DE102006026693B4

DE102006026693B4 - Variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102006026693B4
Application number: DE102006026693A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Murata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP4225294B2; CN1877090A; JP2006342740A; US7284515B2; US20070062473A1; CN100443697C; DE102006026693A1

Abstract

Variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
eine Nockenwelle (10), die an einem Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnet ist;
eine Nocke (15), die in der Nockenwelle (10) gebildet ist;
eine Schwenknocke (45), die am Verbrennungsmotor (100) schwenkbar angeordnet ist und eine Nockenfläche (49) hat, die ein Einlassventil (5) oder ein Auslassventil (6) ansteuert;
einen Übertragungshebel (35), der zwischen der Schwenknocke (45) und der Nocke (15) eingefügt ist und der eine Verschiebung der Nocke (15) zur Schwenknocke (45) überträgt;
eine Steuerwelle (11), die am Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnet ist, den Übertragungshebel (35) schwenkbar lagert, ermöglicht, dass eine Position, an der der Übertragungshebel (35) mit der Nocke (15) in Kontakt kommt, durch die Drehverschiebung änderbar ist, und ermöglicht, dass die Ventilkennwerte des Einlassventils (5) oder Auslassventils (6) durch die Positionsänderung steuerbar sind, und
einen Steuerhebel (72), der von der Steuerwelle (11) gelagert wird, wobei der...

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die die Phase eines Einlassventils oder Auslassventils variiert und einen Verbrennungsmotor mit dieser Vorrichtung.
Zahlreiche in Kraftfahrzeugen eingebaute Hubkolbenmotoren weisen eine variable Ventilvorrichtung zum Ändern der Phasen eines Einlassventils und Auslassventils auf, was durch Maßnahmen zur Senkung der Motorabgasemissionen, des Kraftstoffverbrauchs u. ä. begründet ist.
Viele solcher variablen Ventilvorrichtungen nutzen einen Aufbau, bei dem die Phase einer auf einer Nockenwelle gebildeten Nocke durch eine oszillierende bzw. Schwenknocke ersetzt ist, bei der eine Grundkreiszone und eine Hubzone Bereiche abdecken. Speziell kommt ein Aufbau zum Einsatz, bei dem ein Schwenkbereich der Schwenknocke geändert wird, wodurch eine Ventilöffnungsdauer und ein Ventilhubbetrag des Einlassventils und Auslassventils, die über einen Kipphebel angesteuert werden, kontinuierlich variiert werden.
Zur Pumpverlustverbesserung ist ein Aufbau in der JP 2003-239712 A vorgeschlagen, bei dem ein Übertragungshebel zwischen einer Nocke und einer Schwenknocke eingefügt und der Übertragungshebel durch eine Steuerwelle schwenkbar gelagert ist. Insbesondere wird der Übertragungshebel durch die Drehverschiebung der Steuerwelle bewegt. Eine Kontaktposition des Übertragungshebels mit der Nocke wird durch Bewegen des Übertragungshebels geändert. Durch Ändern der Kontaktposition des Übertragungshebels mit der Nocke werden die Ventilkennwerte, d. h. Ventilöffnungsdauer, Ventilöffnungs-/-schließzeit und Ventilhub, kontinuierlich variiert.
Bei dieser Art von variabler Ventilvorrichtung soll eine variable Reaktion erfolgen, die für einen Fahrzeugbetriebszustand geeignet ist. Dies gilt insbesondere, wenn das Ventilhubvolumen von einem niedrigen Ventilhubvolumen zu einem hohen Ventilhubvolumen variiert wird, das größer als das niedrige Ventilhubvolumen ist, bei dem das Fahrzeug beschleunigt wird. Als Ergebnis reicht es aus, das Ventilhubvolumen entsprechend der Beschleunigung zu variieren. Umgekehrt soll aber in vielen Fällen, in denen das Ventilhubvolumen von einem hohen Ventilhubvolumen zu einem niedrigen Ventilhubvolumen variiert wird, eine schnelle Reaktion erfolgen.
Beispielsweise wird bei Motorbremsausübung auf ein Fahrzeug im hochtourigen Betrieb eine Drosselklappe geschlossen, während der hohe Ventilhub gewahrt bleibt, der durch den jeweiligen hochtourigen Betrieb in einem Motor eingestellt ist, der mit einer variablen Ventilvorrichtung ausgestattet ist. In einem solchen Fall werden Motorbremswirkungen durch Pumpverlust erzeugt. Dabei wird die Motordrehung infolge des Pumpverlusts verringert. Bei Aufhebung der Motorbremswirkungen soll der Ventilhub sofort von hoch zu niedrig variiert werden.
Zur Gewährleistung dieser Art von hoher Reaktion mit der variablen Ventilvorrichtung gemäß der JP 2003-239712 A muß ein Stellglied mit großer Leistung verwendet werden, das die Steuerwelle drehbar betätigt.
Allerdings ist das Stellglied mit großer Leistung groß. Damit steigt die Größe der variablen Ventilvorrichtung. Das Gewicht nimmt zu, und/oder der Energieverbrauch steigt in der Tendenz. Zudem kann die erhöhte Größe des Stellglieds zu solchen Problemen führen, dass der Motor schlechter in Fahrzeuge eingebaut werden kann oder das Motorgewicht erhöht ist.
Somit besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors und einen Verbrennungsmotor mit dieser variablen Ventilvorrichtung be reitzustellen, die nur eine kleine Steuerlast erfordert, wenn ein Ventilhub von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite geändert wird.
Diese Aufgabe kann mit den in den Ansprüchen 1 und 4 festgelegten Merkmalen gelöst werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ermöglicht die erfindungsgemäße variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors insbesondere einer Steuerwelle, von der hohen Ventilhubseite (Position zur Einstellung eines hohen Ventilhubs) zur niedrigen Ventilhubseite (Position zur Einstellung eines niedrigen Ventilhubs) leicht so zu drehen, dass eine Richtung einer Maximallast, die beim Ventilhub an einem Schwenkdrehpunkt eines Übertragungshebels auf die Steuerwelle erzeugt wird, und eine Drehrichtung beim Variieren der Steuerwelle von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite durch Drehverschiebung der Steuerwelle in der gleichen Richtung eingestellt werden.
Bei diesem Aufbau wird ein Drehmoment, das von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite verläuft, um die Achsmitte der Steuerwelle ausgeübt. Infolge dessen läßt sich die Steuerwelle leicht in die Richtung drehen, um die Änderung von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite zu vollführen, und nur eine kleine Steuerlast ist zum Variieren in der gleichen Richtung erforderlich.
