DE19814888A1 - Variabler Ventilsteuerungsmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventilsteuerungsmecha­ nismus zur Steuerung der Ventilzeiten eines Einlaßventils und/oder Auslaßventils, wobei die Öffnung und die Schließung des Ventils dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors entsprechend gesteuert wird. Die Erfindung betrifft insbeson­ dere einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, bei dem eine Verbindungseinrichtung für eine nicht-konstante Geschwindig­ keit verwendet wird, um eine konstante Eingangswinkelgeschwin­ digkeit in eine variable Ausgangswinkelgeschwindigkeit umzu­ wandeln, während die Verbindungseinrichtung eine Drehung durchführt.

Ein Hubkolbenverbrennungsmotor, der nachstehend als Motor bezeichnet wird, ist mit einem Einlaß- und einem Auslaßventil versehen. Diese Ventile werden nachstehend als Motorventile oder Ventile bezeichnet. Da das Ventil so angetrieben wird, daß sein Hub von einer Nockenform und dem derzeitigen Drehpha­ senwinkel (das heißt der derzeitigen Winkelposition) des Nockens bezüglich einer festen Referenzwinkelposition des Nockens abhängt, hängen außerdem die Ventilöffnungs- und Schließzeit des Ventils als auch die Dauer der Ventilöffnung des Ventils von der Nockenform und der derzeitigen Winkel­ position des drehenden Nockens ab, wobei die Dauer der Ventil­ öffnung der Zeitabschnitt ist, in dem das Ventil offen ist. Diese Dauer wird numerisch durch den Kurbelwellenwinkel ausge­ drückt.

Sowohl bei dem in dem Motor vorgesehenen Einlaß- als auch in dem Auslaßventil hängt die optimale Zeitsteuerung der Ventil­ öffnung und der Ventilschließung als auch die optimale Ventil­ öffnungsdauer von der aktuellen Motorlast und Motordrehzahl ab. Zur Zeitsteuerung und zur Steuerung der Ventilöffnungszeit wurden daher verschiedene Arten sogenannter variabler Ventil­ steuerungsvorrichtungen oder -mechanismen vorgeschlagen.

Zusätzlich zu diesen vorgeschlagenen Typen wurde ein variabler Ventilmechanismus vorgeschlagen, bei dem eine Verbindungsein­ richtung für nicht-konstante Geschwindigkeit mit einem Exzen­ termechanismus zwischen einer Nocke und einer Nockenwelle angeordnet wird. Die Nocke und die Nockenwelle sind parallel zueinander angeordnet, jedoch radial zueinander versetzt, so daß die Drehachse des Nockens exzentrisch zu der Drehachse der Nockenwelle ist. Hierdurch wird eine Veränderung der Winkelge­ schwindigkeit des Nockens ermöglicht, wenn die Nockenwelle eine Drehung bei einer konstanten Winkelgeschwindigkeit durch­ führt. Folglich ist es bei diesen variablem Ventilmechanismus möglich, die Zeitsteuerung und Dauer der Ventilöffnung und der Ventilschließung durch Einstellung der Größe der Exzentrizität der Drehachse des Nockens des Exzentermechanismus einzustel­ len.

Die Verwendung einer solchen Verbindungseinrichtung für nicht­ konstante Geschwindigkeit ist beispielsweise in der Japani­ schen Patentveröffentlichung Nr. Sho 47-20654 und in den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei 3-168309, Hei 4-183905, Hei 6-10630 offenbart.

Bei dem variablen Ventilsteuerungsmechanismus, der eine solche Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindigkeit verwendet, hängt das Muster, in dem sich die Zeitsteuerung des Einlaßventils und des Auslaßventils verändert, von der Dreh­ richtung ab, in der die Exzentrizität des Exzentermechanismus eingestellt wird. Dieses Muster wirkt sich auf die Ausgangs­ leistungskennlinie des Motors aus.

Folglich besteht der Bedarf zur Einstellung der aktuellen Winkelposition des Exzentermechanismus in einer Drehrichtung, die für die Ausgangsleistungskennlinie des Motors geeignet ist.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus zu schaffen, der die Ventilhub­ kennlinien so verändern kann, daß sie mit den Ausgangslei­ stungskennlinien des Motors in Einklang stehen, wenn der Exzentermechanismus die Zeitsteuerung des Ventilbetriebes einstellt.

