstens ein Teil des kleinen Zwischenraums „MC" näher an den Einlassventilen 2 und 2 als ein Kontaktpunkt zwischen dem Schwenkarm 5 und der Rolle 12 des Schwenkarms 6 positioniert werden. Mit anderen Worten wird durch die Drehung des Antriebsnockens 4 zuverlässig eine Periode vorgesehen, während welcher die oben genannte Positionsziehung zwischen dem kleinen Zwischenraums „MC" und dem Kontaktpunkt vorgesehen wird. Während dieser Periode wird das Zuführen des Schmieröls zu den Federhalterungen 9 und 9 sowie zu den Ventilfedern 10 und 10 effektiv durchgeführt, was durch die folgende Beschreibung verdeutlicht wird.
Wie aus 2 hervorgeht, ist jedes Verbindungsglied 22 bogenförmig durch das Stanzen eines Metallblechs ausgebildet. Jedes Verbindungsglied 22 umfasst einen ersten und einen zweiten Endteil 22a und 22b, die jeweils zwei beabstandete Seitenwände (keine Bezugszeichen) und einen mittleren Brückenteil (kein Bezugszeichen) umfassen, über den der erste und der zweite Endteil 22a und 22b miteinander verbunden werden. Der erste Endteil 22a weist einen Stift 24 auf, durch den der oben genannte zweite Armteil 20b des Kipparms 20 schwenkbar gehalten wird, und der zweite Endteil 20b weist einen Stift 25 auf, durch den der oben genannte Nockennasenteil 5c des Schwenknockens 5 schwenkbar gehalten wird. Tatsächlich ist der Nockennasenteil 5c mit einer Öffnung (kein Bezugszeichen) versehen, durch den sich der Stift 25 erstreckt. Schnappringe (nicht in der Zeichnung gezeigt) sind mit beiden Enden des Stifts 25 verbunden, um eine Verschiebung des Stifts 25 aus seiner korrekten Arbeitsposition zu verhindern.
Wie in 3 gezeigt, umfasst ein Ventilhub-Steuermechanismus 8 allgemein eine Steuerwelle 26, die oberhalb und parallel zu der oben genannten Antriebswelle 3 angeordnet ist, sowie einen Steuernocken 27, der einstückig auf der Steuerwelle 26 vorgesehen (siehe 1) und drehbar in dem oben genannten Halteloch 20c des Kipparms 20 aufgenommen ist. Die Steuerwelle 26 wird drehbar durch Lagerglieder (nicht gezeigt) gehalten, die oberhalb der Lagerglieder für die Antriebswelle 3 vorgesehen sind.
Ein Ende der Steuerwelle 26 ist über einen Getriebemechanismus mit einem elektrischen Antriebselement (einem Gleichstrommotor) verbunden. Aufgrund eines gesteuerten Betriebs des elektrischen Antriebselements kann die Steuerwelle 26 in beiden Richtungen innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs um ihre Achse gedreht werden.
Wie aus 3 hervorgeht, ist der Steuernocken 27 zylindrisch geformt und exzentrisch mit der Steuerwelle 26 verbunden, sodass der Steuernocken 27 als exzentrischer Nocken dient. Wie aus 4 hervorgeht, weist der Steuernocken 27 eine Achse „P1" auf, die gegenüber der Achse „P2" der Steuerwelle 26 um eine bestimmte Distanz verschoben ist.
Das elektrische Antriebselement wird durch eine Steuereinrichtung gesteuert, die verschiedene Befehlssignale ausgibt, indem sie verschiedene Informationssignale zu einer Motorbetriebsbedingung verarbeitet. Die Steuereinrichtung ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, einen RAM, einen ROM und entsprechende Schnittstellen umfasst. Um die Informationssignale zu der Motorbetriebsbedingung zu sammeln, werden verschiedene Sensoren wie etwa einen Kurbelwinkelsensor, ein Luftflussmesser, ein Motorkühlwasser-Temperatursensor, einen Potentiometer (der die Winkelposition der Steuerwelle 26 erfasst) und ähnliches verwendet. Durch die Verarbeitung dieser Informationssignale gibt die Steuereinrichtung ein geeignetes Befehlssignal an das elektrische Antriebselement aus, um dasselbe zu steuern.
Wie aus 1 bis 3 hervorgeht, ist der Ventilbetätigungsmechanismus 100 der vorliegenden Erfindung mit einer Schmieröl-Zuführanordnung versehen, um Schmieröl zu einander kontaktierenden Bereichen von Bewegungsteilen wie zum Beispiel zu dem Kontaktbereich zwischen dem Antriebsnocken 4 und der kreisförmigen Öffnung 21c des Verbindungsarms 21, zu dem Kontaktbereich zwischen den Schwenknocken 5, 5 und den Schwenkarmen 6, 6 sowie zu dem Kontaktbereich zwischen den Federhalterungen 9 und 9 und den Ventilfedern 10 und 10 zuzuführen.
Wie am besten in 1 zu erkennen, umfasst die Schmieröl-Zuführanordnung eine erste Ölleitung 28, die sich axial in der Antriebswelle 3 erstreckt, und eine Zweigölleitung 29, die sich diametral in dem Antriebsnocken 4 erstreckt, wobei ihr inneres Ende mit der ersten Ölleitung 28 verbunden ist und ihr äußeres Ende sich zu dem oben genannten kleinen Zwischenraum „MC" öffnet.
Während des Motorbetriebs wird das Schmieröl in der ersten Ölleitung 28 durch die Zweigölleitung 29 zu dem kleinen Zwischenraum „MC" geführt, der zwischen der Innenwand der kreisförmigen Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 und der Außenfläche 4a des Antriebsnockens 4 definiert ist.
Wie aus 1 hervorgeht, umfasst die Schmieröl-Zufuhranordnung weiterhin eine zweite Ölleitung 30, die sich axial in der Steuerwelle 26 erstreckt, und eine Zweigölleitung 31, die sich diametral in dem Steuernocken 27 erstreckt, wobei ihr inneres Ende mit der zweiten Ölleitung 30 verbunden ist und ihr äußeres Ende sich zu einem anderen kleinen Zwischenraum „MC2" öffnet, der zwischen der Innenwand des Haltelochs 20c des Kipparms 20 und einer Außenfläche des Steuernockens 27 definiert ist. Während des Motorbetriebs wird das Schmieröl in der zweiten Ölleitung 30 durch die Zweigölleitung 31 zu dem kleinen Zwischenraum „MC2" geführt, um eine Schmierung der Kontaktzone zwischen der Innenwand des Haltelochs 20c des Kipparms 20 und der Außenfläche des Steuernockens 27 vorzusehen.