Dadurch kann eine schnelle variable Reaktion gewährleistet sein, die beim Durchführen der variablen Steuerung von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite erforderlich ist. Es werden dafür die von der Maximallast, die beim Schwenken der Schwenknocke in Ventilöffnungsrichtung erzeugt wird, und die von der Maximallast, die beim Schwenken der Schwenknocke in Ventilschließrichtung erzeugt wird, verursachten Drehmomente verwendet, die von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite wirken. Folglich läßt sich die Steuerwelle von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite leicht drehen. Somit kann eine stabile, sehr variable Reaktion gewährleistet sein.
Als Ergebnis kann die variable Reaktion durch ein Stellglied mit kleiner Kapazität, verringertem Gewicht und kompakter Größe erreicht werden. Der Energieverbrauch der variablen Ventilvorrichtung läßt sich reduzieren, und zugleich kann ein Verbrennungsmotor besser in Fahrzeuge eingebaut werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Maximallast um die Achsmitte der Steuerwelle beim Schwenken einer Schwenknocke in Ventilöffnungsrichtung und in Ventilschließrichtung erzeugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Richtung der Maximallast im Hinblick auf die Steuerwelle, die beim Ventilhub am Schwenkdrehpunkt des Übertragungshebels erzeugt wird, und die Richtung beim Variieren der Steuerwelle von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite in der gleichen Richtung in einem Zustand eingestellt, in dem die Ventilkennwerte in einem mittleren Ventilhubgebiet zwischen einem ersten Hubzustand, der ein niedriger Ventilhub ist, und einem zweiten Hubzustand eingestellt werden, der ein hoher Ventilhub ist.
Bei diesem Aufbau wirkt ein Drehmoment, dessen Drehrichtung die gleiche wie die der Steuerwelle beim Variieren des Ventilkennwerts vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub ist, auf die Steuerwelle.
Erfindungsgemäß ist ein Verbrennungsmotor vorgesehen, der mehrere Zylinder aufweist, wobei ein Kipphebel, die Schwenknocke und der Übertragungshebel für jeden der Zylinder eingebaut und die Steuerwelle durch gemeinsame Wellenteile konfiguriert ist, die die Übertragungshebel mindestens zweier Zylinder jeweils schwenkbar lagern, damit die Steuerwelle leicht in der Richtung zur Änderung von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite drehen kann.
Bei diesem Aufbau ist neben den o. g. Wirkungen ein in jedem Zylinder erzeugtes Drehmoment auch in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor gewährleistet. Daher kann auch in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor die Steuerwelle in der Richtung von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite leicht drehen, und wie zuvor läßt sich die Reaktion von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite verbessern.
Weitere angestrebte Wirkungen und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt und gehen aus der Beschreibung teils hervor oder lassen sich durch praktische Umsetzung der Erfindung erfassen. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der im folgenden speziell angeführten Mittel und Kombinationen realisiert und erhalten werden.
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Anmeldung eingearbeitet und Teil von ihr sind, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden näheren Beschreibung der Ausführungsformen zur Erläuterung der Erfindungsgrundsätze. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf, an dem eine variable Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist;
2 eine Querschnittansicht der variablen Ventilvorrichtung und des Zylinderkopfs an der Linie A-A in 1;
3 eine Draufsicht auf die variable Ventilvorrichtung gemäß 2;
4 eine auseinandergezogene Perspektivansicht der variablen Ventilvorrichtung gemäß 2;
5 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem ein Kipphebel eine Grundkreiszone einer Nockenfläche bei der maximalen Ventilhubsteuerung der variablen Ventilvorrichtung gemäß 2 kontaktiert;
6 eine Querschnittansicht der variablen Ventilvorrichtung, die den Kipphebel zeigt, der die Grundkreiszone kontaktiert, und auch eine Ventilansteuerkraft und eine auf einen Übertragungshebel wirkende Kraft bei der maximalen Ventilhubsteuerung zeigt;
7 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem der Kipphebel die Grundkreiszone der Nockenfläche bei der minimalen Ventilhubsteuerung der variablen Ventilvorrichtung gemäß 2 kontaktiert;
8 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem der Kipphebel eine Hubzone der Nockenfläche bei der minimalen Ventilhubsteuerung der variablen Ventilvorrichtung gemäß 2 kontaktiert;
9 ein Diagramm von Leistungswerten der variablen Ventilvorrichtung gemäß 2;
10 eine Ansicht zur Erläuterung von Verhaltensweisen von Lasten, die auf einen Schwenkdrehpunkt eines Übertragungshebels im Betrieb mit niedrigem Ventilhub ausgeübt werden;
11 ein Diagramm zur Erläuterung von Verhaltensweisen von Lasten, die auf den Schwenkdrehpunkt des Übertragungshebels im Betrieb mit mittlerem Ventilhub ausgeübt werden;
12 ein Diagramm eines Drehmoments, das in einer Steuerwelle im Betrieb eines Vier-Zylinder-Motors mit niedrigem Ventilhub und niedriger Drehung ausgeübt wird;
13 ein Diagramm eines Drehmoments, das in der Steuerwelle im Betrieb eines Vier-Zylinder-Motors mit mittlerem Ventilhub und mittlerer Drehung ausgeübt wird;
14 eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf, an dem eine variable Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist; und
15 eine Querschnittansicht an der Linie B-B in 14, die die variable Ventilvorrichtung und den Zylinderkopf zeigt.
Anhand von 1 bis 3 wird der Zylinderkopf 1 erläutert. Auf einer Unterseite des Zylinderkopfs 1 sind jeweils Brennräume 2 von vier Zylindern 1a gebildet, die in einem Zylinderblock 1c hergestellt und in Reihe angeordnet sind. Zu beachten ist, dass nur ein Brennraum 2 in der Zeichnung dargestellt ist.
In den Brennräumen 2 sind z. B. je zwei Einlasskanäle 3 und Auslasskanäle 4 gebildet, d. h. ein Einlasskanalpaar 3 und ein Auslasskanalpaar 4. Ein Einlassventil 5, das den Einlasskanal 3 öffnet und schließt, und ein Auslassventil 6, das den Auslasskanal 4 öffnet und schließt, sind oben am Zylinderkopf 1 angebaut. Für das Einlassventil 5 und Auslassventil 6 kommt jeweils ein normalerweise geschlossenes hin- und hergehendes Ventil zum Einsatz, das durch eine Ventilfeder 7 in Schließrichtung vorgespannt ist. Zu beachten ist, dass ein Kolben 1b im Zylinder 1a hin- und hergehend untergebracht ist. Der Kolben 1b ist in 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt.
In 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 8 z. B. ein Ventilbetätigungssystem vom Typ mit einzelner obenliegender Nockenwelle (SOHC), das am Oberteil des Zylinderkopfs 1 angeordnet ist. Das Ventilbetätigungssystem 8 steuert das Einlassventil 5 und Auslassventil 6 an.