Diese Aufgabe wird durch einen variablen Ventilsteuerungs­ mechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des variablen Ventilsteue­ rungsmechanismus können bei Veränderung der Ventilzeitsteue­ rung gleichmäßige Motordrehmomentkennlinien erhalten werden, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors von einem Zustand mit niedriger Motordrehzahl in einem Zustand mit hoher Motordrehzahl verändert wird, da der variable Ventilsteue­ rungsmechanismus so ausgelegt ist, daß er die Ventilöffnungs­ dauer des Einlaßventils und/oder des Auslaßventils so ändert, daß die Überschneidungszeit des Einlaß- und Auslaßventils sich zu Beginn einer solchen Änderung des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors erhöht. Es ist in anderen Worten während dieses Übergangszeitabschnitts von der niedrigen Motordrehzahl zu der hohen Motordrehzahl möglich, Stufenabschnitte der Drehmomentkurve durch Erhöhung des Überschneidungszeitab­ schnitts des Einlaß- und des Auslaßventils zu beseitigen, wodurch eine gleichmäßige Beschleunigung der Motordrehzahl verwirklicht wird. Ein anderer Vorteil besteht außerdem darin, daß der Spitzenwert der Drehmomentkurve in einem Bereich mit mittleren Motordrehzahlen größer wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventil­ steuerungsmechanismus sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Bei dem Ventilsteuerungsmechanismus nach Anspruch 2 ist die Zeitsteuerung des Ventilbetriebs so ausgelegt, daß bei Ver­ änderung des Betriebszustand des Verbrennungsmotors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl in einem ersten Schritt die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils vor­ verlegt wird, während die Ventilschließzeit des Auslaßventils zurückgenommen wird, und dann in einem zweiten Schritt die Ventilschließzeit des Einlaßventils zurückgenommen wird, während die Ventilöffnungszeit des Auslaßventils vorverlegt wird. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß der Übersch­ neidungszeitabschnitt des Einlaß- und des Auslaßventils weiter erhöht wird, wodurch die Beseitigung der gestuften Abschnitte der Motordrehmomentkurve weiter erleichtert wird.

Wenn bei der Ausführungsform des Ventilsteuerungsmechanismus nach Anspruch 3 die Drehachse des Nockenprofils aus der ersten vorherbestimmten Position auf der Seite der niedrigen Motor­ drehzahl in die zweite vorherbestimmte Position auf der Seite der hohen Motordrehzahl verlegt wird, wird die Zeitsteuerung des Ventilbetriebs des Einlaßventils vorverlegt, so daß der Spitzenpunkt der Ventilhubkurve des Einlaßventils auf die Vorverlegungsseite bewegt wird. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die Ventilüberschneidungszeit vergrößert wird, um den Fanggrad des Motorzylinders zu erhöhen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 1(d) sind schematische Dia­ gramme, die den Aufbau und den Betrieb wesentlicher Teile einer Ausführungsform eines variablen Ventilsteuerungsmecha­ nismus zeigen;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungsmechanismus;

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungsmecha­ nismus;

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der wesent­ lichen Teile des in Fig. 2 gezeigten variablen Ventilsteue­ rungsmechanismus;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der wesentlichen Teile einer Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindig­ keit in der Ausführungsform des variablen Ventilsteuermecha­ nismus;

die Fig. 6(A1), 6(A2), 6(A3), 6(B1), 6(B2) und 6(B3) sind Diagramme, die die Prinzipien der Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindigkeit zeigen, die bei der Ausfüh­ rungsform des variablen Ventilsteuerungsmechanismus verwendet wird;

die Fig. 7(a1), 7(a2), 7(a3), 7(a4), 7(a5)' 7(b1)' 7(b2), 7(b3), 7(b4), 7(b5) und 7(c ) sind Diagramme, die Betriebs­ kennlinien der Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindigkeit bei der Ausführungsform des variablen Ventil­ steuerungsmechanismus zeigen;

Fig. 8 ist eine perspektivische auseinander gezogene Dar­ stellung der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungs­ mechanismus;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den Steuerflußweg zeigt, entlang dessen die Steuerung der Winkelposition einer Steuer­ scheibe relativ zu einer Nockenwelle der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungsmechanismus erfolgt.

Die Fig. 10(a), 10(b), 10(c), 10(d) und 10(e) sind Dia­ gramme, die den Ventilhub bzw. Ventilweg als Funktionen der Winkeldrehung der Kurbelwelle oder der Nockenwelle zeigen, wobei Muster der Veränderung der Ventilhubkennlinien darge­ stellt sind, die bei der Ausführungsform des variablen Ventil­ steuerungsmechanismus erreicht werden, wenn der exzentrische Abschnitt der Steuerscheibe des Mechanismus seine Winkelposi­ tion bezüglich der Nockenwelle so verändert, daß der exzen­ trische Abschnitt der Steuerscheibe auf der Seite des Ein­ laßventils und des Auslaßventils in einer Richtung gedreht wird, die der Drehrichtung des Motors entgegengesetzt ist; die Fig. 11(a), 11(b), 11(c) und 11(d) sind schematische Diagramme, die eine erste Modifikation der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungsmechanismus zeigen;

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung der Modifikation; die Fig. 13(a), 13(b), 13(c) und 13(d) sind schematische Diagramme, die eine zweite Modifikation der Ausführungsform des variablen Ventilsteuerungsmechanismus zeigen.