Es ist zu beachten, dass die oben genannten ersten und zweiten Ölleitungen 28 und 30 mit einer Ölgalerie (nicht gezeigt) des Zylinderkopfs 1 über entsprechende Ölleitungen kommunizieren, die in den Lagergliedern für die Antriebs- und Steuerwelle 3 und 26 ausgebildet sind.
Im Folgenden wird der Betrieb des Ventilhub-Steuermechanismus 8 kurz mit Bezug auf 9A und 9B beschrieben.
Wenn eine Niederhubsteuerung erforderlich ist, sodass die Einlassventile 2 und 2 mit einer kleineren Hubkennlinie gesteuert werden, veranlasst die Steuereinrichtung, dass das elektrische Antriebselement die Steuerwelle 26 um einen bestimmten Winkel in einer Richtung dreht. Wie in 9A und 9B gezeigt ist der Steuernocken 27 einstückig mit der Steuerwelle 26 ausgebildet und dreht sich deshalb derart, dass sein dickster Teil eine korrekte Position einnimmt und in dieser neu gewählten Winkelposition bleibt. Durch das Drehen des Steuernockens 27 werden die zweiten Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 nach oben gehoben, sodass die Nockennasenteile 5c und 5c der entsprechenden Schwenknocken 5 und 5 über die entsprechenden Verbindungsglieder 22 und 22 nach oben gezogen werden, wodurch die Schwenknocken 5 und 5 in den in 9A und 9B gezeigten Positionen gehalten werden.
Wenn der Verbindungsarm 21 aufgrund der Drehung des Antriebsnockens 4 den ersten Armteil 20a des Kipparms 20 nach oben drückt, wird die auf den Kipparm 20 ausgeübte Kraft über die Verbindungsglieder 22 und 22, die Schwenknocken 5 und 5 sowie die Rollen 12 und 12 auf die Schwenkarme 6 und 6 übertragen (siehe 9B).
Wie aus 9B hervorgeht, werden die Schwenkarme 6 und 6 um den oberen kuppelförmigen Kopf 16a des Kolbens 16 nach unten geschwenkt und drücken dabei entsprechende Ventilspindeln 2a und 2a an ihren Kontaktteilen 6a und 6a. Durch dieses nach unten gerichteten Drücken der Ventilspindeln 2a und 2a werden die entsprechenden Einlassventile 2 und 2 etwas geöffnet. Das heißt, es wird eine Niederhub-Steuerung der Einlassventile 2 und 2 ausgeführt.
Wenn der Kipparm 20 die Position von 9A einnimmt, werden die Schwenkarme 6 und 6 aufgrund der Kraft der Ventilfedern 10 und 10 wie durch die Pfeile angegeben nach oben geschwenkt. Dadurch werden die entsprechenden Einlassventile 2 und 2 in die geschlossene Position versetzt.
Die Niederhub-Steuerung wird durch das Kurvendiagramm von 11 verdeutlicht. Die Ventilhub-Kennlinie „L1" zeigt, dass bei einer derartigen Steuerung der Ventilhubgrad klein ist und der Zeitpunkt der Ventilöffnung später ist. Die Periode für eine Ventilüberlappung zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil ist also reduziert. Eine Niederhub-Steuerung wird verwendet, wenn ein stabiler Motorbetrieb mit einer bestimmten Kraftstoffeinsparung bei einer niedrigen Belastung des Motors erforderlich ist.
Wenn eine Hochhub-Steuerung erforderlich ist, sodass die Einlassventile 2 und 2 mit einer höheren Hubkennlinie gesteuert werden, veranlasst die Steuereinrichtung das elektrische Antriebselement, die Steuerwelle 26 um einen bestimmten Winkel in der anderen Richtung zu drehen. Wie in 10A und 10B gezeigt ist der Steuernocken 27 einstückig mit der Steuerwelle 26 ausgebildet und wird derart gedreht, dass sein dickster Teil eine niedrigere Position einnimmt und in dieser neu gesetzten Winkelposition gehalten wird. Bei einer derartigen Drehung des Steuernockens 27 werden zweite Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 nach unten gedreht, sodass Nockennasenteile 5c und 5c von entsprechenden Schwenknocken 5 und 5 über entsprechende Verbindungsglieder 22 und 22 nach unten gezogen werden, wodurch die Schwenknocken 5 und 5 in den in 10A und 10B gezeigten Position gehalten werden.
Wenn also aufgrund der Drehung des Antriebsnockens 4 der Verbindungsarm 21 den ersten Armteil 20a des Kipparms 20 nach oben drückt, drücken zweite Armteile 20b des Kipparms 20 die Verbindungsglieder 22 und 22 nach unten. Wie aus 10B deutlich wird, drücken die Schwenknocken 5 und 5 gegen die entsprechenden Rollen 12 und 12 an den vorderen Enden der Nockennasenteile 5c und 5c, wodurch der Schwenkgrad der Schwenkarme 6 vergrößert wird.
Aus der Ventilhub-Kennlinie „L2" in dem Kurvendiagramm von 11 wird deutlich, dass bei einer Hochhub-Steuerung der Ventilhubgrad groß ist, sodass der Zeitpunkt der Ventilöffnung vorgezogen wird und der Zeitpunkt des Ventilschließens verzögert wird. Eine Hochhub-Steuerung wird verwendet, wenn eine höhere Leistung mit einer ausreichenden Ladungseffizienz in einem Motorbetrieb mit einer großen Belastung erforderlich ist.
Es ist zu beachten, dass aufgrund der Natur des Ventilhub-Steuermechanismus 8 die Ventilhub-Steuerung der Einlassventile 2 und 2 kontinuierlich in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Motors wie in dem Kurvendiagramm von 11 gezeigt ausgeführt werden kann.
Im Folgenden wird der Betrieb der Schmieröl-Zuführanordnung mit Bezug auf die Bezeichnungen und insbesondere auf 1 beschrieben.
Während des Motorbetriebs wird ein unter Druck stehendes Schmieröl von einer Ölpumpe (nicht gezeigt) zu der ersten Ölleitung 28 des Antriebsnockens 3 zugeführt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird das unter Druck stehende Schmieröl durch die Ölleitung 29 zu dem kleinen Zwischenraum „MC" zwischen der Innenwand der kreisrunden Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 und der Außenfläche 4a des Antriebsnockens 4 geführt. Dadurch werden die gleitend einander kontaktierenden Teile der Innenwand der kreisrunden Öffnung 21c und der Außenfläche 4a optimal durch das Schmieröl geschmiert.