Die Bezugszahl 10 bezeichnet eine Nockenwelle, die in Längsrichtung des Zylinderkopfs 1 oben auf dem Brennraum 2 drehbar angeordnet ist. Die Bezugszahl 11 bezeichnet eine Kipphebelwelle auf der Einlassseite, die auf der Einlasskanalseite drehbar angeordnet ist, wobei die Nockenwelle 10 dazwischen eingefügt ist. Die Kipphebelwelle 11 dient auch als Steuerwelle dieser Anmeldung.
Die Bezugszahl 12 bezeichnet eine Kipphebelachse auf der Auslassseite, die auf der Auslasskanalseite angeordnet und befestigt ist. Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Stützachse, die über der Kipphebelwelle 11 und der Kipphebelachse 12 und näher an der Kipphebelachse 12 als an der Kipphebelwelle 11 liegt. Die Kipphebelwelle 11 und die Kipphebelachse 12 und die Stützachse 13 sind alle durch Wellenteile, Achsteile konfiguriert, die parallel zur Nockenwelle 10 angeordnet sind.
Die Nockenwelle 10 wird in Pfeilrichtung von 2 von einer Kurbelwelle des Motors drehbar angetrieben. Zu beachten ist, dass die Kurbelwelle nicht gezeigt ist. An jedem Teil der Nockenwelle 10 sind eine Einlassnocke 15 und zwei Auslassnocken 16 für jeden Brennraum 2, d. h. für jeden Zylinder, gebildet. Die Einlassnocke 15 entspricht der Nocke der Erfindung. Die Einlassnocke 15 ist oben über der Mitte des Brennraums 2 angeordnet. Die Auslassnocken 16 und 16 sind jeweils auf beiden Seiten der Einlassnocke 15 angeordnet.
Auf der auslassseitigen Kipphebelachse 12 ist ein Auslassventil-Kipphebel 18 für jede Auslassnocke 16, d. h. jedes Auslassventil 6, gemäß 1 und 2 drehbar gelagert. Zudem ist an der einlassseitigen Kipphebelwelle 11 eine variable Ventilvorrichtung 20 für jedes Paar Einlassnocken 15, d. h. für jedes Paar Einlassventile, angebaut.
Der Kipphebel 18 überträgt einen Hub der Auslassnocke 16 zum Auslassventil 6. Die variable Ventilvorrichtung 20 überträgt einen Hub der Einlassnocke 15 zu den Einlassventilen 5 und 5. Infolge der Ansteuerung des Kipphebels 18 und der variablen Ventilvorrichtung 20 durch jede Nocke 15 und 16 werden vorbestimmte Verbrennungstakte, z. B. vier Takte, Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auslasstakt, im Zylinder 1a gekoppelt mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 1b durchlaufen. Zu beachten ist, dass die Bezugszahl 87 in 2 eine Zündkerze zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum 2 bezeichnet.
Zur Erläuterung der variablen Ventilvorrichtung 20 gemäß 1 bis 4 weist die Vorrichtung 20 einen Kipphebel 25, einen Mittelkipphebel 35, einen Schwenkarm bzw. -nocke 45 und einen Stützmechanismus 70 auf. Der Kipphebel 25 wird durch die Kipphebelwelle schwenkbar gelagert.
Die Schwenknocke 45 ist mit dem Kipphebel 25 kombiniert. Die Schwenknocke 45 entspricht der oszillierenden Schwenknocke der Erfindung.
Der Mittelkipphebel 35 überträgt einen Hub der Einlassnocke 15 zur Schwenknocke 45. Der Mittelkipphebel 35 entspricht dem Übertragungshebel der Erfindung. Der Stützmechanismus 70 ist an der Kipphebelwelle 11 gelagert.
Gemäß 3 und 4 ist der Kipphebel 25 z. B. gegabelt. Insbesondere hat der Kipphebel 25 ein Paar Kipphebelstücke 29 und ein Rollenteil 30. Eine zylindrische Kipphebelwellen-Stütznabe 26 ist in der Mitte jedes Kipphebelstücks 29 gebildet. An einer Seite jedes Kipphebelstücks 29 ist eine Einstellschraubeneinheit 27 angebaut, die das Einlassventil ansteuert. Das Rollenteil 30 ist zwischen den anderen Enden der Kipphebelstücke 29 eingefügt. Das Rollenteil 30 ist eine Kontakteinheit der Erfindung. Zu beachten ist, dass die Bezugszahl 32 eine kurze Achse zum drehbaren Lagern des Rollenteils 30 am Kipphebelstück 29 bezeichnet.
Die Kipphebelwelle 11 ist in die Naben 26 eingesetzt und kann schwenken. Das Rollenteil 30 ist auf der Seite der Stützachse 13 angeordnet, d. h. auf der Mittelseite des Zylinderkopfs 1.
Die Einstellschraubeneinheiten 27 sind an den oberen Enden der Einlassventile 5, d. h. jeweils am Ventilschaftende des Einlassventils 5, angeordnet. Schwenkt der Kipphebel 25 um die Kipphebelwelle 11, werden die Einlassventile 5 angesteuert.
Gemäß 2 bis 4 hat die Schwenknocke 45 einen Nabenabschnitt 46, einen Hebelabschnitt 47 und eine Aufnahmeein heit 48. Der Nabenabschnitt 46 ist zylindrisch. Die Stützachse 13 ist in den Nabenabschnitt eingesetzt und drehbar eingepaßt. Der Hebelabschnitt 47 erstreckt sich vom Nabenabschnitt 46 zum Rollenteil 30, d. h. zur Kipphebelwelle. Die Aufnahmeeinheit 48 ist am Unterteil des Hebelabschnitts 47 gebildet.
Die vordere Endfläche des Hebelabschnitts 47 ist eine Nockenfläche 49, die eine Verschiebung zum Kipphebel 25 überträgt. Die Nockenfläche 49 erstreckt sich in senkrechter Richtung. Die Nockenfläche 49 ist mit der Außenumfangsfläche des Rollenteils 30 des Kipphebels 25 drehbar in Kontakt gebracht. Später wird die Nockenfläche 49 näher beschrieben.
Gemäß 4 weist die Aufnahmeeinheit 48 einen Vertiefungsabschnitt 51 und eine kurze Achse 52 auf. Der Vertiefungsabschnitt 51 ist am Unterseitenabschnitt des Unterteils des Hebelabschnitts 47 gebildet, der direkt über der Nockenwelle 10 liegt. Die kurze Achse 52 ist im Vertiefungsabschnitt 51 in gleicher Richtung wie die Nockenwelle 10 drehbar gelagert. Zu beachten ist, dass die Bezugszahl 53 einen Vertiefungsabschnitt bezeichnet, der auf dem Außenumfang des Abschnitts der kurzen Achse 52 gebildet ist und eine flache Bodenfläche hat.