Die gezeigte Ausführungsform und ihre Modifikationen sind an einem Hubkolbenverbrennungsmotor angebracht, der mit einem Ventilsteuerungsmechanismus versehen ist, um ein Einlaß- und ein Auslaßventil anzutreiben. Diese Ventile sind jeweils an einem Motorzylinder angebracht und werden nachstehend durch den allgemeinen Ausdruck "Motorventil" oder einfach als "Ventil" bezeichnet.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen wesentliche Elemente des varia­ blen Ventilsteuerungsmechanismus der bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung. Wie es in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Ventilen 2 für ein Öffnen und Schließen eines Einlaßkanals und eines Auslaßkanals (nicht gezeigt) des Motors an einem Zylinderkopf 1 angebracht, der in Fig. 4 zu sehen ist. Jedes der Ventile 2 ist mit einem Ventilschaft versehen, dessen oberer Endabschnitt 2A (Fig. 3) mit einer Ventilfeder 3 (Fig. 5) versehen ist.

Wie es in Fig. 5 zu erkennen ist, greift der obere Endab­ schnitt 2A des Ventilschaft des Ventils 2 an einem Kipphebel 8 an, an dem ebenfalls ein Nocken 6 anliegt. Der Nocken 6 ist mit einem konvexen Abschnitt (Nockenabschnitt) 6A versehen, der das Ventil 2 gegen eine Federkraft öffnet, die durch die Ventilfeder 3 ausgeübt wird. Der erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus dient dazu, diesen Nocken 6 rela­ tiv zu der Nockenwelle 11 zu drehen, um die Winkelposition des Nocken 6 bezüglich der Nockenwelle 11 zu verändern.

Wie es in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, umfaßt der variable Ventilsteuerungsmechanismus die Nockenwelle (erstes Wellen­ element) 11, die mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors gekuppelt ist und durch einen Riemen (Steuerriemen) 41 und eine Riemenscheibe 42 in Drehung versetzt wird, und ein Nockenprofil (zweites Wellenelement) 12, das drehbar auf der Nockenwelle 11 angebracht ist. Der Nocken (Nockenabschnitt) 6 ist an einem äußeren Umfangsabschnitt des Nockenprofils 12 ausgebildet und erstreckt sich radial nach außen. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen außerdem deutlich, daß der Zwischenabschnitt des Nockenprofils 12 durch einen Lagerabschnitt 7 des Zylin­ derkopfs 1 drehbar gelagert ist.

Obwohl die Nockenwelle 11 wie oben beschrieben über das Noc­ kenprofil 12 durch den Lagerabschnitt 7 gelagert ist, sind die Endabschnitte der Nockenwelle 11 drehbar durch Lagerabschnitte IA des Zylinderkopfs über Endelemente 43 gelagert. Diese Endelemente 43 fluchten axial mit den Endabschnitten der Nockenwelle 11.

Die Riemenscheibe 42 ist daher fest an einem der Endelemente 43 angebracht. Dieses Endelement 43 wird nachstehend zusammen mit der Riemenscheibe 42 als Drehmomenteingangsabschnitt bezeichnet.

Wie es in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt ist, ist der Lagerab­ schnitt 7 geteilt. Er besteht aus einem Unterhälfte-Lager­ abschnitt 7A, der in dem Zylinderkopf 1 ausgebildet ist, einem Oberhälfte-Lagerabschnitt (Lagerdeckel) 7B, der mit dem Un­ terhälfte-Lagerabschnitt 7A von oben her gekuppelt ist, und aus Bolzen 7C (in Fig. 5 mittels gestrichelter Linie ge­ zeigt).

Wie es außerdem in Fig. 5 gezeigt ist, erstreckt sich eine im wesentlichen horizontale Anlageebene 7D zwischen dem Unter­ hälfte-Lagerabschnitt 7A und dem Lagerdeckel 7B senkrecht zur Längsachse des Motorzylinders (nicht gezeigt) der Unterhälfte-Lagerabschnitt 7A und der Lagerdeckel 7B sind fest miteinander durch die Bolzen 7C verbunden, die in Fig. 5 im wesentlichen vertikal angezogen sind.

Fig. 3 zeigt eine Verbindungseinrichtung 13 für nicht-kon­ stante Geschwindigkeit, die zwischen der Nockenwelle 11 und dem Nockenprofil 12 angeordnet ist, so daß das Nockenprofil 12 und die Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Ge­ schwindigkeit eine einstellbare Ventilbetätigungseinrichtung 50 zur fortlaufenden oder stufenweisen Steuerung der Ventil­ öffnungszeitpunkte bilden. Die Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Geschwindigkeit und eine Winkelpositionsein­ stelleinrichtung 30 bilden außerdem einen Steuermechanismus 51, der die Ventilöffnungszeiten des Ventils 2 ansprechend auf einen Betriebszustand des Motors verändert.

In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen 7E, 11A und 11B Öllei­ tungen, durch die Schmieröl (das heißt Motoröl) zu bewegenden Teilen des Motors geführt wird.

