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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus für eine variable Ventilsteuerung, der beispielsweise für ein Ventilsystem oder dergleichen einer Maschine verwendet wird, und bezieht sich insbesondere auf einen nockenschaltenden Mechanismus für variable Ventilsteuerung, bei dem eine aus einer Vielzahl von Nocken durch Verschieben einer Nockeneinheit in einer axialen Richtung (einer Axialrichtung der Nocken) ausgewählt wird, wobei die Nockeneinheit um eine Nockenwelle vorgesehen ist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Herkömmlicherweise wird als ein Mechanismus für variable Ventilsteuerung, der eine Hubkennlinie eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer Maschine ändern kann, ein variabler Ventiltrieb (VVT) weithin verwendet, der eine Ventilsteuerzeit stufenlos ändern kann. Ferner ist, wie beispielsweise in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-520395 (
JP 2010-520395 A ) beschrieben ist, ein nockenschaltender Mechanismus für variable Ventilsteuerung öffentlich bekannt, bei dem ein Nockenträger (Nockeneinheit), der mit einer Vielzahl von Nocken versehen ist, um eine Nockenwelle vorgesehen ist, und einer der Nocken wird ausgewählt, indem der Nockenträger in einer axialen Richtung der Nockenwelle verschoben wird.
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Bei dem Mechanismus für variable Ventilsteuerung gemäß dem herkömmlichen Beispiel ist eine spiralförmige Führungsnut an einem Außenumfang des Nockenträgers vorgesehen und ein Eingriffselement (im Folgenden als ein Verstellstift bezeichnet) eines Servomechanismus ist mit der Führungsnut von außen in Eingriff. Bei der Konfiguration bewegt sich der Verstellstift relativ entlang der Führungsnut, wenn sich der Nockenträger einstückig mit der Nockenwelle dreht. Dies erhält den Eingriff zwischen der Führungsnut und dem Verstellstift praktisch aufrecht, und somit verschiebt sich der Nockenträger in der Axialrichtung der Nocken.
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Insbesondere ist, wie in 8 gezeigt ist, eine Führungsnut G bei dem herkömmlichen Beispiel mit einer Y-Form als Ganzes eingerichtet, so dass eine S-förmige Nut g1 und eine umgekehrt S-förmige Nut g2, die an einem Außenumfang des Nockenträgers C ausgebildet sind, um sich in einer Umfangsrichtung zu erstrecken, miteinander verbunden sind. Wenn der Nockenträger C in Richtung der linken Seite in 8 bewegt wird, wird der Verstellstift P in die Sförmige Nut g1 eingesetzt und der Verstellstift P wird entlang der Nut g1 in Richtung einer rechten Seite in 8 relativ bewegt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es existiert ein Wunsch, ein Ventilsystem einer Maschine kompakt zu machen (d. h., es existiert ein Wunsch, die Größe eines Ventilsystems einer Maschine zu reduzieren). Allerdings neigt bei dem Nockenträger C des herkömmlichen Beispiels eine Breite der Y-förmigen Führungsnut G dazu, groß zu sein, was es erschwert, die Größe des Ventilsystems zu reduzieren. Der Grund ist wie folgt. Das heißt, dass, wie in einer abgewickelten Ansicht der 9 gezeigt ist, die Y-förmige Führungsnut G mindestens eine Breite von 2 × S + D erfordert, wenn S einen Schiebebetrag zum Schalten zwischen Nocken unter Verwendung der S-förmigen Nut g1 und der umgekehrt S-förmigen Nut g2 bezeichnet und D einen Durchmesser des Verstellstifts P bezeichnet.
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Ferner ist bei dem herkömmlichen Beispiel, um den Nockenträger C zu der linken Seite zu bewegen, ein Verstellstift P erforderlich, der mit der S-förmigen Nut g1 in Eingriff bringbar ist, und ist, um den Nockenträger C zu der rechten Seite zu bewegen, ein Verstellstift P erforderlich, der mit der umgekehrt S-förmigen Nut g2 in Eingriff bringbar ist. Dies erfordert entsprechend zwei Servomechanismen, oder, um zwei Verstellstifte P durch einen Servomechanismus zu betreiben, eine komplizierte Struktur. Dies verursacht eine Kostenerhöhung.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Größe einer Nockeneinheit bei einem Mechanismus für variable Ventilsteuerung für eine Maschine und dergleichen zu reduzieren, während eine Kostenerhöhung unterdrückt wird.
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Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Führungsnut mit einer X-Form vorgesehen, bei der ein Paar Führungsabschnitte von entsprechenden Seitenflächen der Führungsnut in einer Breitenrichtung der Führungsnut (nachfolgend auch als eine Nutbreitenrichtung bezeichnet) so vorsteht, dass die Führungsabschnitte einander gegenüberliegen. Eine Breite der Führungsnut ist, verglichen mit einer Y-förmigen Führungsnut, wie der Führungsnut bei dem herkömmlichen Beispiel, verringert. Ferner ist die Führungsnut in der Breitenrichtung in zwei Teile geteilt und die zwei Teile sind voneinander in einer Richtung versetzt, in der sich die Nockenwelle dreht (und einer Richtung, die der Richtung, in der sich die Nockenwelle dreht, entgegengesetzt ist), wobei dadurch einem Verstellstift ermöglicht wird, zwischen dem Paar von Führungsabschnitten durchzutreten.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus für variable Ventilsteuerung, der eine Nockeneinheit, die eine zylindrische Form hat und eine Vielzahl von Nocken umfasst, wobei die Nockeneinheit um eine Nockenwelle vorgesehen ist; sowie einen Verstellstift umfasst. Jeder der Vielzahl der Nocken, der in der Nockeneinheit vorgesehen ist, wird ausgewählt, indem der Verstellstift von außen mit einer Führungsnut, die an einem Außenumfang der Nockeneinheit vorgesehen ist, um die Nockeneinheit in einer axialen Richtung der Nockenwelle (d. h. einer Axialrichtung der Nocken) zusammen mit einer Drehung der Nockenwelle zu verschieben, in Eingriff gebracht wird.
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Die Führungsnut umfasst ein Paar von Führungsabschnitten, das an entsprechenden Seitenflächen der Führungsnut in einer Breitenrichtung der Führungsnut vorgesehen ist, wobei das Paar von Führungsabschnitten vorsteht, um einander gegenüberzuliegen. Die Führungsnut ist so eingerichtet, dass die Nockeneinheit in Richtung einer ersten Seite verschoben wird, indem der Verstellstift in Richtung einer zweiten Seite, die der ersten Seite entgegengesetzt ist, unter Verwendung des Führungsabschnitts auf der ersten Seite bei dem Paar von Führungsabschnitten relativ bewegt wird, und die Nockeneinheit in Richtung der zweiten Seite verschoben wird, indem der Verstellstift in Richtung der ersten Seite unter Verwendung des Führungsabschnitts auf der zweiten Seite bei dem Paar von Führungsabschnitten relativ bewegt wird.