Gemäß 2 und 4 kommt für den Mittelkipphebel 35 ein im wesentlichen L-förmiges Teil zum Einsatz. Der Mittelkipphebel 35 hat ein Drehkontaktelement, z. B. einen Nockenstößel 36, der mit der Nockenfläche der Einlassnocke 15 drehbar in Kontakt kommt, und eine rahmenförmige Haltereinheit 37, die den Nockenstößel 36 drehbar lagert.
Insbesondere hat der Mittelkipphebel 35 einen Zwischenhebelabschnitt 38 und einen Drehpunkthebelabschnitt 39. Der Zwischenhebelabschnitt 38 erstreckt sich von der Haltereinheit 37 zu einer Stelle zwischen der oberen Kipphebelwelle 11 und der Stützachse 13. Gemäß 5 bis 8 erstreckt sich der Drehpunkthebelabschnitt 39 von der Haltereinheit 37 zur Unterseite eines Wellenabschnitts 11c der Kipphebelwelle 11.
Der Wellenabschnitt 11c liegt an einer Stelle zwischen dem Paar Kipphebelstücke 29 frei.
Der Drehpunkthebelabschnitt 39 ist z. B. gegabelt. Am vorderen Ende, d. h. an der oberen Endfläche, des Zwischenhebelabschnitts 38 ist eine Gradienten- bzw. Neigungsfläche 40 als Ansteuerfläche gebildet. Die Neigungsfläche 40 neigt sich so, dass die Seite zur Kipphebelwelle 11 hin tiefer und die Seite zur Stützachse 13 hin höher liegt. Das vordere Ende des Zwischenhebelabschnitts 38 ist in den Vertiefungsabschnitt 53 der Schwenknocke 45 eingesetzt. Damit ist der Mittelkipphebel 35 zwischen der Einlassnocke 15 und der Schwenknocke 45 eingefügt. Die Neigungsfläche 40 der Hebeleinheit 38 stößt gleitfähig an eine Aufnahmefläche 53a an, die an der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts 53 gebildet ist. Dadurch wird ein Hub der Einlassnocke 15 zur Schwenknocke 45 vom Zwischenhebelabschnitt 38 übertragen, während sie mit Gleitvorgängen einhergeht.
Gemäß 2 und 4 hat der Stützmechanismus 70 eine Stützeinheit 77 und eine Einstelleinheit 80. Die Stützeinheit 77 hat einen Steuerhebel 72. Der Steuerhebel 72 lagert den Mittelkipphebel 35 schwenkbar. Die Einstelleinheit 80 stellt die Position des Mittelkipphebels 35 ein.
Im folgenden wird die Stützeinheit 77 erläutert. Ein Durchgangsloch 73 ist an einer unteren Umfangswand des Wellenabschnitts 11c gebildet. Der Durchgangslochabschnitt erstreckt sich in rechtwinkliger Richtung zur Achsmitte des Wellenabschnitts 11c. Der Steuerhebel 72 ist so gebildet, dass er einen Stababschnitt 74 mit kreisförmigem Querschnitt, ein scheibenförmiges Stiftverbindungsstück 75, das an einem Ende des Stababschnitts 74 gebildet ist, und ein Stützloch 75a, das am Stiftverbindungsstück 75 gebildet ist, aufweist. Das Stützloch 75a ist in 4 gezeigt.
Das Ende des Stababschnitts 74 ist von unten in das Durchgangsloch 73 des Wellenabschnitts 11c eingesetzt. Zu be achten ist, dass sich der eingesetzte Stababschnitt 74 in Axialrichtung bewegen und in Umfangsrichtung drehen kann. Das Ende des Stababschnitts 74 trifft auf eine Komponente der später beschriebenen Einstelleinheit 80.
Das Stiftverbindungsstück 75 ist in den Drehpunkthebelabschnitt 39 eingesetzt. Ein Stift 42 ist in den Drehpunkthebelabschnitt 39 und das Stützloch 75a eingesetzt, wodurch sich das vordere Ende des Drehpunkthebelabschnitts 39 und das Ende des Steuerhebels 72, das vom Wellenabschnitt 11c vorsteht, in Vorstehrichtung drehbar miteinander verbinden können, d. h. rechtwinklig zur Achsmitte der Nockenwelle 10 der Einlassnocke 15.
Da der Drehpunkthebelabschnitt 39 und der Steuerhebel 72 miteinander verbunden sind, schwenkt der Mittelkipphebel 35 unter Verwendung des Stifts 42 als Drehpunkt nach oben und unten, mit der Einlassnocke 45. Gekoppelt mit der Bewegung des Mittelkipphebels 35 wird die Schwenknocke 45 periodisch geschwenkt, wobei die Stützachse 13 als Drehpunkt dient, die kurze Achse 52 als Lastangriffspunkt dient, d. h. als Punkt, auf den eine Last vom Mittelkipphebel 35 wirkt, und die Nockenfläche 49 als Kraftangriffspunkt dient, d. h. als Punkt, an dem der Kipphebel 25 angesteuert wird.
Zu beachten ist, dass der Kipphebel 25, der Mittelkipphebel 35 und die Schwenknocke 45 durch eine Vorspanneinrichtung, z. B. einen Drücker 86, in einer Richtung so gegenseitig vorgespannt sind, dass sie in engen Kontakt miteinander kommen, um eine ungestörte Bewegung zu gewährleisten.
Gemäß 1 und 4 ist z. B. ein Steuermotor 43 als Stellglied mit dem Ende der Kipphebelwelle 11 verbunden. Die Kipphebelwelle 11 wird durch den Steuermotor 43 angetrieben, d. h. um ihre Achsmitte gedreht. Durch diese Drehung der Kipphebelwelle 11 kann der Steuerhebel 72 aus einer im wesentlichen senkrechten Lage, z. B. gemäß 5 und 6, in eine Lage verschwenkt werden, die zur Nockenwellen-Drehrichtung gemäß 7 und 8 stark geneigt ist.
Der Mittelkipphebel 35 wird aufgrund dieser Lageänderung des Steuerhebels 72 in die Richtung bewegt, d. h. verschoben, die die Axialrichtung des Schaftabschnitts 11c schneidet. Das heißt, gemäß 5 bis 8 kann die Position, an der der Nockenstößel 36 in Rollkontakt mit der Einlassnocke 15 kommt, bezogen auf den Nockenwinkel nach früh oder nach spät variiert werden.
Da die Drehkontaktposition variabel ist, wird auch die Lage der Nockenfläche 49 der Schwenknocke 45 variiert. Damit können Öffnungs- und Schließzeit, Ventilöffnungsdauer und Ventilhub des Einlassventils 5 gleichzeitig und kontinuierlich variiert werden.