Nach dem Schmieren in dem kleinen Zwischenraum „MC" tritt das Schmieröl aus dem kleinen Zwischenraum „MC" aus und tropft nach unten auf Innenumfangsteile der Federhalterungen 9 und 9 sowie auf Innenumfangsteile der Ventilfedern 10 und 10, wie durch die Pfeile in 1 angegeben.
Es ist zu beachten, dass das meiste Schmieröl aus dem kleinen Zwischenraum „MC" durch die Innenumfangsbereiche der Federhalterungen 9 und 9 und der Ventilfedern 10 und 10 aufgenommen werden kann.
Wie zuvor genannt und in 1 gezeigt, ist die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 etwas größer als die Distanz „D1" zwischen den Federhalterungen 9 und 9 und größer als die Distanz „D2" zwischen den Federhalterungen 10 und 10, wobei die Federhalterungen 9 und 9 und die Ventilfedern 10 und 10 unter dem Zwischenraum „MC" positioniert sind. Diese Anordnungen ermöglichen die oben genannte effektive Aufnahme des Schmieröls durch die Federhalterunge 9 und 9 und die Ventilfedern 10 und 10.
Während des Motorbetriebs wird aufgrund der starken Vibration der Einlassventile 2 und 2 das auf den Federhalterungen 9 und 9 und auf den Ventilfedern 10 und 10 tropfende Öl in alle Richtungen geschleudert, sodass die Kontaktzone zwischen einem oberen Ende jeder Ventilspindel 2a und einem Kontaktteil 6a des entsprechenden Schwenkarms 6, die Kontaktzone zwischen der Nockenfläche 5b jedes Schwenknockens 5 und der entsprechenden Rolle 12 sowie die Kontaktzone zwischen jedem Schwenknocken 5 und dem entsprechenden Verbindungsglied 22 mit einer ausreichenden Menge von Schmieröl versorgt werden und dementsprechend ausreichend geschmiert werden. Dieses ausreichende Schmierung ermöglicht eine reibungslose Bewegung der Bewegungsteile des Ventilbetätigungsmechanismus 100, ohne dass ein Verschleiß der Bewegungsteile verursacht wird.
Weil die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 größer als die Dicke „W1" des Antriebsnockens 4 ist, wird der Antriebsnocken 4 stabil in der kreisrunden Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 gehalten, wobei kreisförmige Stufen (siehe 3) unweigerlich an beiden axialen Enden der kreisrunden Öffnungen 21c erzeugt werden. Aufgrund der kreisförmigen Stufen kann das aus dem kleinen Zwischenraum „MC" fließende Schmieröl vorübergehend an niedrigeren Teilen der kreisförmigen Stufen verbleiben, sodass eine ausreichende Menge von Schmieröl durch den sich drehenden Antriebsnocken 4 effektiv nach außen gechleudert werden kann, wodurch die oben genannte Schmierung der Kontaktbereiche an den verschiedenen Teilen 9 und 10 gefördert wird.
In der ersten Ausführungsform 100 werden die kompakt angeordneten Schwenkarme 6 und 6 anstelle von herkömmlichen Ventilhebern verwendet, sodass zwei Einlassventile 2 und 2 eng nebeneinander positioniert werden können, wodurch eine Größenreduktion des Motors unterstützt wird.
Weil der Antriebsnocken 4 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wird das Schmieröl in einer Umfangsrichtung des Antriebsnockens 4 geschleudert, sodass die gerundeten unteren Flächen des ersten und des zweiten Armteils 20a und 20b des Kipparms 20 das aufgeschleuderte Schmieröl aufnehmen oder halten.
Wegen der schnellen Schwenkbewegung des Kipparms 20 wird das Schmieröl auf den gerundeten unteren Flächen des Kipparms 20 schnell zu den Stiften 23 und 24 sowie anschließend über die Verbindungsglieder 22 und 22 zu dem Stift 25 transportiert, um die Stifte 23, 24 und 25 zu schmieren.
Das zu der zweiten Ölleitung 30 geführte Schmieröl wird durch die Zweigölleitung 31 zu dem kleinen Zwischenraum „MC2" zwischen der Innenwand des Haltelochs 20c des Kipparms 20 und der Außenfläche des Sternockens 27 geführt. Dadurch werden die gleitend einander kontaktierenden Abschnitte zwischen dem Halteloch 20c und dem Steuerarm 27 optimal mit Schmieröl geschmiert.
Nachdem die Schmierung in dem Zwischenraum „MC2" durchgeführt wurde, tritt das Schmieröl wie durch die Pfeile in 1 angegeben aus dem Zwischenraum „MC2" aus und fließt auf den Außenflächen der zwei zweiten Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 zu den Außenabschnitten der Stifte 24. Bei diesem Fluss wird wie in 2 gezeigt der Fluss des Schmieröls mit dem anderen Fluss des Schmieröls, das über die inneren und unteren Flächen der zweiten Armteile 20b und 20b geflossen ist, zusammengeführt, wobei der zusammengeführte Fluss des Schmieröls dann entsprechende Stifte 24 und 24 erreicht, um dieselben zu schmieren.
Aus 2 geht hervor, dass das Schmieröl nach dem Schmieren der entsprechenden Stifte 24 und 24 nach unten auf die Innenflächen der Verbindungsglieder 22 und 22 fließt und die unteren Stifte 25 und 25 erreicht, um dieselben zu schmieren. Weil zweite Armteile 20b und 20b des Kipparms 20, die schwenkbar durch die Stifte 24 und 24 gehalten werden, über den Stiften 25 und 25 angeordnet sind, erfolgt der Fluss des Schmieröls zu den Stiften 25 und 25 problemlos.
Die gleitend einander kontaktierenden Abschnitte der Stifte 24 und 25 werden also ausreichend durch das Schmieröl geschmiert. Die ausreichende Schmierung ermöglicht eine reibungslose Bewegung der Bewegungsteile des Ventilbetätigungsmechanismus 100 ohne einen Verschleiß der Teile.
Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, fließt das Schmieröl nach dem Schmieren der Stifte 25 auf die axial gegenüberliegenden Außenflächen der Schwenknocken 5 und 5 sowie auf die Nockenflächen 5b und 5b der entsprechenden Nockennasenteile 5c und 5c. Dort wird der Fluss der Schmieröls mit dem anderen Fluss des Schmieröls, das durch die vibrierenden Federhalterungen 9 und 9 und Ventilfedern 10 und 10 geschleudert wurde, zusammengeführt. Der zusammengeführte Fluss des Schmieröls fließt dann zu dem Zwischenraum 6a zwischen der Nockenfläche 5b jedes Schwenknockens 5 und dem entsprechenden Schwenkarm 6 sowie zu dem Zwischenraum zwischen der konischen Vertiefung 6b jedes Schwenkarms 6 und dem kuppelförmigen Kopf 16a des entsprechenden Schwenkglieds 11, um die einander kontaktierenden Bereiche der Bewegungsteile zu schmieren.