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Die Nockeneinheit umfasst ein unbewegliches Stück, das vorgesehen ist, um nicht relativ zu der Nockeneinheit zu schwenken, sowie ein bewegliches Stück, das vorgesehen ist, um relativ zu der Nockeneinheit schwenkbar zu sein. Die Führungsnut ist in zwei Teile in der Breitenrichtung der Führungsnut geteilt, wobei der Führungsabschnitt auf der ersten Seite an dem unbeweglichen Stück vorgesehen ist und der Führungsabschnitt auf der zweiten Seite an dem beweglichen Stück vorgesehen ist. Das bewegliche Stück ist relativ zu dem unbeweglichen Stück zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verlagerbar, wobei die erste Position eine Position ist, zu der das bewegliche Stück in einer Richtung schwenkt, in der sich die Nockenwelle dreht, (d. h. in Richtung einer Vorderseite in einer Nockendrehrichtung schwenkt), und die zweite Position eine Position ist, zu der das bewegliche Stück in einer Richtung schwenkt, die der Richtung, in der sich die Nockenwelle dreht, entgegengesetzt ist (d. h. in Richtung einer Rückseite in der Nockendrehrichtung schwenkt). Ein erstes Vorspannelement ist vorgesehen, das eingerichtet ist, das bewegliche Stück in Richtung der ersten Position vorzuspannen.
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Bei dem Mechanismus für variable Ventilsteuerung, der eingerichtet ist, wie oben beschrieben wurde, ist zunächst der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut auf der ersten Seite in Eingriff, wenn das bewegliche Stück der Nockeneinheit relativ zu dem unbeweglichen Stück der Nockeneinheit bewegt wird und an der ersten Position angeordnet ist, zu der das bewegliche Stück in der Richtung schwenkt, in der sich die Nockenwelle dreht. Bei diesem Aufbau wird der Verstellstift zusammen mit einer Drehung der Nockenwelle und der Nockeneinheit in Richtung der zweiten Seite durch den Führungsabschnitt auf der ersten Seite relativ bewegt, während er sich entlang der Seitenfläche auf der ersten Seite verschiebt. Dies ermöglicht es, die Nockeneinheit in Richtung der ersten Seite in der Axialrichtung der Nocken (die die Gleiche ist wie die Nutbreitenrichtung) zu verschieben.
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Zu dieser Zeit ist das bewegliche Stück an der ersten Position angeordnet und der Führungsabschnitt auf der zweiten Seite, der an dem beweglichen Stück vorgesehen ist, ist in Richtung der Vorderseite in der Drehrichtung relativ zu dem Führungsabschnitt auf der ersten Seite angeordnet, der an dem unbeweglichen Stück vorgesehen ist. Dementsprechend ist ein Abstand zwischen dem Paar von Führungsabschnitten erhöht. Daher kann, obwohl die Breite der Führungsnut reduziert ist, der Verstellstift zwischen dem Paar von Führungsabschnitten so hindurchtreten, dass der Verstellstift von der ersten Seite zu der zweiten Seite in der Breitenrichtung der Führungsnut relativ bewegt wird.
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Wenn der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut auf der zweiten Seite in Eingriff ist, wird der Verstellstift in Richtung der ersten Seite durch den Führungsabschnitt auf der zweiten Seite relativ bewegt, während er sich entlang der Seitenfläche auf der zweiten Seite, zusammen mit der Drehung der Nockenwelle und der Nockeneinheit verschiebt. Daher wird die Nockeneinheit in Richtung der zweiten Seite in der Axialrichtung der Nocken verschoben. Ferner schwenkt das bewegliche Stück in Richtung einer Rückseite in der Drehrichtung, um zu der zweiten Position verlagert zu werden, wenn der Verstellstift somit den Führungsabschnitt auf der zweiten Seite drückt. Da der Führungsabschnitt auf der zweiten Seite in Richtung der Rückseite in der Drehrichtung relativ zu dem Führungsabschnitt auf der ersten Seite verlagert ist, wird der Abstand zwischen den Führungsabschnitten groß. Daher kann der Verstellstift zwischen den Führungsabschnitten so hindurchtreten, dass der Verstellstift von der zweiten Seite zu der ersten Seite in der Breitenrichtung der Führungsnut relativ bewegt wird.
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Das heißt, dass es möglich ist, die Nockeneinheit in der Axialrichtung der Nocken in einer sich hin- und herbewegenden Weise zu verschieben, wenn der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut mit einer X-Form auf der ersten Seite oder der zweiten Seite in Eingriff ist und der Verstellstift durch den Führungsabschnitt von der ersten Seite zu der zweiten Seite oder von der zweiten Seite zu der ersten Seite relativ bewegt wird. Dementsprechend ist eine Breite (eine Länge in der Axialrichtung der Nocken) der Führungsnut, die für eine Relativbewegung des Verstellstifts erforderlich ist, näherungsweise S + D, wenn ein Schiebebetrag der Nockeneinheit mit S bezeichnet ist und ein Durchmesser des Verstellstifts mit D bezeichnet ist, und daher hat die Nockeneinheit die reduzierte Größe im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel, das eine Länge von mindestens 2 × S + D erfordert.
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Ferner ist der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut auf der ersten Seite in Eingriff, um die Nockeneinheit zu der ersten Seite zu bewegen, und ist der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut auf der zweiten Seite in Eingriff, um die Nockeneinheit zu der zweiten Seite zu bewegen, die der ersten Seite gegenüberliegt. Das heißt, wenn die Seite, zu der die Nockeneinheit bewegt wird, geändert wird, wird lediglich die Seitenfläche der Führungsnut, mit der der Verstellstift in Eingriff ist, zu der Seitenfläche auf der ersten Seite oder der Seitenfläche auf der zweiten Seite geändert. Daher ist nur ein Verstellstift erforderlich. Dementsprechend ist es möglich, eine Kostensenkung verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel zu erreichen, das zwei Verstellstifte erfordert. Infolgedessen kann, obwohl das bewegliche Stück in der Nockeneinheit vorgesehen ist, eine Kostenerhöhung unterdrückt werden.
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Das erste Vorspannelement, das das bewegliche Stück in Richtung der Vorderseite in der Drehrichtung relativ zu dem unbeweglichen Stück vorspannt, kann eingerichtet sein, beispielsweise unter Verwendung eines hydraulischen Drucks eines Schmiersystems einer Maschine betreibbar zu sein. Das erste Vorspannelement kann aus einem Federelement bestehen, das zwischen dem beweglichen Stück und dem unbeweglichen Stück vorgesehen ist. Dies vereinfacht die Struktur, was vorteilhaft für ein Unterdrücken einer Kostenerhöhung ist.
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Jeder des Paars von Führungsabschnitten kann einen Führungsflächenabschnitt umfassen, der eingerichtet ist, so dass sich ein Umfang des Vorstehens des Führungsflächenabschnitts von einem vorstehenden Ende des Führungsabschnitts in Richtung einer Vorderseite in der Richtung, in der sich die Nockenwelle dreht, allmählich verringert; und ein Abstand zwischen den vorstehenden Enden, die einander gegenüberliegen, kann kleiner sein als ein Außendurchmesser des Verstellstifts in der Breitenrichtung der Führungsnut. Mit dieser Konfiguration wird der Verstellstift ruhig zu dem vorstehenden Ende durch den Führungsflächenabschnitt auf der Seitenfläche der Führungsnut auf der ersten Seite oder der zweiten Seite geführt. Ferner wird an dem vorstehenden Ende eine Mitte des Verstellstifts einfach in Richtung der gegenüberliegenden Seitenfläche auf der gegenüberliegenden Seite über eine Mittelposition der Führungsnut in der Breitenrichtung relativ bewegt.