Der erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus wird bevorzugt an einem Mehrzylindermotor angebracht. In diesem Fall sind das Nockenprofil 12 und die Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Geschwindigkeit bei jedem Motorzylinder vorgesehen. Die nachstehende Beschreibung erfolgt anhand eines Vierzylindermotors.

Die Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Geschwindig­ keit umfaßt eine Steuerscheibe 14, die auf der Nockenwelle 11 gelagert ist, einen Exzenterabschnitt 15, der mit der Steuer­ scheibe 14 einen Teil bildet, ein Zwischendrehelement 16, das an der äußeren Umfangsfläche des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 angebracht ist, ein erstes Gleitelement (erstes Verbindungselement oder nockenwellenartiges Stift­ element) 17, das mit dem Zwischendrehelement 16 verbunden ist, und ein zweites Gleitelement (zweites Verbindungselement oder nockenprofilseitiges Stiftelement) 18, das mit dem Zwischen­ drehelement 16 verbunden ist.

Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Drehmittelpunkt des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 (das heißt die zweite Drehachse O2 von dem Drehmittelpunkt) das heißt der ersten Drehachse) O1 der Nockenwelle 11 versetzt. Im Betrieb dreht das zweite Drehelement 16 und zweite Drehachse O2.

Fig. 3 zeigt, daß das erste Verbindungselement 17 und das zweite Verbindungselement 18 mit Gleitendabschnitten 24 bezie­ hungsweise 22 versehen sind. Die anderen Endabschnitte dieser Verbindungselemente 17 und 18 bilden Antriebsstiftabschnitte 23 beziehungsweise 24.

Wie es in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist, ist das Zwischen­ drehelement mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden radialen Führungsnuten 16A und 16B versehen. Die Endabschnitte 21 und 22 der Verbindungselemente 17 und 18 sind radial ver­ schiebbar in diesen radialen Führungsnuten 16A beziehungsweise 16B des Zwischendrehelements 16 aufgenommen.

Fig. 3 zeigt, daß die Nockenwelle 11 mit einem sich radialen nach außen erstreckten Antriebsarm 19 versehen ist. Das Noc­ kenprofil 12 ist mit einem Armabschnitt 20 versehen, der sich ebenfalls radial nach außen erstreckt. Der Antriebsarm 19 der Nockenwelle 11 ist mit einer Axialöffnung 16A (Fig. 4) ver­ sehen, in der der Antriebsstiftabschnitt 23 des ersten Ver­ bindungselement 17 drehbar aufgenommen ist. Der Armabschnitt 20 des Nockenprofils 12 ist ebenfalls mit einer Axialöffnung 20A versehen, den in der der Antriebsstiftabschnitt 24 des zweiten Verbindungselements 18 drehbar aufgenommen ist.

Der Antriebsarm 19 ist axial zwischen dem Nockenprofil 12 (außer dem Armabschnitt 20) und der Steuerscheibe 14 angeord­ net und erstreckt sich radial von der Nockenwelle 11 nach außen. Im Betrieb wird der Antriebsarm 19 einteilig mit der Nockenwelle 11 durch einen Sperrstift 25 (Fig. 4) angetrie­ ben. Der sich radial nach außen erstreckende Armabschnitt 20 des Nockenprofils 12 erstreckt sich ebenfalls axial zu einer Stelle in der Nähe einer Seitenfläche des Zwischendrehelements 16.

Fig. 5 zeigt, daß das Drehmoment im Betrieb von äußeren ebenen Flächen 21B, 21C des Endabschnitts 21 des ersten Ver­ bindungselements 17 zu entsprechenden inneren ebenen Flächen 28D, 28C der radialen Führungsnut 16A des Zwischendrehelement 16 übertragen wird. Ein Drehmoment wird außerdem zwischen der äußeren radialen Führungsnut 16B und dem Endabschnitt 22 des zweiten Verbindungselements 18 über äußere ebene Flächen 22B, 22C des Endabschnitts 22 und die entsprechenden inneren ebenen Flächen 28B, 28C der anderen radialen Führungsnut 16B über­ tragen.

Während einer solchen Drehmomentübertragung verändert das Zwischendrehelement 16 im Betrieb seine Winkelgeschwindigkeit wenn die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 11 konstant bleibt, da das Zwischendrehelement 16 exzentrisch bezüglich der Nockenwelle 11 angeordnet ist. Das Nockenprofil 12 wird außerdem in der Drehung bezüglich des Zwischendrehelements 16 vorverlegt und zurückgenommen, da das Nockenprofil 12 mit dem Zwischendrehelement 16 über das zweite Verbindungselement 18 in Eingriff steht, das gleitbar in der radialen Führungsnut 16B des Zwischendrehelements 16 aufgenommen ist, wodurch zwischen dem Nockenprofil 12 und der Nockenwelle 11 eine Beziehung hergestellt wird, die eine nicht-konstante Geschwin­ digkeit überträgt.