Während des Motorbetriebs wird außerdem der Zwischenraum zwischen der konischen Vertiefung 6b jedes Schwenkarms 6 und dem kuppelförmigen Kopf 16a des entsprechenden Schwenkglieds 11 über die Ölleitung 16b (siehe 8 und 9A) mit Schmieröl aus der Reservoirkammer 18 versorgt. Aufgrund einer sogenannten doppelten Ölzuführfunktion an dem Zwischenraum werden die gleitend einander kontaktierenden Flächen der konischen Vertiefung 6b und des kuppelförmigen Kopfs 16a ausreichend mit dem Öl geschmiert.
Wie in 1 und 3 gezeigt, fließt das Schmieröl aus dem kleinen Zwischenraum „MC2" auf die axial gegenüberliegenden Außenflächen des ersten Armteils 20a des Kipparms 20 und dann auf die axial gegenüberliegenden Endteile des Stifts 23, um dieselben zu schmieren.
Wie zuvor genannt und wie in 4 gezeigt, sind die unteren Flächen des ersten und zweiten Armteils 20a und 20b des Kipparms 20 konkav gekrümmt. Diese konkave Krümmung ist effektiv, um das Schmieröl aufzunehmen, das durch den Antriebsnocken 4 verspritzt wurde, wobei die konkave Krümmung außerdem einen problemlosen Fluss des Öls zu den Stiften 23 und 24 ermöglicht.
In der Ausführungsform 100 ist jeder Schwenknocken 5 über eine Kappe 5d und Schrauben 50 und 50 lösbar mit der Antriebswelle 3 verbunden. Dieser lösbare Aufbau des Schwenknockens 5 vereinfacht die Fixierung des Schwenknockens 5 an der Antriebswelle 3, auch wenn die Antriebswelle 3 wegen des Antriebsnockens 4 einen komplexen Aufbau aufweist. Die einstückige Ausbildung des Antriebsnockens 4 auf der Antriebswelle 3 bringt nicht nur eine Reduktion in der Anzahl der Teile für den Ventilbetätigungsmechanismus 100, sondern auch eine größere mechanische Stärke der Antriebswelle 3 mit sich. Dadurch können die Kosten für den Ventilbetätigungsmechanismus reduziert werden und kann eine Unregelmäßigkeit beim Ventilhub der Einlassventile 2 und 2 unterdrückt oder zumindest minimiert werden.
Wie in 1 und 2 gezeigt, sind in dieser Ausführungsform 100 nicht nur zwei zweite Armteile 20b und 20b des Kipparms 20, sondern auch zwei Schwenknocken 5 und 5 symmetrisch in Bezug auf den Verbindungsarm 21 angeordnet. Diese symmetrische Anordnung ermöglicht eine feinsynchrone Schwenkbewegung von zwei Schwenknocken 5 und 5 bei einer Schwenkbewegung des Verbindungsarms 21. Das heißt, die zwei Schwenknocken 5 und 5 können eine ausgeglichene Schwenkbewegung durchführen, sodass eine unerwünschte Ungleichmäßigkeit der Öffnungs-/Schließbetätigung der Einlassventile 2 und 2 unterdrückt oder zumindest minimiert werden kann.
Zwischen jedem Schwenknocken 5 und dem entsprechenden Schwenkarm 6 ist eine Rolle 12 angeordnet. Die Drehung der Rolle 12 nach vorne und nach hinten wird durch die Schwenkbewegung des Schwenknockens 5 veranlasst und kann effektiv die Reibung reduzieren, die in der Einheit aus dem Schwenknocken 5, dem Schwenkarm 6 und der Rolle 12 erzeugt werden würde. Bei der nach vorne und nach hinten gerichteten Drehung der Rolle 12 wird das Schmieröl auf der Rolle 12 effektiv zu einer Seite geschleudert, an der sich ein Ende des Schwenkarms 6 zu dem entsprechenden Schwenkglied 11 (siehe 4) erstreckt, sowie zu der anderen Seite, wo sich das andere Ende des Schwenkarms 6 zu der entsprechenden Ventilspindel 2a erstreckt. Durch diese Ölzufuhr kann die Schmierung der Teile auf beiden Seiten optimal durchgeführt werden.
Wie aus 7D hervorgeht, weist jede Rolle 12 ein zylindrisches Loch auf, dessen beide Enden mit entsprechenden Kugellageraufbauten ausgestattet sind. Das zylindrische Loch kann also als vorübergehendes Ölreservoir dienen, das einen Teil des Schmieröls während des Ruhens des Motors speichern kann. Wenn dann der Motor gestartet wird, kann das Schmieröl in dem Loch jeder Rolle 12 zu nahen Teilen in der Umgebung der Rolle 12 wie zum Beispiel auf die oberen Flächen der Federhalterungen 9 (siehe 2) geschleudert werden. Also auch direkt nach dem Motorstart, wenn keine ausreichende Menge von Schmieröl durch die Ölpumpe zugeführt wird, können die umgebenden Teile ausreichend durch das Schmieröl aus den zylindrischen Löchern der Rollen 12 und 12 geschmiert werden.
Wie weiterhin in 4, 7A und 7B gezeigt, ist das rechteckige Loch 6c jedes Schwenkarms 6, in dem die Rolle 12 drehbar gehalten wird, ein sich vertikal erstreckendes Durchgangsloch. Während des Motorbetriebs kann also das Schmieröl auf der oberen Fläche des Schwenkarms 6 einfach durch das Loch 6c nach unten fließen und auf die entsprechende Federhalterung 9 fallen (siehe 4). Aufgrund der Vibration der Federhalterung 9 wird das Schmieröl von der Oberfläche der Federhalterung 9 zu den umgebenden Bewegungsteilen geschleudert. Ein Teil des geschleuderten Schmieröls wird natürlich zurück zu dem rechteckigen Loch 6c geführt, sodass auch die Rolle 12 geschmiert wird.
Wie zuvor genannt und in 1, 9A und 10A gezeigt, kann wenigstens ein Teil des kleinen Zwischenraums „MC", der während des Motorbetriebs zwischen der Innenwand der kreisrunden Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 und der Außenfläche 4a des Antriebsnockens 4 erzeugt wird, näher an den Einlassventilen 2 und 2 als der Kontaktpunkt zwischen dem Schwenknocken 5 und der Rolle 12 des Schwenkarms 6 positioniert werden. Dadurch kann das axial aus dem kleinen Zwischenraum „MC" fließende Schmieröl direkt zu den Schwenknocken 5 und 5 und den Schwenkarmen 6 und 6 geführt werden. Die einander kontaktierenden Bereiche dieser Teile können also ausreichend mit Schmieröl versorgt werden.