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Eine der Nockenwelle und der Nockeneinheit kann mit einem Vorsprung versehen sein, der in Richtung der anderen der Nockenwelle und der Nockeneinheit vorsteht; und die andere der Nockenwelle und der Nockeneinheit kann mit einem Verriegelungselement versehen sein, so dass das Verriegelungselement durch ein zweites Vorspannelement in Richtung des Vorsprungs gedrückt wird und sich das Verriegelungselement über den Vorsprung an einer Mittelposition bei einem Verschieben der Nockeneinheit bewegt. Mit dieser Konfiguration bewegt sich beispielsweise in einem Fall, in dem sich die Nockeneinheit von der ersten Seite zu der zweiten Seite verschiebt, das Verriegelungselement über den Vorsprung, wenn die Nockeneinheit die Mittelposition durchläuft, und danach verschiebt sich die Nockeneinheit in Richtung der zweiten Seite ohne zu der ersten Seite zurückzukehren.
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Mit dem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerung gemäß dem oben genannten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Nockeneinheit in einer sich hin- und herbewegenden Weise verschoben, indem der Verstellstift mit der Seitenfläche der Führungsnut auf der ersten Seite oder der zweiten Seite in Eingriff ist. Dementsprechend braucht die Führungsnut keine große Breite (eine große Länge in der Axialrichtung der Nocken), im Gegensatz zu der Y-förmigen Führungsnut des herkömmlichen Beispiels zu haben. Daher ist es möglich, die Größe der Nockeneinheit zu reduzieren (d. h., dass die Nockeneinheit eine reduzierte Größe hat). Ferner ist es möglich, die Nockeneinheit in einer sich hin- und herbewegenden Weise durch den einen Verstellstift zu verschieben, wobei es dadurch ermöglicht wird, eine Kostenerhöhung zu unterdrücken.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Merkmale, Vorteile und eine technische und gewerbliche Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 ein schematisches Aufbaudiagramm eines Ventilsystems einer Maschine ist, das mit einem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;
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2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Abschnitt eines einlassseitigen Ventilsystems in einer vergrößerten Weise ist, wobei sich der Abschnitt auf einen bestimmten Zylinder bezieht;
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3 eine Schnittansicht einer Nockeneinheit ist, die um eine Einlassnockenwelle vorgesehen ist;
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4 eine Zeichnung eines Längsschnitts der Nockeneinheit ist;
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5 eine Ansicht ist, die eine Änderung einer Führungsnut aufgrund eines Schwenkens eines beweglichen Stücks der Nockeneinheit ist;
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6 eine Ansicht ist, die ein Verschieben der Nockeneinheit in Richtung einer ersten Seite aufgrund eines Eingriffs zwischen einem Verstellstift und der Führungsnut ist;
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7 eine der 5 entsprechende Ansicht ist und ein Verschieben der Nockeneinheit in Richtung einer zweiten Seite zeigt;
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8 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Y-förmige Führungsnut zeigt, die in einem Nockenträger bei einem herkömmlichen Beispiel vorgesehen ist; und
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9 eine abgewickelte Ansicht ist, die eine erforderliche Breite der Führungsnut bei dem herkömmlichen Beispiel zeigt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung auf ein Ventilsystem einer Maschine angewandt worden ist. Eine Maschine 1 der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise ein Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor 1. Wie in 1 schematisch dargestellt ist, sind vier Zylinder, d. h. ein erster bis vierter Zylinder 3 (#1 bis #4) in einer Längsrichtung eines Zylinderblocks (nicht gezeigt) angeordnet, d. h. in einer Vorne-Hinten-Richtung (einer Rechts-Links-Richtung, die durch einen Pfeil in 1 angezeigt ist) der Maschine 1.
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Bei einer Betrachtung von oben in 1, ist ein Nockenwellengehäuse 2 in einem oberen Teil (einem Zylinderkopf) der Maschine 1 angeordnet, um die Ventilsysteme für Einlassventile 10 und Auslassventile 11 aufzunehmen. Das heißt, dass, wie durch eine Strichlinie in 1 gezeigt ist, die vier Zylinder 3, die in Reihe in der Vorne-Hinten-Richtung der Maschine 1 angeordnet sind, jeweils mit zwei Einlassventilen 10 und zwei Auslassventilen 11 versehen sind, die durch eine Einlassnockenwelle 12 bzw. eine Auslassnockenwelle 13 angetrieben werden.
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Eine Stirnseite (linkes Ende in 1) sowohl der Einlassnockenwelle 12 als auch der Auslassnockenwelle 13 ist mit einem variablen Ventiltrieb (VVT) 14 versehen, der eine Ventilsteuerzeit stufenlos ändern kann. Ferner ist die Einlassnockenwelle 12 mit einem Nockenschaltmechanismus (einem Beispiel eines Mechanismus für variable Ventilsteuerung der vorliegenden Erfindung) versehen, der eine Hubkennlinie des Einlassventils 10 ändert, indem er zwischen Nocken 41, 42 schaltet, die das Einlassventil 10 antreiben (sh. 2). Der Nockenschaltmechanismus ist für jeden Zylinder 3 vorgesehen.
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2 zeigt als ein Beispiel den zweiten Zylinder 3 (#2) in einer vergrößerten Weise. Wie in 2 gezeigt ist, sind die zwei Nocken 41, 42, die unterschiedliche Profile haben, für jedes der zwei Einlassventile 10 in jedem Zylinder 3 so vorgesehen, dass jede der zwei Nocken 41, 42 das entsprechende Einlassventil 10 über einen Kipphebel 15 antreibt. Die zwei Nocken 41, 42 sind in einer Richtung einer X-Achse der Einlassnockenwelle 12 (einer Axialrichtung der Nocken) nebeneinander vorgesehen. In 2 ist der Nocken 41 auf der linken Seite (ersten Seite) ein Nocken 41 mit niedrigem Hub, der eine vergleichsweise niedrige Nockenerhebung hat, und der Nocken 42 auf der rechten Seite (zweiten Seite) ist ein Nocken 42 mit großem Hub, der eine vergleichsweise große Nockenerhebung hat.
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Grundkreise des Nockens 41 mit niedrigem Hub und des Nockens 42 mit großem Hub haben denselben Durchmesser und sind als Bogenflächen ausgebildet, die zusammenhängend sind. 2 zeigt einen Zustand, in dem der Nocken 41 mit niedrigem Hub ausgewählt ist und eine Rolle 15a des Kipphebels 15 ein Grundkreisgebiet des Nockens 41 mit niedrigem Hub berührt, und die Rolle 15a gegen den Nocken 41 mit niedrigem Hub durch eine Reaktionskraft einer Ventilfeder 10a des Einlassventils 10 gedrückt wird. In einem Zustand, in dem die Rolle 15a des Kipphebels 15 auf diese Weise das Grundkreisgebiet berührt, hebt sich das Einlassventil 10 nicht.