Für die Nockenfläche 49 kommt insbesondere eine Krümmung zum Einsatz, die den Abstand von der Mitte z. B. der Stützachse 13 variiert. Gemäß 2 hat die Nockenfläche 49 eine Grundkreiszone α und eine Hubzone β. Die Kreiszone α ist die Oberseite der Nockenfläche 49. Die Grundkreiszone α ist eine Kreisbogenfläche, die um die Achsmitte der Stützachse 13 zentriert ist.
Die Hubzone β ist das Unterseitenteil der Nockenfläche 49. Die Hubzone β hat einen ersten Abschnitt γ1 und einen zweiten Abschnitt γ2. Der erste Abschnitt γ1 erstreckt sich von der Grundkreiszone α und krümmt sich in Gegenrichtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Grundkreiszone α krümmt. Der zweite Abschnitt γ2 erstreckt sich vom ersten Abschnitt γ1. Der zweite Abschnitt γ2 krümmt sich in Gegenrichtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich der erste Abschnitt γ1 krümmt. Insbesondere ist die Grundhubzone β eine Kreisbogenfläche ähnlich einer Nockenform einer Hubfläche, z. B. der Einlassnocke 15.
Der Schwenkbereich der Schwenknocke 45 wird variiert, wenn die Drehkontaktposition, an der der Nockenstößel 36 in Drehkontakt mit der Einlassnocke 15 steht, bezogen auf den Nockenwellenwinkel, nach früh oder spät auf der Einlassnocke 15 verschoben wird. Bei Variation des Schwenkbereichs der Schwenknocke 45 wird der Bereich der Nockenfläche 49 variiert, mit dem das Rollenteil 30 in Kontakt kommt. Insbesondere ist beabsichtigt, dass das Verhältnis der Abschnitte der Grundkreiszone α und der Hubzone β, mit denen das Rollenteil 30 in Berührung kommt, variiert.
An die Einstelleinheit 80 ist ein Aufbau zum Stützen des Endes des eingesetzten Steuerhebels 72 durch ein Schraubteil 82 angepaßt, was z. B. in 2 bis 4 gezeigt ist. Insbesondere wird das Schraubteil 82 von einem Punkt entgegengesetzt zum Durchgangsloch 73 im Wellenabschnitt 11c so eingeschraubt, dass es sich frei vor- und zurückbewegt. Das heißt, das Schraubteil 82 ist von der oberen Umfangswand des Wellenabschnitts 11c eingeschraubt. Das Einsatzende des Schraubteils 82 trifft auf das Ende des Steuerhebels 72 auf halbem Weg im Durchgang 73 und stützt den Steuerhebel 72.
Infolgedessen variiert eine Drehbetätigung des Schraubteils 81 die Länge, mit der der Stababschnitt 74 vom Wellenteil 11c vorsteht. Bei Variation der Länge, mit der der Stababschnitt 74 vorsteht, wird die Drehkontaktposition des Nockenstößels 36 variiert, mit dem die Einlassnocke 15 in Kontakt kommt. Auf der Grundlage der Änderungen der Drehkontaktposition des Nockenstößels 36, mit dem die Einlassnocke 15 in Kontakt kommt, werden die Ventilöffnungszeit und Ventilschließzeit des Einlassventils 5 eingestellt.
Die Bezugszahl 83 bezeichnet z. B. einen Kreuzschlitz, der auf der oberen Endfläche des Schraubteils 82 zur Drehbetätigung des Schraubteils 82 gebildet ist. Die Bezugszahl 84 bezeichnet eine Sicherungsmutter, die auf das Ende des Schraubteils 82 aufgeschraubt ist. Die Bezugszahl 84a be zeichnet eine Kerbe, die eine Auflagefläche der Sicherungsmutter 84 bildet.
Anhand von 5 bis 8 wird der Betrieb der variablen Ventilvorrichtung 20 diskutiert, die man durch die zuvor beschriebene Konfiguration erhält. Angenommen sei, dass durch den Betrieb eines Motors die Nockenwelle 10 in Pfeilrichtung von 2 gedreht wird.
In diesem Fall kontaktiert der Nockenstößel 36 des Mittelkipphebels 35 die Einlassnocke 15 und wird durch das Nockenprofil der Nocke 15 verlaufsgesteuert. Dadurch schwenkt der Mittelkipphebel 35 in senkrechter Richtung, wobei der Stift 42 den Schwenkdrehpunkt festlegt.
Die Aufnahmefläche 53a der Schwenknocke 45 empfängt die Schwenkverschiebung des Mittelkipphebels 35 über die Neigungsfläche 40. Da die Aufnahmefläche 53a und die Neigungsfläche 40 gleitfähig sind, wiederholt die Schwenknocke 45 die Schwenkbewegung, bei der sie durch die Neigungsfläche 40 beim Gleiten auf der Neigungsfläche 40 nach oben gedrückt oder abgesenkt wird. Durch das Schwenken der Schwenknocke 45 kann sich die Nockenfläche 49 in senkrechter Richtung hin- und herbewegen.
Da in diesem Fall die Nockenfläche 49 mit dem Rollenteil 30 des Kipphebels 25 in drehbarem Kontakt steht, drückt die Nockenfläche 49 periodisch auf das Rollenteil 30. Der Kipphebel 25 schwenkt, wenn Druck auf ihn ausgeübt wird, und öffnet oder schließt das Paar Einlassventile 5 mit der Kipphebelwelle 11 als Lagerpunkt.
Nunmehr sei angenommen, dass durch Betätigung eines Gaspedals der Motor mit hoher Drehzahl betrieben wird. Nachdem der Motor 43 als Stellglied ein Beschleunigungssignal empfängt, dreht der Motor 43 die Kipphebelwelle 11 und dreht den Steuerhebel 72 zu dem Punkt, an dem z. B. der maximale Ventilhub gewährleistet ist, an dem z. B. der Steuerhebel 72 die senkrechte Lage gemäß 5 und 6 erreicht.
Dann verschiebt sich der Mittelkipphebel 35 in Drehrichtung an der Einlassnocke 15 als Reaktion auf die Drehung des Steuerhebels 72. Folglich wird die Position, an der der Mittelkipphebel 35 mit der Einlassnocke 15 in Drehkontakt kommt, bezogen auf den Nockenwellenwinkel, nach früh oder spät an der Einlassnocke 15 verstellt. Daher ist die Nockenfläche 49 der Schwenknocke 45 an der Position festgelegt, an der die Nockenfläche 49 der Schwenknocke 45 einen Winkel nahe der Senkrechten gemäß 5 und 6 erreicht.