Anhand der Fig. 6(A1), 6(A2), 6(A3), 6(B1), 6(B2) und 6(B3) werden als Beispiel die Prinzipien der Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Geschwindigkeit beschrieben, die bei dem erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerungsmechanismus verwendet wird. Wie es in den Fig. 6(A1), 6(A2) und 6(A3) gezeigt ist, verändert sich im Betrieb die Winkelgeschwin­ digkeit des Zwischendrehelements 16 bezüglich der Nockenwelle 11. Die Fig. 6(B1), 6(B2) und 6(B3) zeigen dahingegen, daß sich auch die Winkelgeschwindigkeit des Nockenprofils 12 be­ züglich des Zwischendrehelements 16 ändert.

In Fig. 6(A1) ist der Drehmittelpunkt (zweite Drehachse) O2 des Zwischendrehelements 16 von dem Drehmittelpunkt (erste Drehachse) O1 der Nockenwelle 11 nach oben versetzt. Die festgelegte Referenzwinkelposition S1 der radialen Führungsnut 16(A) und des ersten Verbindungselements 17 ist in Fig. 6(A1) gezeigt. Die Nockenwelle 11 wird unter gleichen Umständen während des Betriebes in Uhrzeigerrichtung angetrieben.

In den Fig. 6(A1) und 6(A2) bezeichnet S1 eine festgelegte Referenzwinkelposition der Nockenwelle 11 in der Mitte des ersten Verbindungselements 17. H1 bezeichnet eine festgelegte Referenzwinkelposition des Zwischendrehelements 16 in ihrer radialen Führungsnut 16(A).

In Fig. 6(A2) bezeichnen S2 bis S12 Winkelpositionen der Nockenwelle 11 in der Mitte des ersten Verbindungselementes 17, die voneinander in vorherbestimmten Winkelintervallen beabstandet sind (bei dieser Ausführungsform in Intervallen von 30°). H2 bis H12 bezeichnen Winkelpositionen des Zwischen­ drehelements 16 in ihrer radialen Führungsnut 16(A). Fig. 6(A2) zeigt, daß diese Winkelposition H2 bis H12 in variablen Winkelintervallen voneinander beabstandet sind.

Der Drehmittelpunkt der Nockenwelle 11 (erste Drehachse), der mittels der Winkelposition S2 bis S12 gezeigt ist, ist mit dem Bezugszeichen O1 bezeichnet. Der Drehmittelpunkt des Zwischen­ drehelements 16 (zweite Drehachse), der anhand der Winkelposi­ tion in H2 bis H12 gezeigt ist, wird durch das Bezugszeichen O2 bezeichnet.

Fig. 6(A2) zeigt, daß bei einer Drehung der Nockenwelle 11 um ihren Mittelpunkt (um die erste Drehachse O1) aus der Win­ kelposition S1 zu der Winkelposition S2 um einen Winkel von 30° (∠ S1.O1.S2) sich auch das Zwischendrehelement 16 aus der Winkelposition H1 um einen ersten vorher bestimmten Winkel (∠ H1.O2.H2), der größer als 30° ist, in die Winkelposition H2 dreht. Folglich ist bei diesem vorherbestimmten Winkel die Winkelgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 16 größer als die der Nockenwelle 11.

Wenn sich die Nockenwelle 11 weiter aus der Winkelposition S2 um einen Winkel von 30° in die Winkelposition S3 dreht (das heißt ∠ S2.O1.S3) dreht sich das Zwischendrehelement 16 eben­ falls aus der Winkelposition H2 in die Winkelposition H3 um einen zweiten vorherbestimmten Winkel (∠ H2.O2.H3), der immer noch größer ist als der Winkel ∠ S2.O1.S3. Das Zwischendreh­ element 16 dreht sich daher zwischen den Winkelpositionen H1 und H3 etwas schneller als die Nockenwelle 11.

Wenn sich die Nockenwelle 11 weiter um 30° in die Winkelposi­ tion S4 dreht, dreht sich das Zwischendrehelement 16 ebenfalls um einen dritten vorherbestimmten Winkel (∠ H3.O2.H4) in die Winkelposition H4, wobei der Winkel im wesentlichen 30° ent­ spricht. Das Zwischendrehelement 16 dreht sich daher zwischen den Winkelpositionen H3 und H4 im wesentlichen mit der glei­ chen Winkelgeschwindigkeit wie die Nockenwelle 11.

Wenn sich die Nockenwelle 11 weiter aus der Winkelposition S4 in die Winkelposition S5 um einen Winkel um 30° dreht (∠ S4.O1.S5) dreht sich das Zwischendrehelement 16 aus der Winkel­ position H4 in die Winkelposition H5 um einen vierten vorher­ bestimmten Winkel (∠ H4.O2.H5) der im wesentlichen 30° ent­ spricht. Das Zwischendrehelement 16 dreht sich daher zwischen den Winkelpositionen H4 und H5 mit im wesentlichen der glei­ chen Geschwindigkeit wie die Nockenwelle 11.