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Wenn sich die Einlassnockenwelle 12 in einer Richtung dreht, die durch einen Pfeil R angezeigt ist, drückt die Nockenerhebung des Nockens 41 mit niedrigem Hub die Rolle 15a, um den Kipphebel 15 nach unten zu drücken, obwohl hier nicht dargestellt. Dies bewirkt, dass der Kipphebel 15 das Einlassventil 10 in Übereinstimmung mit dem Profil der Nockenerhebung antreibt und sich daher das Einlassventil 10, wie durch eine gedachte Linie in 2 gezeigt ist, gegen die Reaktionskraft der Ventilfeder 10a hebt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Nocken, der das Einlassventil 10 über den Kipphebel 15 hebt, zwischen dem Nocken 41 mit niedrigem Hub und dem Nocken 42 mit großem Hub gewechselt, wie oben beschrieben wurde. Das heißt, dass die zwei Nocken 41, 42 in einer Ringform einstückig ausgebildet sind und an einem Endabschnitt einer zylindrischen Hülse 43 in ihrer X-Achsenrichtung eingesetzt sind, wie zusätzlich zu 2 in den 3 und 4 gezeigt ist, wodurch sie eine Nockeneinheit 4 bilden. Die Nockeneinheit 4 (die Hülse 43) ist um die Einlassnockenwelle 12 verschiebbar vorgesehen.
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Wie in einem Querschnitt in 3 gezeigt ist, der senkrecht zu der X-Achse ist, ist eine Innenverzahnung einer Passverzahnung an einem Innenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 ausgebildet und kämmt mit einer Außenverzahnung einer Passverzahnung, die an dem Außenumfang der Einlassnockenwelle 12 ausgebildet ist. Das heißt, dass die Nockeneinheit 4 (die Hülse 43) mit der Einlassnockenwelle 12 mittels einer Passverzahnung verbunden ist. Die Nockeneinheit 4 dreht sich einstückig mit der Einlassnockenwelle 12 und ist auf dieser in der X-Achsenrichtung so verschiebbar, dass die Nockeneinheit 4 zu einer Position mit niedrigem Hub oder einer Position mit großem Hub geschaltet wird.
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Ferner ist, wie in 3 und 4 gezeigt ist, ein Teil 43a mit verringertem Durchmesser an der zweiten Seite (der rechten Seite in 4) der Hülse 43 in der X-Achsenrichtung ausgebildet und ein ringförmiges bewegliches Stück 44 ist um den Teil 43a mit verringertem Durchmesser vorgesehen. Das heißt, dass die Hülse 43 ein unbewegliches Stück ist, das nicht relativ zu der Nockeneinheit 4 schwenken kann (d. h., ein unbewegliches Stück, das vorgesehen ist, um nicht relativ zu der Nockeneinheit 4 zu schwenken), und dass das bewegliche Stück 44 so auf die Hülse 43 gesetzt ist, dass das bewegliche Stück 44 relativ zu der Nockeneinheit 4 schwenken kann (d. h., das bewegliche Stück 44 ist vorgesehen, um relativ zu der Nockeneinheit 4 schwenkbar zu sein). Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Spiralfeder 45 zwischen der Hülse 43 und dem beweglichen Stück 44 angeordnet und spannt das bewegliche Stück 44 durch ihre Federkraft so vor, dass das bewegliche Stück 44 relativ zu der Hülse 43 in Richtung einer Vorderseite in einer Richtung (nachfolgend auch als eine Nockendrehrichtung bezeichnet) schwenkt, in der sich die Einlassnockenwelle 12 dreht.
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Genauer gesagt, ist eine Nut 43b, die sich in einer Umfangsrichtung erstreckt, an einem Außenumfang des Teils 43a mit verringertem Durchmesser der Hülse 43 ausgebildet, eine Nut 44a ist an einem Innenumfang des beweglichen Stücks 44 ausgebildet, um der Nut 43b gegenüberzuliegen, und eine Aufnahmekammer für die Spiralfeder 45 ist ausgebildet. Ein Ende (ein vorderes Ende in der Nockendrehrichtung) der Spiralfeder 45 berührt ein Ende der Nut 44a an dem beweglichen Stück 44 und das andere Ende (ein hinteres Ende in der Nockendrehrichtung) der Spiralfeder 45 berührt das andere Ende der Nut 43b an der Hülse 43, so dass das bewegliche Stück 44 in Richtung der Vorderseite in der Nockendrehrichtung durch eine Federkraft der Spiralfeder 45 vorgespannt wird.
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Um die auf diese Weise aufgebaute Nockeneinheit 4 in der X-Achsenrichtung entlang der Einlassnockenwelle 12 zu verschieben, ist eine Führungsnut 46, die mit dem Verstellstift 51 in Eingriff bringbar ist, an einem Außenumfang der Nockeneinheit 4, wie nachstehend beschrieben ist, vorgesehen. Wie in 5 sowie in 2 bis 4 gezeigt ist, ist die Führungsnut 46 vorgesehen, um sich in der Umfangsrichtung über einen gesamten Außenumfang der Nockeneinheit 4 zu erstrecken und ein Paar von Führungsabschnitten 46a, 46b steht einander gegenüberliegend vor. Die Führungsabschnitte 46a, 46b sind auf entsprechenden Seitenflächen der Führungsnut 46 in einer Breitenrichtung der Führungsnut 46 (welche die Gleiche ist wie die X-Achsenrichtung und nachfolgend auch als eine Nutbreitenrichtung bezeichnet wird) vorgesehen. Die Führungsabschnitte 46a, 46b sind im Wesentlichen in einer X-Form vorgesehen.
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Das heißt, dass, wie in 2 gezeigt ist, ein Aktor 5 für jeden Zylinder 3 vorgesehen ist, um über der Einlassnockenwelle 12 angeordnet zu sein. Der Aktor 5 ist eingerichtet, den Verstellstift 51 so anzutreiben, dass sich der Verstellstift 51 hin- und herbewegt (d. h., dass sich der Verstellstift 51 vorwärtsbewegt und rückwärtsbewegt). Der Aktor 5 ist durch das Nockengehäuse 2 beispielsweise über eine Strebe 52 gehalten, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt. Der Aktor 5 treibt den Verstellstift 51 durch einen Elektromagneten an. Wenn der Aktor 5 in einem AN-Zustand ist, bewegt sich der Verstellstift 51 in Richtung der Führungsnut 46 (d. h., der Verstellstift 51 bewegt sich vorwärts), um mit der Führungsnut 46 in Eingriff zu sein.
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Wenn sich der Verstellstift 51 vorwärtsbewegt, um mit einer Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der ersten Seite oder der zweiten Seite in der Breitenrichtung in Eingriff zu sein, bewegt sich der Verstellstift 51 relativ an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4 in der Umfangsrichtung und bewegt sich auch in einer Breitenrichtung der Führungsnut 46, nämlich in einer schrägen Weise zusammen mit einer Drehung der Einlassnockenwelle 12, was später unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird. Zu dieser Zeit verschiebt sich die Nockeneinheit 4 praktisch relativ zu dem Verstellstift 51 in der X-Achsenrichtung, während sie sich relativ zu dem Verstellstift 51 dreht.