Weiterhin sind in der Ausführungsform 100 die zwei zweiten Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 und die zwei Schwenknocken 5 und 5 symmetrisch in Bezug auf den Verbindungsarm 21 angeordnet, sodass diese Teile 20b, 20b, 5 und 5 synchron betätigt werden können. Dadurch wird ein stabiler Betrieb der Teile erhalten. Also auch bei einer Niederhub-Steuerung, die zu Unregelmäßigkeiten neigt, kann eine Unregelmäßigkeit des Ventilhubs der Einlassventile 2 und 2 unterdrückt oder zumindest minimiert werden.
Der Ventilhub-Steuermechanismus 8 wird betrieben, um den Ventilhubgrad der Einlassventile 2 und 2 kontinuierlich zu variieren. Diese Operation wird aufgrund der symmetrischen Anordnung der zweiten Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 und der Schwenknocken 5 und 5 sichergestellt. Es wird stets also eine stabile Hubsteuerung in jedem Hubsteuermodus, d. h. im Niederhub-, Hochhub- und Mittelhub-Steuermodus, vorgesehen. Weiterhin kann auch bei einem Niedrigsthub-Steuermodus eine Unregelmäßigkeit im Hub der Einlassventile 2 und 2 unterdrückt oder zumindest minimiert werden.
Die Steuerwelle 26 des Ventilhub-Steuermechanismus 8 wird drehbar an dem Zylinderkopf 1 durch Lagerglieder gehalten, die mit bestimmten Abständen angeordnet sind. Das heißt, die Steuerwelle 26 wird stabil durch die Lagerglieder gehalten, sodass eine unerwünschte Schrägstellung der Steuerwelle 26 relativ zu dem Zylinderkopf 1 unterdrückt oder zumindest minimiert werden kann. Dadurch kann auch eine Schrägstellung des Kipparms 20 und des Verbindungsarms 21 unterdrückt oder zumindest minimiert werden. Die Ventilhubsteuerung kann also stabil erfolgen.
Im Folgenden werden Ventilbetätigungsmechanismen gemäß einer zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Ausführungsform 200, 300, 400, 500 und 600 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Weil die Ventilbetätigungsmechanismen der zweiten bis sechsten Ausführungsform 200 bis 600 einen ähnlichen Aufbau aufweisen wie der Ventilbetätigungsmechanismus 100 der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform werden hier nur diejenigen Teile oder Bereiche beschrieben, die sich gegenüber der ersten Ausführungsform unterscheiden.
12 und 13 zeigen einen Ventilbetätigungsmechanismus 200 eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie am besten in 12 zu erkennen, sind in dieser zweiten Ausführungsform 200 ein Armteil 21b des Verbindungsarms 21 und der erste Armteil 20a des Kipparms 20 über eine sogenannte Schwenkstruktur verbunden, Das heißt, der Armteil 21b ist mit einem halbkugelförmigen Kopf 32 ausgebildet, der gleitend in einer halbkugelförmigen Vertiefung 33 in dem ersten Armteil 20a des Kipparms 20 aufgenommen ist.
Weiterhin wird eine Rückstellfeder 35 zwischen dem ersten Armteil 20a und einem Kippdeckel 34 komprimiert, sodass der Kipparm 20 zu einer Drehung im Uhrzeigersinn von 12 vorgespannt ist, d. h. in einer Richtung, in der die halbkugelförmige Vertiefung 33 des Kipparms 20 gegen den halbkugelförmigen Kopf 32 des Verbindungsarms 21 drückt.
Durch die vorstehend beschriebene Schwenkstruktur wird eine Fehlausrichtung zwischen dem Verbindungsarm 21 und dem Kipparm 20 ausreichend absorbiert, sodass eine stark verbesserte Kraftübertragung von dem Verbindungsarm 21 zu dem Kipparm 20 zu erwarten ist. Die Vorspannung des ersten Armteils 20a des Kipparms 20 zu dem kugelförmigen Kopf 32 des Verbindungsarms 21 durch die Rückstellfeder 35 bringt eine verbesserte Verfolgungsbewegung des Kipparms 20 mit sich, insbesondere wenn der Armteil 21b des Verbindungsarms 21 eine niedrigere Position einnimmt.
Weil der Ventilbetätigungsmechanismus 200 der zweiten Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau wie der Ventilbetätigungsmechanismus 100 der ersten Ausführungsform aufweist, kann eine zufriedenstellende Schmierung für die Teile vorgesehen werden.
14 zeigt einen Ventilbetätigungsmechanismus 300 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Aus einem Vergleich zwischen 14 und 4 geht hervor, dass in dieser dritten Ausführungsform 300 die Anordnung der Einheit aus dem Bewegungsübertragungsmechanismus 7 und dem Ventilhub-Steuermechanismus 8 relativ zu den Schwenkarmen 6 und 6 der Anordnung in der ersten Ausführungsform 100 entgegengesetzt ist.
In der dritten Ausführungsform 300 ist der Nockennasenteil 5c jedes Schwenknockens 5 in der Nähe des Schwenkglieds 11 positioniert, und der Verbindungsarm 21 ist in der Nähe der Ventilspindeln 2a und 2a der entsprechenden Einlassventile 2 und 2 positioniert. Wegen der benachbarten Anordnung der Teile wird das Schmieröl aus dem kleinen Zwischenraum „MC" zwischen dem Verbindungsarm 21 und dem Antriebsnocken 4 einfach zu den Federhalterungen 9 und 9 sowie zu den Ventilfedern 10 und 10 geschleudert, um dieselben zu schmieren. Weiterhin fällt das entlang der Nockenflächen 5b und 5b fließende Schmieröl auf die Schwenknocken 6 und 6 in der Nähe der Schwenkglieder 11 und 11.
15 und 16 zeigen einen Ventilbetätigungsmechanismus 400 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 15 gezeigt, werden in dieser vierten Ausführungsform 400 die Schwenknocken 5 und 5 durch eine Haltewelle 36 und nicht durch die Antriebswelle 3 gehalten. Die Haltewelle 36 wird fest durch Standglieder (nicht gezeigt) gehalten, mit denen Lagerglieder (nicht gezeigt) für die Steuerwelle 26 verbunden sind. Die Standglieder sind an dem Zylinderkopf 1 befestigt. Die Antriebswelle 3 wird drehbar durch die Lagerglieder gehalten, die an dem Zylinderkopf 1 angeordnet sind.