Wenn sich die Nockenwelle 11 weiter aus der Winkelposition S5 um einen Winkel von 30° (∠ S5.O1.S6) in die Winkelposition S6 dreht, dreht sich das Zwischendrehelement 16 in die Winkel­ position H6 um einen fünften vorbestimmten Winkel (∠ H5.O2.H6) der geringer ist als 30°. Das Zwischendrehelement 16 dreht sich daher zwischen den Winkelpositionen H5 und H6 langsamer als die Nockenwelle 11.

Wenn sich die Nockenwelle 11 weiter aus der Winkelposition 6 in die Winkelposition 7 um einen Winkel von 30° dreht, dreht sich das Zwischendrehelement 16 weiter von der Winkelposition H6 zu der Winkelposition H7 um einen sechsten vorbestimmten Winkel (∠ H6.O2.H7) der kleiner als 30° ist. Das Zwischen­ drehelement 16 dreht sich daher zwischen den Winkelpositionen H6 und H7 langsamer als die Nockenwelle 11.

Wie oben beschrieben wurde, erreicht das Zwischendrehelement 16 an der Winkelposition H1 seine maximale Winkelgeschwindig­ keit, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 11 kon­ stant bleibt. Wenn sich danach die Nockenwelle 11 weiterhin mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit durch die Winkelpo­ sitionen S1, S2, S3, S4, S6, S7 dreht, dreht sich das Zwi­ schendrehelement 16 durch seine Winkelpositionen H1, H2, H3, H4, H5, H6 und H7, wobei seine Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Nockenwelle 11 allmählich abnimmt. Genauer gesagt dreht sich das Zwischendrehelement 16 während seiner Drehung zwi­ schen den Winkelpositionen H3 und H5 im wesentlichen mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Nockenwelle 11. Nach Durchlauf der Position H5 dreht sich das Zwischendrehelement 16 deutlich langsamer als die Nockenwelle 11. An der Position H7 erreicht das Zwischendrehelement 16 dann seine minimale Winkelgeschwindigkeit, während die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 11 konstant bleibt.

Wenn danach die Nockenwelle 11 durch ihre Winkelpositionen S7, S8, S9, S10, S11, S12 und S1 dreht, dreht sich das Zwischen­ drehelement 16 durch seine Winkelpositionen H7, H8, H9, H10, H11, H12 und H1, wobei seine Winkelgeschwindigkeit allmählich ansteigt. Genauer gesagt dreht sich das Zwischendrehelement 16 während seiner Drehung zwischen den Winkelpositionen H9 und H10 mit dem wesentlichen der gleichen Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 11. Nach Durchlauf der Winkelposition H10 dreht sich Zwischendrehelement 16 deutlich schneller als die Nockenwelle 11. Das Zwischendrehelement 16 erreicht dann an der Winkelposition H1 seine maximale Geschwindigkeit, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 11 konstant bleibt.

Fig. 6(A3) ist ein Diagramm, das die Winkelgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 16 gegenüber der Winkeldrehzahl der Nockenwelle 11 aufgetragen zeigt. Die Winkelposition S1 ent­ spricht dabei der Position 0° oder Position 360° auf der X-Achse dieses Diagramms. Die Nockenwelle 11 dreht sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit in Uhrzeigerrichtung. Fig. 6(A3) zeigt, daß die Kurve der Winkelgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 16 sinusförmig ist.

Anhand der Fig. 6(B1), 6(B2) und 6(B3) ist dahingegen die Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Profils 12 bezüglich des Zwischendrehelements 16 beschrieben. Die Fig. 6(A1), 6(A2) und 6(A3) entsprechen den Fig. 6(B1), 6(B2) bezie­ hungsweise 6(B3).

Wie es in Fig. 6(b1) gezeigt ist, wird das drehbare auf der Nockenwelle 11 angebrachte Nockenprofil 12 durch das Zwischen­ drehelement 16 über das zweite Verbindungselement 18 und die entsprechende radiale Führungsnut 16(B) in Drehung versetzt, die dem ersten Verbindungselement 17 beziehungsweise der radialen Führungsnut 16(A) entgegengesetzt angeordnet sind. Fig. 6(B1) zeigt, daß in dem in Figur A1 gezeigten Anfangs­ zustand, in dem der Drehmittelpunkt (die zweite Drehachse) O2 des Zwischendrehelements 16 von dem Drehmittelpunkt (der ersten Drehachse) O1 der Nockenwelle 11 nach oben versetzt ist, das zweite Verbindungselement 18 und seine entsprechende radiale Führungsnut 16 des Zwischendrehelements 16 in einem Winkelabstand von 180° zu dem ersten Verbindungselement 17 beziehungsweise seiner entsprechenden radialen Führungsnut 16A des Zwischendrehelements 16 liegen.