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Beispielsweise bewegt sich der Verstellstift 51 vorwärts und greift in die Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der ersten Seite (auf der linken Seite in 2) in der X-Achsenrichtung in einem Fall ein, in dem die Nockeneinheit 4 an einer Position mit niedrigem Hub angeordnet ist, wie in 2 gezeigt ist, wenn der Aktor 5 eingeschaltet ist. Zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12, wie durch einen Pfeil R gezeigt ist, bewegt sich der Verstellstift 51 relativ entlang der Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der ersten Seite und daher drückt der Verstellstift 51 praktisch die Nockeneinheit 4 in Richtung der linken Seite in der Figur, so dass sich die Nockeneinheit 4 verschiebt.
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Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die Führungsnut 46 auf der Hülse 43 und dem beweglichen Stück 44 der Nockeneinheit 4 vorgesehen. Anders gesagt, ist die Führungsnut 46 in zwei Teile auf der Seite der Hülse 43 (der linken Seite) und der Seite des beweglichen Stücks 44 (der rechten Seite) an einer Mitte in der Nutbreitenrichtung in zwei Teile geteilt, wie in 5 gezeigt ist. Wie oben unter Bezugnahme auf 3 usw. beschrieben wurde, ändert sich eine Positionsbeziehung zwischen beiden Seitenflächen der Führungsnut 46, wenn das bewegliche Stück 44 relativ zu der Hülse 43 schwenkt.
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Nachfolgend wird, in einem Fall, in dem die Beschreibung unter Bezugnahme auf 5, 6 erfolgt, die erste Seite in der Breitenrichtung (der X-Achsenrichtung) der Führungsnut 46 zweckmäßigerweise als die linke Seite bezeichnet und die zweite Seite wird als die rechte Seite bezeichnet. Zunächst umfassen, wie in der Mitte der 5 gezeigt ist, Führungsabschnitte 46a, 46b auf den linken und rechten Seitenflächen der Führungsnut 46 Seitenflächenabschnitte 46a2, 46b2, die so eingerichtet sind, dass ein Umfang des Vorstehens der Seitenflächenabschnitte 46a2, 46b2 von entsprechenden vorstehenden Enden 46a1, 46b1 in Richtung der Vorderseite (einer oberen Seite in der Figur) in der Nockendrehrichtung allmählich abnimmt. Ferner ist ein Abstand d0 in der Nutbreitenrichtung zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1, die einander gegenüberliegen, kleiner als ein Außendurchmesser D des Verstellstifts 51 (s. eine untere Seite in 6).
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Es ist zu beachten, dass, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde, das bewegliche Stück 44 relativ zu der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 schwenkbar ist und das bewegliche Stück 44 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position schwenkt. Die erste Position ist eine Position, zu der das bewegliche Stück 44 in der Nockendrehrichtung relativ zu der Hülse 43 vorwärts schwenkt, wie auf einer oberen Seite in 5 gezeigt ist. Die zweite Position ist eine Position, zu der das bewegliche Stück 44 in der Nockendrehrichtung relativ zu der Hülse 43 rückwärts schwenkt, wie auf einer unteren Seite in 5 gezeigt ist. Ferner ist das bewegliche Stück 44 durch die Spiralfeder 45 in Richtung der Vorderseite in der Nockendrehrichtung vorgespannt, d. h. in Richtung der ersten Position.
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Aus diesem Grund ist, wie auf der oberen Seite in 5 gezeigt ist, das vorstehende Ende 46b1 des Führungsabschnitts 46b auf der rechten Seitenfläche der Führungsnut 46 an der Vorderseite in der Nockendrehrichtung relativ zu dem vorstehenden Ende 46a1 des Führungsabschnitts 46a auf der linken Seitenfläche angeordnet. Weil die vorstehenden Enden 46a1, 46b1 auf diese Weise voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung entlang der Nockendrehrichtung versetzt sind, ist ein Abstand d zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1, die einander gegenüberliegen, größer als ein Abstand d0 in der Nutbreitenrichtung, genauer gesagt, größer als ein Außendurchmesser D des Verstellstifts 51.
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Daher tritt in der vorliegenden Ausführungsform, wie unten unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird, der Verstellstift 51 durch das Paar von Führungsabschnitten 46a, 46b (d. h., zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1) durch, wenn der Verstellstift 51 mit der rechten oder linken Seitenfläche der Führungsnut 46 in Eingriff ist, um die Nockeneinheit 4 zu verschieben. Das heißt beispielsweise, dass wenn der Verstellstift 51 mit der linken Seitenfläche der Führungsnut 46, wie auf der oberen Seite in 6 gezeigt ist, in Eingriff ist, sich der Verstellstift 51 entlang des linken Führungsflächenabschnitts 46a2 zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12 und der Nockeneinheit 4 verschiebt und das vorstehende Ende 46a1, wie in einer Mitte in 6 gezeigt ist, erreicht.
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Dann tritt der Verstellstift 51 zwischen den beiden vorstehenden Enden 46a1, 46b1 durch, die so angeordnet sind, dass der Abstand d zwischen den zwei vorstehenden Enden 46a1, 46b1 groß ist, und der Verstellstift 51 bewegt sich in Richtung der rechten Seite der Führungsnut 46 relativ, wie auf einer unteren Seite in 6 gezeigt ist. Die Nockeneinheit 4 verschiebt sich, wenn sich der Verstellstift 51 in der Breitenrichtung der Führungsnut 46 relativ bewegt. Um von dem Nocken 41 mit niedrigem Hub zu dem Nocken 42 mit großem Hub zu wechseln, wird die Nockeneinheit 4 um einen Abstand S (eine Länge in der X-Achsenrichtung) zwischen zwei Nocken 41, 42 verschoben.
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Das heißt, dass, wie auf der unteren Seite in 6 gezeigt ist, ein Umfang einer Relativbewegung des Verstellstifts 51 zu der rechten Seite an einer Außenumfangsfläche der Nockeneinheit 4 der Gleiche sein muss wie der Abstand S zwischen den beiden Nocken 41, 42. Deshalb muss eine Breite (eine Länge in der X-Achsenrichtung) der Führungsnut 46 auf näherungsweise S + D festgelegt sein, wenn ein Durchmesser des Verstellstifts 51 D ist, um die Nockeneinheit 4 zu verschieben, um von dem Nocken 41 mit niedrigem Hub zu dem Nocken 42 mit großem Hub zu wechseln.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verriegelungsmechanismus 6 vorgesehen, um eine Position (die Position mit niedrigem Hub oder die Position mit großem Hub) der Nockeneinheit 4 zu halten, wenn der Nocken 41 mit niedrigem Hub zu dem Nocken 42 mit großem Hub oder umgekehrt gewechselt wird. Das heißt, dass zwei ringförmige Nuten 43c, 43d nebeneinander nahe einer Mitte in der X-Achsenrichtung (der Rechts-Links-Richtung in 4) auf einer Innenumfangsfläche der Hülse 43 der Nockeneinheit 4, wie in 4 gezeigt ist, ausgebildet sind, und ein ringförmiger Vorsprung 43e im Wesentlichen in einer Mitte in der X-Achsenrichtung angeordnet ist, und ausgebildet, um zwischen ihnen zu bleiben.