Durch die Lage der Nockenfläche 49 wird ein Bereich, in dem das Rollenteil 30 der Nockenfläche 49 gemäß 5 und 6 kommt und geht, auf einen Bereich eingestellt, der den maximalen Ventilhub ergibt, d. h. auf den kürzesten Abschnitt der Grundkreiszone α und den längsten Abschnitt der Hubzone β. Somit wird das Einlassventil 5 mit dem maximalen Ventilhub gemäß Kurve A1 von z. B. 9 und ferner mit einer Öffnungs- und Schließzeit geöffnet und geschlossen, die dem Einlasstakt folgt.
Bei Durchführung eines nieder- und mitteltourigen Betriebs dreht zudem der Antrieb des Steuermotors 43 die Kipphebelwelle 11 in die Richtung, in der der Stift 42 nahe der Einlassnocke 15 gemäß 7 und 8 liegt. Als Reaktion auf die Drehung der Kipphebelwelle 11 bewegt sich dann der Mittelkipphebel 35 an der Einlassnocke 15 entgegengesetzt zu deren Drehrichtung. Als Ergebnis ist die Drehkontaktposition zwischen dem Mittelkipphebel 35 und der Einlassnocke 15 bezogen auf den Nockenwellendrehwinkel nach früh auf der Einlassnocke 15 gemäß 7 und 8 verstellt. Durch die Änderung dieser Drehkontaktposition wird die Ventilöffnungszeit der Nockenphase beschleunigt. Zudem gleitet die Neigungsfläche 40 aus der Anfangsposition, bezogen auf den Nockenwellendrehwinkel, nach früh auf der Aufnahmefläche 53a als Reaktion auf die Verschiebung des Mittelkipphebels 35.
Durch die Verschiebung des Mittelkipphebels 35 in diesem Fall ändert die Schwenknocke 45 die Lage so, dass die Nockenfläche 49 gemäß 7 und 8 nach unten gekippt ist. Mit zunehmender Neigung wird der Bereich der Nockenfläche 49, in dem das Rollenteil 30 kommt und geht, zu einem Bereich überführt, in dem der Abschnitt der Grundkreiszone α allmählich zunimmt und der Abschnitt der Hubzone β allmählich abnimmt.
Da das Nockenprofil der variierten Nockenfläche 49 zum Rollenteil 30 übertragen wird, wird der Kipphebel 25 schwenkbar angesteuert, während die Ventilöffnungszeit vorverlegt ist.
Folglich wird das Einlassventil 5 vom maximalen Ventilhub A1 gemäß z. B. 9 auf den minimalen Ventilhub A6 an dem Punkt gesteuert, an dem der Steuerhebel 72 maximal gekippt ist. Das heißt, das Einlassventil 5 hält die Zeit zum Öffnen des Ventils mit der maximalen Ventilhubdauer vom hochtourigen Betrieb zum niedertourigen Betrieb des Motors im wesentlichen gleich. Der Ventilhub wird kontinuierlich variiert, wobei die Ventilschließzeit beim niedrigen Ventilhub stark variiert wird. Der Motor 100 ist ein 4-Zylinder-Motor, und natürlich wird die Kipphebelwelle 11, d. h. die Steuerwelle, für die Zylinder gemeinsam verwendet. Dadurch findet diese Art von Kennwertvariation des Einlassventils 5 an allen Zylindern 1a statt.
An der variablen Ventilvorrichtung 20, die diese Art von Ventilphasenvariation vornimmt, sind bestimmte Maßnahmen getroffen. Durch diese Maßnahmen erleichtert sich die Drehung der Kipphebelwelle 11 in der Richtung, in der die Kipphebelwelle 11 von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite variiert wird, wenn die Ventilkennwerte in einem Zwischen-Ventilhubgebiet M eingestellt werden, das zwischen dem minimalen Ventilhub A6 und dem maximalen Ventilhub A1 z. B. gemäß 9 liegt.
Zu beachten ist, dass ein Zustand, in dem der Ventilhub der variablen Ventilvorrichtung 20 der minimale Ventilhub A6 ist, dem ersten Hubzustand gemäß dieser Anmeldung entspricht. Ein Zustand, in dem der Ventilhub der variablen Ventilvorrichtung 20 der maximale Ventilhub A1 ist, entspricht dem zweiten Hubzustand gemäß der Anmeldung.
Bei diesen Maßnahmen handelt es sich um eine Technik, die ermöglicht, dass die Maximallast, die am Schwenkdrehpunkt S1 des Mittelkipphebels 35 beim Ventilhub erzeugt wird, auf eine Drehrichtungsseite mit der Mitte S2 der Kipphebelwelle dazwischen wirkt, d. h. in Drehrichtung vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub, wenn die Ventilkennwerte im Bereich des Zwischen-Ventilhubgebiets M gemäß 8 liegen.
Für diese Technik kommt ein Aufbau zum Einsatz, bei dem eine Linie L2, die den Schwenkdrehpunkt S1 des Mittelkipphebels 35 mit der Mitte S2 der Kipphebelwelle 11 verbindet, parallel oder im wesentlichen parallel zu einer Linie L1, die die Mitte der Einlassnocke 15 mit dem Kontaktpunkt zwischen der Einlassnocke 15 und dem Mittelkipphebel 35 beim maximalen Ventilhub verbindet, was z. B. 6 zeigt. Zu beachten ist, dass in dieser Ausführungsform ein im wesentlichen paralleler Zustand zur Anwendung kommt.
Liegt bei diesem Aufbau der Ventilhub im Bereich des Zwischen-Ventilhubgebiets M, weicht die Linie L2 ab, d. h. die Linie L2 ist im Hinblick auf die Linie L1 geneigt. Der Verschiebungsbetrag, d. h. der Neigungsbetrag, variiert in Übereinstimmung mit den im Zwischen-Ventilhubgebiet M eingestellten Ventilkennwerten. Wird auf der Grundlage dieser Verschiebung eine Ventilansteuerkraft α1 von der Einlassnocke 15 zum Mittelkipphebel 35 bei offenem Ventil gemäß 8 übertragen, wird eine Kraft α2, die auf den Schwenkdrehpunkt S1 des Mittelkipphebels 35 wirkt, auf die linke Seite mit der Mitte S2 der Kipphebelwelle 11 dazwischen ausgeübt, d. h. in Richtung um die Achsmitte, die vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub der Kipphebelwelle 11 verläuft.
Wird zudem der Mittelkipphebel 35 durch eine Kraft β1 vom Drücker 45 oder von der Ventilfeder 7 bei geschlossenem Ventil geschwenkt, ist ferner beabsichtigt, dass eine auf den Schwenkdrehpunkt S1 des Mittelkipphebels 35 ausgeübte Kraft β2 in Richtung um die Achsmitte wirkt, die vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub der Kipphebelwelle 11 verläuft.