In den Fig. 6(B1) und 6(B2) bezeichnet daher H'1 eine festgelegte Referenzwinkelposition des Zwischendrehelements 16 in seiner radialen Führungsnut 16B. R1 bezeichnet eine festge­ legte Referenzposition des Nockenprofils 12 in der Mitte des zweiten Verbindungselements 18.

H'2 bis H'12 bezeichnet in den Fig. 6(B1) und 6(B2) Winkel­ positionen des Zwischendrehelements 16 in seiner radialen Führungsnut 16B, die den Winkelpositionen H2 bis H12 des Zwischendrehelements 16 in seiner radialen Führungsnut 16A jeweils entsprechen. R2 bis R12 bezeichnen Winkelpositionen des Nockenprofils 12 in der Mitte des zweiten Verbindungs­ elements 18, die den jeweiligen Winkelpositionen H'2 bis H'12 des Zwischendrehelements 16 in seiner radialen Führungsnut 16B entsprechen.

Der Drehmittelpunkt des Zwischendrehelements 16, der anhand der Winkelpositionen H2 bis H'12 in Fig. 6(B2) aufgetragen ist, ist der Mittelpunkt (die zweite Drehachse) O2. Der anhand der Winkelpositionen R2 bis R12 in Fig. 6(B2) aufgetragene Drehmittelpunkt des Nockenprofils 12 in der Mitte des zweiten Verbindungselements 18 ist der Drehmittelpunkt (die erste Drehachse) O1.

Die Fig. 6(B2) und 6(B3) zeigen, daß die Winkelgeschwindig­ keit des Nockenprofils 12 sich stärker als die des Zwischen­ drehelements 16 ändert, wenn die Nockenwelle 11 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht. In der Winkelposition A1 erreicht das Nockenprofil 12 seine maximale Winkelgeschwindigkeit bezüglich des Zwischendrehelements 16. Wenn das Zwischendreh­ element 16 danach durch Winkelpositionen H'1, H'2, H'3, H'4, H'5, H'6 und H'7 dreht, dreht sich das Nockenprofil 12 durch seine Winkelpositionen R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7, wobei seine Winkelgeschwindigkeit bezüglich des Zwischendrehelements 16 allmählich geringer wird. Genauer gesagt dreht das Nocken­ profil 12 zwischen den Winkelpositionen R3 und R4 mit dem wesentlichen der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Zwi­ schendrehelement 16. Danach dreht das Nockenprofil 12 langsa­ mer als das Zwischendrehelement 16. In der Winkelposition R7 erreicht dann das Nockenprofil 12 seine minimale Geschwindig­ keit bezüglich des Zwischendrehelements 16.

Wenn das Zwischendrehelement 16 dann durch seine Winkelposi­ tion H'7, H'8, H'9, H'10, H'11, H'12 und H'1 dreht, dreht sich das Nockenprofil 12 durch seine Winkelposition R7, R8, R9, R10, R11, R12 und R1, wobei seine Winkelgeschwindigkeit all­ mählich ansteigt. Genauer gesagt dreht sich das Nockenprofil 12 zwischen den Winkelpositionen R9 und R10 mit dem wesentli­ chen der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Zwischendreh­ element 16. Danach dreht das Nockenprofil 12 schneller als das Zwischendrehelement 16. In der Winkelposition R1 erreichte dann das Nockenprofil 12 seine maximale Winkelgeschwindigkeit bezüglich des Zwischendrehelements 16. Fig. 6(B3) ist ein Diagramm, das die Winkelgeschwindigkeit des Nockenprofils 12 und des Zwischendrehelements 16 gegen die Winkeldrehung der Nockenwelle 11 aufgetragen zeigt. Die Winkelpositionen S1, R7 sind der Punkt 0° oder der Punkt 360° auf der X-Achse dieses Diagramms. Die Nockenwelle 11 dreht sich mit konstanter Win­ kelgeschwindigkeit in Uhrzeigerrichtung. Fig. 6(B3) zeigt, daß die Kurve der Winkelgeschwindigkeit des Nockenprofils 12 ebenfalls sinusförmig ist, die Amplitude (die Veränderung der Winkelgeschwindigkeit) ist jedoch größer als bei der Kurve der Winkelgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 16.

Fig. 7(c) ist ein Diagramm, das die vorverlegende und zu­ rücknehmende Drehung des Nockenprofils 12 bezüglich der Noc­ kenwelle 11 zeigt, wobei PA1, PA2 Kurven von Phasenkennlinien (Veränderungen der Winkelposition) des Nockenprofils 12 be­ züglich der Nockenwelle 11 bezeichnen.