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Ein Verriegelungselement 61 ist zurückziehbar an dem Außenumfang der Einlassnockenwelle 12 angeordnet, um mit einer entsprechenden der ringförmigen Nuten 43c, 43d zu der Zeit in Eingriff zu sein, zu der die Nockeneinheit 4 an der Position mit niedrigem Hub oder der Position mit großem Hub angeordnet ist. Beispielsweise ist das Verriegelungselement 61 eine Verriegelungskugel. Das Verriegelungselement 61 ist in einem Lochabschnitt 12a aufgenommen, der einen kreisförmigen Querschnitt hat und an einer Außenumfangsfläche der Einlassnockenwelle 12 offen ist, und ist durch eine Spiralfeder 62 nach außen gedrückt. Das heißt, dass das Verriegelungselement 61 in Richtung der Innenumfangsfläche der Hülse 43 gedrückt wird, die radial außerhalb des Verriegelungselements 61 angeordnet ist und dem Verriegelungselement 61 gegenüberliegt, von dem Lochabschnitt 12a der Einlassnockenwelle 12 aus.
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Mit dieser Konfiguration ist das Verriegelungselement 61 mit der ringförmigen Nut 43c in Eingriff, wenn die Nockeneinheit 4 an der Position mit niedrigem Hub auf der zweiten Seite in der X-Achsenrichtung (der rechten Seite in 4) angeordnet ist, wie auf der oberen Seite in 4 gezeigt ist. Wenn die Nockeneinheit 4 an der Position mit großem Hub auf der ersten Seite in der X-Achsenrichtung (der linken Seite in 4) angeordnet ist, wie auf einer unteren Seite in 4 gezeigt ist, ist das Verriegelungselement 61 mit der ringförmigen Nut 43d in Eingriff. Ferner bewegt sich, wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, wenn sich die Nockeneinheit 4 von der Position mit niedrigem Hub zu der Position mit großem Hub verschiebt, das Verriegelungselement 61 in dem Verriegelungsmechanismus 6 über den ringförmigen Vorsprung 43e.
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Das heißt, dass das Verriegelungselement 61 zuerst durch den ringförmigen Vorsprung 43e zusammen mit dem Verschieben der Nockeneinheit 4 nach unten gedrückt wird und sich dann nach unten gegen eine Federkraft der Spiralfeder 62 bewegt, um sich von der ringförmigen Nut 43c weg zu bewegen. Obwohl es nicht gezeigt ist, bewegt sich das Verriegelungselement 61 über den ringförmigen Vorsprung 43e, wenn die Nockeneinheit 4 eine Mittelposition zwischen der Position mit niedrigem Hub und der Position mit großem Hub durchläuft, und wird dann das Verriegelungselement 61 in die ringförmige Nut 43d durch eine Federkraft der Spiralfeder 62 eingesetzt. Somit verschiebt sich die Nockeneinheit 4 weiter in Richtung der linken Seite.
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Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Tiefe der Führungsnut 46 an einem Teil am größten ist, der dem Führungsabschnitt 46b entspricht, wie in 3 gezeigt ist, und dass sich die Tiefe in der Umfangsrichtung weg von diesem Teil allmählich verringert. Ein Teil 46c, dessen Tiefe sich in Richtung der Vorderseite in der Nockendrehrichtung verringert, ist ein Einführgebiet 46c, in dem der Verstellstift 51 anfängt, mit der Führungsnut 46 in Eingriff zu kommen, während ein Teil 46d, dessen Tiefe sich in Richtung der Rückseite in der Nockendrehrichtung verringert, ein Auslaufgebiet 46d ist, in dem der Verstellstift 51 aus der Führungsnut 46 zurückgezogen wird.
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Ein Betrieb des Nockenschaltmechanismus wird nachstehend unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Zunächst sind während eines Betriebs einer Maschine 1, wenn der Nocken 41 mit niedrigem Hub, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, ausgewählt ist, der Hub und die Öffnungsdauer des Einlassventils 10, das durch den Kipphebel 15 angetrieben wird, relativ gering. Zu dieser Zeit ist, wie auf der oberen Seite der 6 gezeigt ist, das bewegliche Stück 44 in der Nockeneinheit an der ersten Position angeordnet und sein rechter Führungsabschnitt 46b ist an der Vorderseite (der oberen Seite in 6) in der Nockendrehrichtung relativ zu dem linken Führungsabschnitt 46a angeordnet.
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Wenn der Aktor 5 in diesem Zustand eingeschaltet wird, um zu dem Nocken 42 mit großem Hub zu schalten, bewegt sich der Verstellstift 51 vorwärts, um mit der linken Seitenfläche der Führungsnut 46 in Eingriff zu kommen. In diesem Fall wird einleitend bewirkt, dass sich der Verstellstift 51 in dem Einführgebiet 46c, das ausgebildet ist, um relativ flach zu sein, so vorwärtsbewegt, dass das distale Ende des Verstellstifts 51 gegen eine Bodenfläche der Führungsnut 46 (d. h., eine Bodenfläche des Einführgebiets 46c) gedrückt wird. Somit bewegt sich der Verstellstift 51 allmählich vorwärts, um mit der linken Seitenfläche der Führungsnut 46 zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12 gleichmäßig in Eingriff zu kommen.
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Wenn sich die Nockeneinheit 4 weiter dreht, verschiebt sich der Verstellstift 51 an dem Führungsflächenabschnitt 46a2 auf der linken Seitenfläche der Führungsnut 46, wie von der oberen Seite zu der Mitte in 6 gezeigt ist, und dadurch erreicht der Verstellstift 51 das vorstehende Ende 46a1 des Führungsabschnitts 46a. Zwischenzeitig drückt der Verstellstift 51 praktisch die Nockeneinheit 4 in Richtung der linken Seite über den Führungsflächenabschnitt 46a2, um die Nockeneinheit 4 zu verschieben. Dementsprechend wird das Verriegelungselement 61 (s. obere Seite in 4), das mit der ringförmigen Nut 43c an dem Innenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 in Eingriff ist, durch den ringförmigen Vorsprung 43e nach unten gedrückt.
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Das heißt, dass wenn der Verstellstift 51 das vorstehende Ende 46a1 des Führungsabschnitts 46a, wie in der Mitte der 6 gezeigt ist, erreicht, sich eine Mitte des Verstellstifts 51 relativ in Richtung der rechten Seite über eine Mittelposition der Führungsnut 46 in der Breitenrichtung bewegt, und sich zu dieser Zeit das Verriegelungselement 61 über den ringförmigen Vorsprung 43e bewegt. Das Verrieglungselement 61, das sich über den ringförmigen Vorsprung 43e bewegt hat, wird in die ringförmige Nut 43d durch die Federkraft der Spiralfeder 62 eingesetzt. Somit verschiebt sich die Nockeneinheit 4 weiter in Richtung der linken Seite.