Das heißt, die Maximallast α2 oder die Maximallast β2, die am Schwenkdrehpunkt S1 beim Ventilhub im Zwischen-Ventilhubgebiet M erzeugt wird, kann konstant auf einer Seite um die Achsmitte der Kipphebelwelle 11 ausgeübt werden, d. h. in Richtung um die Achsmitte, die vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub verläuft. Somit werden die Richtung, in der die Kipphebelwelle 11 beim Variieren der Ventilkennwerte vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub rollt, und die Richtung, in der die am Schwenkdrehpunkt S1 beim Hub erzeugte Maximallast auf die Kipphebelwelle 11 ausgeübt wird, auf die gleiche Richtung eingestellt.
Durch diese Einstellung wird also das Drehmoment in der gleichen Richtung auf die Kipphebelwelle 11 wie die der Kipphebelwelle 11 beim Variieren der Ventilkennwerte vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub ausgeübt. Dadurch kann die Kipphebelwelle 11 leicht drehen, wenn die Ventilkennwerte vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub variiert werden.
Damit insbesondere die Kipphebelwelle 11 leicht drehen kann, werden jede Drehrichtung um die Mitte S2 der Kipphebelwelle, die durch die auf den Schwenkdrehpunkt S1 des Mittelkipphebels 35 wirkende Maximallast erzeugt wird, und die Drehrichtung der Kipphebelwelle 11 beim Variieren der Ventilkennwerte vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub in der gleichen Richtung eingestellt.
10 zeigt einen Zustand, in dem die variable Ventilvorrichtung 20 einen niedrigen Ventilhub erzeugt. Zu beachten ist, dass ein Beispiel für die Ventilkennwerte mit niedrigem Ventilhub ein Ventilkennwert im Betrieb mit niedrigem Ventilhub und niedriger Ventilöffnungsdauer entsprechend A5 in 9 ist. Zudem ist ein Beispiel für die Ventilkennwerte mit mittlerem Ventilhub ein Ventilkennwert im Betrieb mit mittlerem Ventilhub und mittlerer Ventilöffnungsdauer entsprechend A4 in 9.
Gemäß 10 gehen eine Richtung einer Last W1, die auf den Schwenkdrehpunkt S1 beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilöffnungsrichtung ausgeübt wird, und eine Richtung einer Last W2, die auf den Schwenkdrehpunkt S1 beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilschließrichtung ausgeübt wird, beide in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung der Kipphebelwelle 11, wenn die Kipphebelwelle 11 vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub überführt wird, was die Ortskurven der Lasten W1 und W2 zeigen.
Infolge dessen verläuft gemäß 10 und 11 eine Rollrichtung einer Maximallast W3, die am Schwenkdrehpunkt S1 beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilöffnungsrichtung oder beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilschließrichtung auf die Kipphebelwelle erzeugt wird, im Uhrzeigersinn, d. h. wie die Drehrichtung der Kipphebelwelle 11, wenn die Kipphebelwelle 11 vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub variiert wird. Ein durch die Maximallast W3 erzeugtes Drehmoment wird so eingestellt, dass die Kipphebelwelle 11 leicht dreht. Eine durch die gestrichelte Linie in 10 dargestellte Last W4 bezeichnet eine Lastkomponente der Maximallast W3, die das Drehmoment erzeugt, das die Kipphebelwelle 11 entgegen dem Uhrzeigersinn der Kipphebelwelle 11 bei der Maximallast W3 dreht.
Mit der variablen Ventilvorrichtung 20 läßt sich die Reaktion beim Variieren der Kipphebelwelle 11 vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub im Zwischen-Ventilhubgebiet M verbessern.
Dieser Punkt wird anhand eines Fahrzeugs mit der variablen Ventilvorrichtung 20 als Beispiel näher beschrieben. Angenommen wird, dass sich das Fahrzeug im hochtourigen Betrieb befindet.
Bei Erzeugung der Motorbremsung im Fahrzeug mit hochtouriger Drehzahl wird die nicht gezeigte Drosselklappe geschlossen, während der Motor den im hochtourigen Betrieb eingestellten hohen Ventilhub beibehält, z. B. den durch A4 in 9 dargestellten mittleren Ventilhub. Durch den in diesem Fall erzeugten Pumpverlust kommen die Motorbremseffekte zustande. Danach sinkt die Motordrehung infolge des Pumpverlusts.
Die Kipphebelwelle 11 wird durch den Motor 43, d. h. ein Stellglied, sofort vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub im Uhrzeigersinn angesteuert, wenn der Effekt der Motorbremse aufgehoben wird.
Hierbei ist die Lage der Linie L2 im Hinblick auf die Linie L1 stark geneigt. Daher wird die beim Ventilhub erzeugte Maximallast im Uhrzeigersinn auf die Kipphebelwelle 11 ausgeübt. Das heißt, gemäß 8 und 10 wird das Drehmoment W4, dessen Richtung die gleiche wie die Drehrichtung der Kipphebelwelle 11 beim Variieren der Kipphebelwelle 11 vom hohen Ventilhub zum niedrigen Ventilhub ist, auf die Kipphebelwelle 11 ausgeübt. Folglich kann die Kipphebelwelle 11 in der Richtung leicht drehen, in der die Kipphebelwelle 11 von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite durch das jeweilige Drehmoment variiert wird.
Insbesondere werden die Maximallast, die beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilöffnungsrichtung erzeugt wird, und die Maximallast, die beim Schwenken der Schwenknocke 45 in Ventilschließrichtung erzeugt wird, als Drehmoment ausgeübt, das von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite verläuft. Somit ist es noch leichter, die Kipphebel welle 11 in Richtung von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite zu drehen.
Die Kipphebelwelle 11 kann leicht drehen, wenn die Ventilkennwerte von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite durch ein auf die Kipphebelwelle 11 wirkendes Drehmoment variiert werden. Anders gesagt ist die Steuerlast verringert, die auf die Steuerwelle 11 bei Änderung eines Ventilhubs von einem hohen Ventilhub zu einem niedrigen Ventilhub ausgeübt wird. Dadurch läßt sich die variable Reaktion bei der Steuerung der Kipphebelwelle 11 von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite verbessern.
Bei Änderung der Ventilkennwerte von der niedrigen Ventilhubseite zur hohen Ventilhubseite reicht es dagegen aus, dass die Kipphebelwelle 11 gemäß der Beschleunigung gedreht wird. Aus diesem Grund werden die Ventilkennwerte für die erforderliche Reaktion auch dann variiert, wenn das Stellglied mit kleiner Leistung, d. h. der kleine Motor, verwendet wird. Als Ergebnis lassen sich leichtes Gewicht, kompakte Größe und reduzierter Energieverbrauch der variablen Ventilvorrichtung 20 sowie bessere Einbaubarkeit eines Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug erreichen.