Aus 16 geht hervor, dass wie in der ersten Ausführungsform 100 die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 etwas größer als die Dicke „W1" des Antriebsnockens 4 und etwas größer als die Distanz „D1" zwischen den benachbarten Federhalterungen 9 und 9 sowie größer als die Distanz „D2" zwischen den benachbarten Ventilfedern 10 und 10 ist. Das durch die dimensionalen Beziehungen zwischen W, W1, D1 und D2 ermöglichte vorteilhafte Zuführen von Schmieröl wird also in der vierten Ausführungsform 400 ebenso wie in der ersten Ausführungsform 100 erhalten.
In der vierten Ausführungsform 400 werden die Schwenknocken 5 und 5 durch die Haltewelle 36 und nicht durch die Antriebswelle 3 gehalten. Deshalb weist der Ventilbetätigungsmechanismus dieser Ausführungsform einen größeren Freiheitsgrad für die Anordnung der Teile auf.
17 und 18 zeigen einen Ventilbetätigungsmechanismus 500 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Ventilbetätigungsmechanismus 500 der fünften Ausführungsform ist im wesentlichen derselbe wie in vierten Ausführungsform, mit Ausnahme der im Folgenden erläuterten Unterschiede.
In der Ausführungsform 500 werden wie in der vierten Ausführungsform 400 die Schwenknocken 5 und 5 durch die Haltewelle 36 und nicht durch die Antriebswelle 3 gehalten.
In der Ausführungsform 500 wird allerdings ein an der Antriebswelle befestigter tropfenförmiger Nocken 37 anstelle des in der ersten Ausführungsform 100 verwendeten Antriebsnocken 4 verwendet.
Wie in 17 gezeigt, ist also ein Nockennasenteil 37a des Nockens 37 in Kontakt mit einer Rolle 38, die drehbar mit einem ersten Armteil 20a des Kipparms 20 verbunden ist. Ein Kugellager 38a wird für die drehbare Verbindung der Rolle 38 mit dem ersten Armteil 20a des Kipparms 20 verwendet. Durch das Bezugszeichen 39 ist eine Zweigölleitung angegeben, die sich in einem kreisförmigen Basisteil des Nockens 37 und in der Antriebswelle 3 erstreckt und mit der ersten Ölleitung 28 der Antriebswelle 3 verbunden ist.
Wie in der zweiten Ausführungsform 200 wird eine Rückstellfeder 40 zwischen dem ersten Armteil 20a des Kipparms 20 und dem Kippdeckel 34 komprimiert, sodass der Kipparm 20 zu einer Drehung im Uhrzeigersinn in 17 vorgespannt wird, d. h. in einer Richtung, in der die Rolle 38 gegen den Nocken 37 gedrückt wird.
Wie in 18 gezeigt, ist in dieser fünften Ausführungsform 500 die Dicke „W1" des tropfenförmigen Nockens 37 etwas größer als die Distanz „D1" zwischen den benachbarten Federhalterungen 9 und 9 und größer als die Distanz „D2" zwischen den benachbarten Ventilfedern 10 und 10.
Wie in 17 gezeigt, wird bei einer Drehung der Antriebswelle 3 auch der damit verbundene Nocken 37 gedreht. Bei einer Drehung des Nockens 37 wird die Rolle 38 des Kipparms 20 durch den Nockennassenteil 37a des Nockens 37 gedrückt und dann durch die Rückstellfeder 40 nach unten gedrückt, sodass der Kipparm 20 kontinuierlich um den Steuernocken 27 gekippt wird. Wenn der erste Armteil 20a des Kipparms 20 wie in der ersten Ausführungsform 100 durch den Nockennasenteil 37a des Nockens 37 über die Rolle 38 gehoben wird, werden die zwei zweiten Armteile 20b und 20b des Kipparms 20 gesenkt, sodass die Einlassventile 2 und 2 über die Verbindungsglieder 22 und 22, die Schwenknocken 5 und 5 und die Schwenkarme 6 und 6 zu ihrer Öffnungsbewegung gegen die Vorspannkraft der Ventilfedern 10 und 10 veranlasst werden.
Bei der Drehung des Nockens 37 wird das Schmieröl in der ersten Ölleitung 28 aufgrund einer auf das Öl wirkenden Zentrifugalkraft aus der Zweigölleitung 39 nach außen geschleudert. Dadurch werden umgebende Teile wie etwa die Federhalterungen 9 und 9, die Ventilfedern 10 und 10, der Kipparm 20, die Verbindungsglieder 22 und 22 und die Schwenknocken 5 und 5 ausreichend mit Schmieröl versorgt und dadurch optimal geschmiert. Weiterhin sorgt die dimensionale Beziehung zwischen W1, D1 und D2 (siehe 18) für eine optimale Schmierung der Federhalterungen 9 und 9 und der Ventilfedern 10 und 10.
In dieser fünften Ausführungsform 500 wird im Vergleich zu der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform 100, 200, 300 und 400 ein einfacher Aufbau verwendet, um die Drehbewegung der Antriebswelle 3 zu der Schwenkbewegung des Kipparms 20 umzusetzen. Dadurch können in der fünften Ausführungsform 500 die Kosten reduziert werden und kann der Freiheitsgrad für die Anordnung der Teile vergrößert werden.
19 und 20 zeigen einen Ventilbetätigungsmechanismus 600 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Ventilbetätigungsmechanismus 600 ist im wesentlichen identisch wie in der vierten Ausführungsform 400, mit Ausnahme der im Folgenden erläuterten Unterschiede.
Wie in 19 gezeigt, werden in dieser sechsten Ausführungsform 600 Ventilheber 41 und 41 anstelle der Schwenkarme 6 und 6 verwendet.
Jeder Ventilheben 41 umfasst ein zylindrisches Gehäuse mit einem Kopf 41a, der gleitend in einem zylindrischen Loch 1c in dem Zylinderkopf 1 aufgenommen ist. Der Kopf 41a weist einen nach unten gerichteten Vorsprung 41b auf, gegen den das obere Ende der Ventilstufe 2a stößt. Der Kopf 41a ist mit einer Ölöffnung 41c versehen.
Wie in 20 gezeigt, ist die Dicke „W" des größeren ringförmigen Teils 21a des Verbindungsarms 21 etwas größer als die Dicke „W1" des Antriebsnockens 4 und größer als die Distanz „D3" zwischen zwei Ventilhebern 41 und 41.