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Daher tritt, wie von der Mitte zu der unteren Seite der 6 gezeigt ist, der Verstellstift 51 zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1, die einander gegenüber liegen, durch, und bewegt sich relativ von der linken Seite zu der rechten Seite der Führungsnut 46. Wenn sich die Nockeneinheit 4 somit zu der Position mit großem Hub verschiebt, wird der Kipphebel 15 durch den Nocken 42 mit großem Hub nach unten gedrückt, obwohl dies nicht gezeigt ist. Infolgedessen wird das Einlassventil 10 so betrieben, dass der Hub und die Öffnungsdauer des Einlassventils 10 groß sind. Es ist zu beachten, dass die Rolle 15a des Kipphebels 15 gegen die Grundkreisgebiete des Nockens 41 mit niedrigem Hub und des Nockens 42 mit großem Hub gedrückt wird, während sich die Nockeneinheit 4 von der Position mit niedrigem Hub zu der Position mit großem Hub verschiebt.
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Der Verstellstift 51, der sich zu der rechten Seitenfläche der Führungsnut 46, wie oben beschrieben wurde, relativ bewegt hat, bewegt sich weg von dem Führungsabschnitt 46b zusammen mit der Drehung der Nockeneinheit 4, wie auf der unteren Seite in 6 gezeigt ist. Wenn der Aktor 5 zu dieser Zeit ausgeschaltet ist, wird der Verstellstift 51 in dem Auslaufgebiet 46d der Führungsnut 46 allmählich zurückbewegt und wird zu einer Position zurückgezogen, an der der Verstellstift 51 mit der Führungsnut 46 nicht in Eingriff ist. Dementsprechend greift danach der Verstellstift 51 nicht in die Führungsnut 46 ein, bis der Aktor 5 wieder eingeschaltet wird, um zu bewirken, dass sich der Verstellstift 51 vorwärtsbewegt.
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Nachfolgend wird ein Betrieb unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, um von dem Nocken 42 mit großem Hub zu dem Nocken 41 mit niedrigem Hub zu wechseln (d. h., ein Betrieb, der in einem Fall durchgeführt wird, in dem der Nocken 42 mit großem Hub ausgewählt wurde, wie oben beschrieben wurde, und der Nocken von dem Nocken 42 mit großem Hub zu dem Nocken 41 mit niedrigem Hub geschaltet wird). Auch in 7 wird die erste Seite in der Breitenrichtung (der X-Achsenrichtung) der Führungsnut 46 der Einfachheit halber als die linke Seite bezeichnet und die zweite Seite wird als die rechte Seite bezeichnet. Weil die Nockeneinheit 4 an der Position mit großem Hub angeordnet ist, wenn der Aktor 5 eingeschaltet ist, bewegt sich der Verstellstift 51 vorwärts und ist mit der rechten Seitenfläche der Führungsnut 46 in Eingriff, wie auf der oberen Seite in 7 gezeigt ist.
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Dann verschiebt sich zusammen mit der Drehung der Einlassnockenwelle 12 und der Nockeneinheit 4 der Verstellstift 51 entlang des Führungsflächenabschnitts 46b2 auf der rechten Seitenfläche der Führungsnut 46 wie in einer Mitte der 7 gezeigt ist, um die Nockeneinheit 4 zu der rechten Seite zu drücken und zu verschieben. Zu dieser Zeit drückt der Verstellstift 51 den Führungsflächenabschnitt 46b2 in Richtung der rechten Seite und zusätzlich drückt der Verstellstift 51 den Führungsflächenabschnitt 46b2 in Richtung der Rückseite (einer unteren Seite in 7) in der Nockendrehrichtung. Daher schwenkt das bewegliche Stück 44 in Richtung der Rückseite in der Nockendrehrichtung gegen eine Federkraft der Spiralfeder 45.
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Wenn das bewegliche Stück 44 auf diese Weise schwenkt, wird der Führungsabschnitt 46b auf der rechten Seitenfläche der Führungsnut 46 zu einer zweiten Position verlagert (s. auch die untere Seite der 5), die auf der Rückseite in der Nockendrehrichtung relativ zu dem Führungsabschnitt 46a auf der linken Seitenfläche ist, wie auf der unteren Seite in 7 gezeigt ist. Daher sind die vorstehenden Enden 46a1, 46b1 voneinander in der Vorne-Hinten-Richtung entlang der Nockendrehrichtung verlagert und dementsprechend wird der Abstand zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1, die einander gegenüberliegen, groß und der Verstellstift 51 tritt zwischen ihnen hindurch.
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Wenn der Verstellstift 51 zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1 der Führungsabschnitte 46a, 46b hindurchtritt, bewegt sich das Verriegelungselement 61 über den ringförmigen Vorsprung 43e, um in die ringförmige Nut 43c an den Innenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 in einer Weise eingesetzt zu werden, die ähnlich der Weise ist, in der die Position der Nockeneinheit 4 von der Position mit niedrigem Hub zu der Position mit großem Hub geschaltet wird. Somit verschiebt sich die Nockeneinheit 4 weiter in Richtung der rechten Seite, so dass sich der Verstellstift 51, der zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1 durchgetreten ist, relativ zu der linken Seite der Führungsnut 46 bewegt.
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Wenn sich die Nockeneinheit 4 auf diese Weise von der Position mit großem Hub zu der Position mit niedrigem Hub verschiebt, wird der Kipphebel 15 durch den Nocken 41 mit niedrigem Hub nach unten gedrückt, auch wenn dies nicht gezeigt ist. Infolgedessen wird das Einlassventil 10 so betrieben, dass der Hub und die Öffnungsdauer des Einlassventils 10 gering sind. Es ist zu beachten, dass wenn der Verstellstift 51 zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1, wie oben beschrieben wurde, durchtritt, und somit aufhört, den rechten Führungsflächenabschnitt 46b2 zu drücken, das bewegliche Stück 44 vorwärts in der Nockendrehrichtung durch die Federkraft der Spiralfeder 45 schwenkt und zu der ersten Position zurückkehrt.
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Bei dem Mechanismus für variable Ventilsteuerung der vorliegenden Ausführungsform ist, wie oben beschrieben wurde, die Nockeneinheit 4, die den Nocken 41 mit niedrigem Hub und den Nocken 42 mit großem Hub umfasst, um die Einlassnockenwelle 12 vorgesehen und der Verstellstift 51 ist mit der Führungsnut 46 in Eingriff, die an dem Außenumfang der Nockeneinheit 4 vorgesehen ist, um die Nockeneinheit 4 in Richtung der ersten Seite (einer Seite) oder der zweiten Seite (der anderen Seite) in der X-Achsenrichtung zu verschieben. Somit kann der Hub des Einlassventils 10 zwischen einem Zustand mit niedrigem Hub und einem Zustand mit großem Hub durch Auswählen entweder eines Nockens 41 mit niedrigem Hub oder eines Nockens 42 mit großem Hub geschaltet werden.
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Wenn die Nockeneinheit 4 in Richtung der ersten Seite oder der zweiten Seite in der X-Achsenrichtung verschoben wird, ist der Verstellstift 51 mit der Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der ersten Seite oder der Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der zweiten Seite in der Breitenrichtung in Eingriff und der Verstellstift 51 wird von der ersten Seite zu der zweiten Seite durch den Führungsabschnitt 46a auf der ersten Seite relativ bewegt, oder der Verstellstift 51 wird von der zweiten Seite zu der ersten Seite durch den Führungsabschnitt 46b auf der zweiten Seite relativ bewegt, wodurch es ermöglicht wird, dass die Nockeneinheit 4 in Richtung der ersten Seite und der zweiten Seite entlang der X-Achsenrichtung in einer hin- und herbewegbaren Weise verschoben wird.