Auch wenn insbesondere für Mehrzylindermotoren ein Aufbau zum Einsatz kommt, um die variable Ventilvorrichtung 20 für jeden Zylinder mit Hilfe einer gemeinsamen Kipphebelwelle 11 (Steuerwelle) anzusteuern, sind die um die Steuerwelle 11 erzeugten Drehmomente, d. h. die Drehmomente für alle Zylinder (Kurven mit gestrichelter Linie, dünner Linie oder strichpunktierter Linie), zusammengefasst, ohne aufgehoben zu sein, was die fette Linie in der gleichen Zeichnung zeigt, und bleiben gemäß der Kurve für den Betrieb mit niedrigem Ventilhub und niedriger Ventilöffnungsdauer in 12 und der Kurve für den Betrieb mit mittlerem Ventilhub und mittlerer Ventilöffnungsdauer in 13 erhalten, so dass die Kennwerte einer leichten Drehung nie verloren gehen.
Somit läßt sich auch in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor die Reaktion von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite verbessern. Zu beachten ist, dass Diagramme von 12 und 13 das Drehmoment zeigen, das in der Kipphebelwelle 11 eines 4-Zylindermotors erzeugt wird. Allerdings bezeichnet ”positiv” in der gleichen Zeichnung das im Uhrzeigersinn ausgeübte Drehmoment der Kipphebelwelle 11, und ”negativ” bezeichnet das auf gleiche Weise entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeübte Drehmoment.
Im folgenden wird anhand von 14 und 15 eine variable Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Zu beachten ist, dass die Konfigurationen mit den gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und nicht nochmals beschrieben werden.
In dieser Ausführungsform besteht der Unterschied darin, dass die variable Ventilvorrichtung 20 auf der Auslassseite vorgesehen ist. Andere Aufbauten können denen in der ersten Ausführungsform gleichen. Im folgenden wird der Unterschied näher beschrieben.
14 ist eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf 1, an dem die variable Ventilvorrichtung 20 gemäß dieser Ausführungsform angeordnet ist. 15 ist eine Querschnittansicht durch den Zylinderkopf 1 an der Linie B-B von 14.
Gemäß 14 und 15 ist die Kipphebelwelle 12 der Auslassseite in der variablen Ventilvorrichtung 20 je Paar Auslassnocken 16, d. h. je Paar Auslassventile 6, vorgesehen. Ein Kipphebel 18a für den Einlass ist durch die Kipphebelachse 11 des Einlassventils 5 je Einlassnocke 15, d. h. je Einlassventil 5, drehbar gelagert.
Auch diese Ausführungsform kann für die gleichen vorteilhaften Effekte wie in der ersten Ausführungsform sorgen.
Zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene erste und zweite Ausführungsform beschränkt ist und dass die Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein kann, ohne von ihrem Grundgedanken oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Beispielsweise kommt in der o. g. Ausführungsform der Aufbau zum Einsatz, bei dem die Kipphebelwelle auf der Einlassseite auch als Steuerwelle verwendet wird. Gleichwohl kann auch ein Aufbau so beschaffen sein, dass eine Steuerwelle gesondert verwendet wird.
Ferner ist in der ersten und zweiten Ausführungsform die Erfindung auf einen Motor vom Typ mit einem Ventilbetätigungssystem mit obenliegender Nockenwelle (SOHC) angewendet. Für das Ventilbetätigungssystem mit obenliegender Nockenwelle wird ein Aufbau verwendet, bei dem das Einlassventil und Auslassventil durch eine Nockenwelle angesteuert werden. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Erfindung kann auf einen Motor mit einem Ventilbetätigungssystem vom Typ mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC) angewendet sein. Für das Ventilbetätigungssystem mit zwei obenliegenden Nockenwellen kommt ein Aufbau zum Einsatz, der eine Nockenwelle ausschließlich für die Einlassseite und eine weitere Nockenwelle ausschließlich für die Auslassseite hat.

Claims

Variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine Nockenwelle (10), die an einem Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnet ist; eine Nocke (15), die in der Nockenwelle (10) gebildet ist; eine Schwenknocke (45), die am Verbrennungsmotor (100) schwenkbar angeordnet ist und eine Nockenfläche (49) hat, die ein Einlassventil (5) oder ein Auslassventil (6) ansteuert; einen Übertragungshebel (35), der zwischen der Schwenknocke (45) und der Nocke (15) eingefügt ist und der eine Verschiebung der Nocke (15) zur Schwenknocke (45) überträgt; eine Steuerwelle (11), die am Verbrennungsmotor (100) drehbar angeordnet ist, den Übertragungshebel (35) schwenkbar lagert, ermöglicht, dass eine Position, an der der Übertragungshebel (35) mit der Nocke (15) in Kontakt kommt, durch die Drehverschiebung änderbar ist, und ermöglicht, dass die Ventilkennwerte des Einlassventils (5) oder Auslassventils (6) durch die Positionsänderung steuerbar sind, und einen Steuerhebel (72), der von der Steuerwelle (11) gelagert wird, wobei der Übertragungshebel (35) schwenkbar mit dem Steuerhebel (72) durch einen Stift (42) verbunden ist, der einen Schwenkdrehpunkt (S1) des Übertragungshebels (35) bildet, und eine Richtung einer Maximallast, die im Hinblick auf die Steuerwelle (11) beim Ventilhub an dem Schwenkdrehpunkt (S1) des Übertragungshebels (35) erzeugt wird, und eine Drehrichtung der Steuerwelle (11) beim Variieren der Steuerwelle (11) von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite in der gleichen Richtung eingestellt werden.
Variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximallast beim Schwenken der Schwenknocke (45) in Ventilöffnungsrichtung und in Ventilschließrichtung erzeugt wird.
Variable Ventilvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Maximallast im Hinblick auf die Steuerwelle (11) und die Drehrichtung beim Variieren der Steuerwelle (11) von der hohen Ventilhubseite zur niedrigen Ventilhubseite in der gleichen Richtung in einem Zustand eingestellt werden, in dem die Ventilkennwerte in einem mittleren Ventilhubgebiet zwischen einem ersten Hubzustand, der ein niedriger Ventilhub ist, und einem zweiten Hubzustand, der ein hoher Ventilhub ist, eingestellt werden.
Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern (1a) und einer variablen Ventilvorrichtung für ein Einlassventil (5) oder ein Auslassventil (6) jedes der Zylinder (1a) mit den Merkmalen nach Anspruch 3, wobei für jeweils mindestens zwei Zylinder (1a) die Steuerwelle (11) ein gemeinsames Wellenteil besitzt.