Wie in 19 gezeigt, wird während des Betriebs das Schmieröl in der ersten Ölleitung 28 der Antriebswelle 3 durch die Zweigölleitung 29 zu dem kleinen Zwischenraum „MC" zwischen dem Antriebsnocken 4 und dem Verbindungsarm 21 geführt, wobei das Schmieröl in dem Zwischenraum „MC" dann aufgrund der Drehung des Antriebsnockens 4 in der kreisförmigen Öffnung 21c des Verbindungsarms 21 nach außen geschleudert wird. Auf diese Weise werden die Köpfe 41a und 41a des Ventilheber 41 und 41 mit einer ausreichenden Menge von Schmieröl versorgt. Das Öl fließt dann auf jeden Kopf 41a und tritt in einen kleinen Zwischenraum „S" ein, der zwischen einer Innenwand des zylindrischen Lochs 1c des Zylinderkopfs 1 und einer zylindrischen Außenwand des Hebers 41 definiert ist, um eine Schmierung in dem Zwischenraum „S" vorzusehen. Das Schmieröl auf dem Kopf 41a jedes Ventilhebers 41 tropft von der Ölöffnung 41c auf die Federhalterung 9 und die Ventilfeder 10. Mit dem zu diesen Teilen 9 und 10 geführtem Öl werden das obere Ende der Ventilspindel 2a und der nach unten gerichtete Vorsprung 41b des Kopfs 41a während ihrer hin und her verlaufenden Bewegung geschmiert.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung 2004-39431 vom 17. Februar 2004 ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Es können verschiedene Modifikationen und Variationen an den Ausführungsformen durch den Fachmann vor dem Hintergrund der vorstehenden Beschreibung vorgenommen werden.

Claims

Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Antriebsnocken (4), der exzentrisch mit einer Antriebswelle (3) gedreht werden kann, einem Verbindungsarm (21) mit einer kreisrunden Öffnung (21c), in welcher der Antriebsnocken (4) drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens (4) um eine Achse der Antriebswelle (3) eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms (21) erzeugt, einem Paar von Schwenknocken (5), die schwenkbar auf der Antriebswelle (3) auf beiden Seiten des Antriebsnockens (4) angeordnet sind, wobei die Schwenknocken (5) über einen Bewegungsübertragungsmechanismus (7) mit dem Verbindungsarm (21) verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm (21) der Schwenkbewegung unterworfen wird, einem Paar von Schwenkarmen (6), die jeweils durch die Schwenknocken (5) betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen (2) auszuführen, einem Paar von Federhalterungen (9), die jeweils an dem Paar von Motorventilen (2) vorgesehen sind, einem Paar von Ventilfedern (10), die jeweils in den Federhalterungen (9) gehalten werden und die Motorventile (2) in einer Schließrichtung vorspannen, und einer Ölleitung (29) in dem Antriebsnocken (3), wobei sich ein Ende der Ölleitung (29) zu einer Ölzufuhrleitung (28) in der Antriebswelle (3) öffnet und sich das andere Ende zu einem kleinen Zwischenraum (MC) zwischen einer zylindrischen Außenfläche (4a) des Antriebsnockens (4) und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung (21c) des Verbindungsarms (21) öffnet.
Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Antriebsnocken (4), der exzentrisch mit einer Antriebswelle (3) gedreht werden kann, einem Verbindungsarm (21) mit einer kreisrunden Öffnung (21c), in welcher der Antriebsnocken (4) drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens (4) um eine Achse der Antriebswelle (3) eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms (21) erzeugt, einem Paar von Schwenknocken (5), die schwenkbar auf der Antriebswelle (3) auf beiden Seiten des Antriebsnockens (4) angeordnet sind, wobei die Schwenknocken (5) mit dem Verbindungsarm (21) verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm (21) der Schwenkbewegung unterworfen wird, einem Paar von Schwenkarmen (6), die jeweils durch die Schwenknocken (5) betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen (2) auszuführen, einem Paar von Federhalterungen (9), die jeweils an dem Paar von Motorventilen (2) vorgesehen sind, einem Paar von Ventilfedern (10), die jeweils in den Federhalterungen (9) gehalten werden und die Motorventile (2) in einer Schließrichtung vorspannen, und einer Schmieröl-Zuführanordnung, die umfasst: einen kleinen Zwischenraum (MC) zwischen einer zylindrischen Außenfläche (4a) des Antriebsnockens (4) und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung (21c) des Verbindungsarms (21), und Ölspeicherräume, die axial an beiden Enden des kleinen Zwischenraums (MC) vorgesehen sind, wobei die Halteräume über den Federhalterungen (9) und den Ventilfedern (10) positioniert sind, sodass während des Motorbetriebs das Schmieröl in den Ölspeicherräumen aufgrund der auf das Schmieröl wirkenden Schwerkraft auf die Federhalterungen (9) und die Ventilfedern (10) fallen kann.
Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Antriebsnocken (4), der exzentrisch mit einer Antriebswelle (3) gedreht werden kann, einem Verbindungsarm (21) mit einer kreisrunden Öffnung (21c), in welcher der Antriebsnocken (4) drehbar aufgenommen ist, sodass die Drehung des Antriebsnockens (4) um eine Achse der Antriebswelle (3) eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms (21) erzeugt, einem Paar von Schwenknocken (5), die schwenkbar auf der Antriebswelle (3) auf beiden Seiten des Antriebsnockens (4) angeordnet sind, wobei die Schwenknocken (5) mit dem Verbindungsarm (21) verbunden sind und geschwenkt werden, wenn der Verbindungsarm (21) der Schwenkbewegung unterworfen wird, einem Paar von Schwenkarmen (6), die jeweils durch die Schwenknocken (5) betätigt werden, um eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen (2) auszuführen, einem Paar von Federhalterungen (9), die jeweils an dem Paar von Motorventilen (2) vorgesehen sind, einem Paar von Ventilfedern (10), die jeweils in den Federhalterungen (9) gehalten werden und die Motorventile (2) in einer Schließrichtung vorspannen, und einer Schmieröl-Zuführanordnung, die umfasst: einen kleinen Zwischenraum (MC) zwischen einer zylindrischen Außenfläche (4a) des Antriebsnockens (4) und einer zylindrischen Innenfläche der kreisförmigen Öffnung (21c) des Verbindungsarms (21), Ölspeicherräume, die axial an beiden Enden des kleinen Zwischenraums vorgesehen sind, um vorübergehend ein aus dem kleinen Zwischenraum austretendes Schmieröl zu speichern, und eine Ölschleudereinrichtung, die das Schmieröl in dem Ölspeicherräumen zu bestimmen Teilen der Federhalterungen (9) und der Ventilfedern (10) schleudert, wobei die bestimmten Teile jeweils obere Flächen der Federhalterungen (9) und der Ventilfedern (10) in Bezug auf die Wirkungsrichtung der Schwerkraft sind.