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Daher ist, wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, eine Breite (eine Länge in der X-Achsenrichtung) der Führungsnut 46, die für eine Relativbewegung des Verstellstifts 51 erforderlich ist, näherungsweise S + D, wenn ein Schiebebetrag einer Nockeneinheit 4 mit S bezeichnet wird und ein Durchmesser des Verstellstifts 51 mit D bezeichnet wird, die kleiner ist als eine Breite (2 × S + D) der Y-förmigen Führungsnut G (s. 8) beim Stand der Technik (d. h., dem herkömmlichen Beispiel). Somit hat die Nockeneinheit 4 eine reduzierte Größe.
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Ferner ist, um die Nockeneinheit 4 zu der ersten Seite in der X-Achsenrichtung zu bewegen, der Verstellstift 51 mit der Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der ersten Seite in Eingriff, und um die Nockeneinheit 4 zu der zweiten Seite in der X-Achsenrichtung zu bewegen, die der ersten Seite entgegengesetzt ist, der Verstellstift 51 mit der Seitenfläche der Führungsnut 46 auf der zweiten Seite in Eingriff. Das heißt, dass wenn die Seite, zu der die Nockeneinheit 4 bewegt wird, gewechselt wird, nur die Seitenfläche der Führungsnut 46, mit der der Verstellstift 51 in Eingriff ist, zu der Seitenfläche auf der ersten Seite oder der Seitenfläche auf der zweiten Seite gewechselt wird. Somit ist nur ein Verstellstift 51 erforderlich. Diesbezüglich ist es möglich, eine Kostensenkung im Vergleich zu dem Beispiel (dem herkömmlichen Beispiel, das oben unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben wurde) zu erreichen, das zwei Verstellstifte erfordert, und obwohl das bewegliche Stück 44 in der Nockeneinheit 4 vorgesehen ist, kann eine Kostenerhöhung unterdrückt werden.
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Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Abstand (der Abstand d0 in der Nutbreitenrichtung) zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1 der Führungsabschnitte 46a, 46b an den entsprechenden Seitenflächen der Führungsnut 46 kleiner als der Außendurchmesser D des Verstellstifts 51. Aus diesem Grund bewegt sich die Mitte des Verstellstifts 51 relativ über die Mittelposition der Führungsnut 46 in der Breitenrichtung, wenn der Verstellstift 51 die vorstehenden Enden 46a1, 46b1 erreicht, und läuft zu dieser Zeit die Nockeneinheit 4 an der Mittelposition eines Verschiebens vorbei. Daher bewegt sich zu dieser Zeit in dem Verriegelungsmechanismus 6 der Nockeneinheit 4 das Verriegelungselement 61 über den ringförmigen Vorsprung 43e und die Nockeneinheit 4 kehrt danach nicht zu ihrer ursprünglichen Seite zurück.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bei der oben genannten Ausführungsform beschriebene Konfiguration beschränkt. Die oben genannte Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel und die Konfiguration, der Zweck und dergleichen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die der oben genannten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist bei der oben genannten Ausführungsform die Führungsnut 46 an dem Außenumfang der Hülse 43 der Nockeneinheit 4 an einer Position in der Nähe der Mitte in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die Führungsnut 46 kann in der Nähe eines Endes auf der ersten Seite oder der zweiten Seite vorgesehen sein.
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Ferner ist bei der oben genannten Ausführungsform die Führungsnut 46 an dem Außenumfang der Hülse 43 vorgesehen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die Führungsnut 46 kann an einem Außenumfang eines zylindrischen Elements vorgesehen sein, das getrennt von der Hülse 43 ausgebildet ist, und das zylindrische Element kann mit einem Ende der Hülse 43 auf der ersten Seite oder der zweiten Seite verbunden sein. In diesem Fall umfasst die Nockeneinheit 4 das zylindrische Element zusätzlich zu dem Nocken 41 mit niedrigem Hub, dem Nocken 42 mit großem Hub und der Hülse 43.
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Ferner ist bei der oben genannten Ausführungsform die Hülse 43 der Nockeneinheit 4 ein unbewegliches Stück und das bewegliche Stück 44 ist um den Teil 43a mit verringertem Durchmesser vorgesehen, der an der Hülse 43 vorgesehen ist. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann das unbewegliche Stück getrennt von der Hülse 43 ausgebildet sein und an der Hülse 43 befestigt sein.
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Ferner ist bei der Nockeneinheit 4 der oben genannten Ausführungsform die Führungsnut 46 an der Mitte in der Breitenrichtung geteilt. Allerding ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die Führungsnut 46 kann in einer Position näher zu der ersten Seite oder der zweiten Seite als die Mitte geteilt sein. Ferner ist der Abstand d0 in der Nutbreitenrichtung zwischen den vorstehenden Enden 46a1, 46b1 des Paars von Führungsabschnitten 46a, 46b auf den entsprechenden Seitenflächen der Führungsnut 46 kleiner als der Außendurchmesser D des Verstellstifts 51. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und der Abstand d0 in der Nutbreitenrichtung kann größer sein als der Außendurchmesser D des Verstellstifts 51.
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Ferner wird bei der Nockeneinheit 4 der oben genannten Ausführungsform die Spiralfeder 45 als ein erstes Vorspannelement verwendet, welches das bewegliche Stück 44 in Richtung der Vorderseite in der Nockendrehrichtung relativ zu der Hülse 43 vorspannt. Allerdings kann das erste Vorspannelement ein Federelement sein, das von der Spiralfeder verschieden ist und das erste Vorspannelement ist nicht auf die Spiralfeder beschränkt. Beispielsweise kann das bewegliche Stück 44 eingerichtet sein, um in Richtung der Vorderseite in der Nockendrehrichtung relativ zu der Hülse 43 unter Verwendung eines hydraulischen Drucks eines Schmiersystems der Maschine 1 vorgespannt zu werden.
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Außerdem befasst sich die oben genannte Ausführungsform mit dem Nockenschaltmechanismus, der die Hubkennlinie eines Einlassventils 10 bei einem Ventilsystem von einem Typ einer doppelten oben liegenden Nockenwelle (DOHC) der Maschine 1 schaltet. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Nockenschaltmechanismus angewandt werden, der eine Hubkennlinie eines Auslassventils 11 schaltet. Ferner ist das Ventilsystem nicht auf das Ventilsystem vom DOHC-Typ beschränkt und die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Ventilsystem vom Typ einer einzelnen oben liegenden Nockenwelle (SOHC) angewandt werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Nockeneinheit eingerichtet sein, um in einem nockenschaltenden Mechanismus für variable Ventilsteuerung kompakt zu sein. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung beispielsweise hoch effizient, wenn die vorliegende Erfindung auf eine Maschine angewandt wird, die in einem Fahrzeug vorgesehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-520395 [0002]
- JP 2010-520395 A [0002]