Ventilbetätigungsmechanismus für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Antriebsnocken (4), der exzentrisch mit einer Antriebswelle (3) gedreht werden kann, wobei der Antriebsnocken (4) eine zylindrische Außenfläche (4a) aufweist, auf die ein Schmieröl aufgetragen wird, einem Paar von Schwenknocken (5), um schwenkend eine Öffnungs-/Schließbetätigung für ein Paar von Motorventilen (2) auszuführen, einen Bewegungsübertragungsmechanismus (7), der eine Drehbewegung des Antriebsnockens (4) zu einer Schwenkbewegung des Paars von Schwenknocken (5) umsetzt, und ein Schmieröl-Aufnahmeglied, das zusammen mit den Motorventilen (2) bewegt werden kann, wobei wenigstens ein Teil des Schmieröl-Aufnahmeglieds in einer projizierten Breite des Antriebsnockens (4) angeordnet ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Verbindungsarms (21) größer als die Distanz zwischen den Federhalterungen (9) oder die Distanz zwischen den Ventilfedern (10) ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsarm (21) oberhalb der Federhalterungen (9) in der Richtung der Schwerkraft positioniert ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenknocken (5) symmetrisch in Bezug auf den Antriebsnocken (4) angeordnet sind.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schwenkarme (6) einen Drehpunkt aufweist, der durch einen Ventilspielausgleicher gehalten wird.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilspielausgleicher vom hydraulischen Typ ist, wobei ein gesteuerter hydraulischer Druck auf den Drehpunkt des Schwenkarms (6) ausgeübt wird.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schwenkarme (6) eine Rolle (12) aufweist, die drehbar mit dem Schwenkarm (6) verbunden ist und einen entsprechenden Schwenknocken (5) kontaktiert.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (12) drehbar durch eine Welle (12a) in einem Durchgangsloch (6c) in dem Schwenkarm (6) gehalten wird, wobei sich das Durchgangsloch (6c) im wesentlichen vertikal erstreckt.
Ventilbestätigungsmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das die Rolle (12) an axial gegenüberliegenden Enden entsprechenden Kugellagern ausgestattet ist, über welche die Rolle (12) durch die Welle (12a) gehalten wird.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Antriebsnockens (4) wenigstens ein Teil des kleinen Zwischenraums (MC) näher an den Motorventilen (2) positioniert werden kann als ein Kontaktpunkt zwischen jedem Schwenknocken (5) und dem entsprechenden Schwenkarm (6).
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübertragungsmechanismus (7) mit einem Ventilhub-Steuermechanismus (8) verbunden ist, der den Hubgrad des Motorventils (2) in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Motors variiert.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub-Steuermechanismus (8) derart beschaffen ist, dass er den Hubgrad jedes Motorventils (2) in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung des Motors variiert.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub-Steuermechanismus (8) derart beschaffen ist, dass der Hubgrad jedes Motorventils (2) auch dann fein gesteuert werden kann, wenn der Hubgrad sehr klein ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub-Steuermechanismus (8) derart beschaffen ist, dass der Hubgrad jedes Motorventils (2) auch dann fein gesteuert werden kann, wenn der Hubgrad im wesentlichen gleich null ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübersetzungsmechanismus (7) umfasst: den Verbindungsarm (21), einen Kipparm (20), der schwenkbar durch eine Steuerwelle (26) gehalten wird, wobei der Kipparm (20) schwenkbar mit dem Verbindungsarm (21) verbunden ist, und ein Paar von Verbindungsgliedern (22), durch die der Kipparm (20) und das Paar von Schwenknocken (5) miteinander verbunden werden, wobei der Kipparm (20) einen ersten Armteil (20a), der schwenkbar mit dem Verbindungsarm (21) verbunden ist, sowie einen gegabelten zweiten Armteil (20b) umfasst, der schwenkbar mit den Verbindungsgliedern (22) verbunden ist, sodass wenn der Verbindungsarm (21) der Schwenkbewegung unterworfen wird, die Bewegung über die ersten und zweiten Armteile (20a, 20b) des Kipparms (20) und die Verbindungsglieder (22) auf die Schwenknocken (5) übertragen wird, um dieselben zu schwenken.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsübertragungsmechanismus (7) mit einem Ventilhub-Steuermechanismus (8) verbunden ist, wobei der Ventilhub-Steuermechanismus (8) umfasst: die Steuerwelle (26), wobei die Winkelposition der Steuerwelle (26) in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Motors variiert wird, und ein Steuernocken (27), der fest und exzentrisch an der Steuerwelle (26) montiert ist, wobei der Steuernocken (27) drehbar in einem Halteloch (20c) aufgenommen ist, das in einem mittleren Teil des Kipparms (20) ausgebildet ist. wobei wenn der Steuernocken (27) aufgrund der Drehung der Steuerwelle (26) seine Position verändert, ein Schwenkmodus des Kipparms (20) geändert wird, um den Hubgrad jedes Motorventils (2) zu variieren.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsarm (21), der erste Armteil (20a) des Kipparms (20), der gegabelte zweite Armteil (20b) des Kipparms (20), die Verbindungsglieder (22) und die Schwenknocken (5) schwenkbar über einen Verbindungsmechanismus miteinander verbunden sind.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsnocken (4) einstückig mit der Antriebswelle (3) ausgebildet ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmieröl-Aufnahmeglied ein Ventilheber mit einer oberen Fläche ist, die während des Betriebs durch einen der Schwenknocken (5) kontaktiert wird.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmieröl-Aufnahmeglied eine Federhalterung (9) ist, die eine Ventilfeder (10) eines Motorventils (2) hält.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch ein Paar von Schwenkarmen (6), die jeweils durch die Schwenknocken (5) betätigt werden, um die Öffnungs-/Schließoperation für das Paar von Motorventilen (2) durchzuführen, wobei zwischen den Schwenkarmen (6) der Antriebsnocken (4) angeordnet sind.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch: einen Verbindungsarm (21) mit einer kreisrunden Öffnung (21c), in welcher der Antriebsnocken (4) drehbar aufgenommen ist, sodass eine Drehung des Antriebsnockens (4) um eine Achse der Antriebswelle (3) eine Schwenkbewegung des Verbindungsarms (21) erzeugt, und einen Verbindungsmechanismus, über den der Verbindungsarm (21) und die Schwenknocken (5) verbunden werden, sodass die Schwenkbewegung des Verbindungsarms (21) eine Schwenkbewegung der Schwenknocken (5) erzeugt.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Verbindungsarms (21) größer als die Dicke des Antriebsnockens (4) ist.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsnocken (4) drehbar durch eine Haltewelle (36) gehalten wird, die sich von der Antriebswelle (3) unterscheidet.
Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Schmieröl-Aufnahmeglieds in einer projizierten Breite des Antriebsnockens (4) angeordnet ist.