Die Kurve PA1 in dem Diagramm von Fig. 7(c) zeigt die Pha­ senkennlinie des Nockenprofils 12 bei folgender Anfangswinkel­ position: Wie es in den Fig. 6(A1), 6(b1) und 7(a1) gezeigt ist, ist der Drehmittelpunkt (die zweite Drehachse) O2 des Zwischendrehelements 16 von dem Drehmittelpunkt (der ersten Drehachse) O1 sowohl der Nockenwelle 11 als des Nockenprofils 12 nach oben versetzt. Sowohl die radiale Führungsnut 16(A) des Zwischendrehelements 16 als auch das erste Verbindungs­ element 17 befinden sich über den Drehachsen O1, O2. Sowohl die radiale Führungsnut 16B des Zwischendrehelements 16 als auch das zweite Verbindungselement 18 befinden sich unterhalb der Drehachsen O1, O2. Die Anfangswinkelposition der Nocken­ welle 11 ist als 0°-Punkt auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) gezeigt.

Die Kurve PA1 von Fig. 7(c) zeigt, daß es keinen Unterschied in der Winkelposition zwischen Nockenprofil 12 und der Nocken­ welle 11 gibt, wenn die Winkelposition der Nockenwelle 11 auf dem 0°-Punkt der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) liegt (wie es in Fig. 7 (a1) gezeigt ist und durch die Bezugszei­ chen S1, H1', R1 in den Fig. 6(A2) und 6(B2) bezeichnet ist).

Danach wird die Winkelposition des Nockenprofils 12 bezüglich der Nockenwelle 11 vorverlegt und zurückgenommen. Die Höhe der Vorverlegung und Zurücknahme der Winkelposition des Nocken­ profils 12 ist einem Integral der Veränderung der Winkelge­ schwindigkeit des Nockenprofils 12 bezüglich der Winkelposi­ tion der Nockenwelle 11 gleich, wie es aus dem Diagramm in Fig. 6(B3) erkenntlich ist.

Die Kurve PA1 in Fig. 7 (c) zeigt, daß bei einer Drehung der Nockenwelle 11 aus der Winkelposition 0° in die Winkelposition von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7 (c), das Nockenprofil 12 schneller dreht als die Nockenwelle 11, so daß eine Winkelvorverlegung des Nockenprofils 12 allmählich größer wird. Wenn die Nockenwelle 11 die Winkelposition von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine am meisten vorverlegte Position. Bei einer Drehung der Nockenwelle 11 von der Winkelposition von 90° zu der Winkelposition von 180° auf der X-Achse des Dia­ gramms von Fig. 10 verliert das Nockenprofil 12 danach all­ mählich seine bezüglich der Nockenwelle 11 vorverlegende Drehung. Wenn die Nockenwelle 11 die Winkelposition 180° auf der X-Achse des Diagramms in Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Stellung, in der es bezüglich der Noc­ kenwelle 11 nicht vorverlegt ist. Das Nockenprofil 12 und die Nockenwelle 11 befinden sich daher in der gleichen Winkel­ position, wie es in Fig. 7(a3) zu erkennen ist.

Wenn die Nockenwelle 11 aus der Winkelposition von 180° in die Winkelposition von 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) dreht, vergrößert das Nockenprofil 12 allmählich seine zurücknehmende Drehung bezüglich der Nockenwelle 11. Wenn das Nockenprofil 12 die Winkelposition von 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil seine Position, in der es vollkommen zurückgenom­ men ist, wie es in Fig. 7(a4), zu erkennen ist.

Wenn die Nockenwelle 11 danach von der Winkelposition von 270° in die Winkelposition von 360° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) dreht, verliert das Nockenprofil 12 allmählich seine zurücknehmende Drehung bezüglich der Nockenwelle 11. Wenn das Nockenprofil 12 die Winkelposition von 360° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Position, in der es bezüglich der Noc­ kenwelle 11 nicht zurückgenommen ist. In anderen Worten befin­ den sich das Nockenprofil 12 und die Nockenwelle 11 in der gleichen Winkelposition, wie es in Fig. 7(a5) zu erkennen ist.

Wenn der Ventilhub des Ventils 2 bezüglich des Nockens 6 so eingestellt wird, daß sein Ventilhub den vollen Hub in der Winkelposition von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, kann die Veränderung des Ventilhubs des Ventils 2 gegen die Winkeldrehung der Nockenwelle 11 so aufge­ tragen werden, daß die Kurve VL1 gebildet wird, die in Fig. 7(c) gezeigt ist. Eine andere Kurve VL0 in Fig. 7(c) ist eine Ventilhubkurve, die die Veränderung des Ventilhubs des Ventils 2 in einem Zustand zeigt, in dem die Verbindungseinrichtung 13 für nicht-konstante Geschwindigkeit (die das Zwischendreh­ element 16, die Steuerscheibe 14 und dergleichen umfaßt) eliminiert ist. Deshalb besteht kein Unterschied in der Win­ kelposition zwischen dem Nockenprofil 12 und der Nockenwelle 11 während der Drehung.

Fig. 7(c) zeigt, daß der Zeitpunkt ST1 der Ventilöffnung in der Kurve VL1 früher ist als ein Zeitpunkt ST0 der Ventilöff­ nung der Kurve VL0. Dahingegen ist ein Zeitpunkt ET1 der Ventilschließung in der Kurve VL1 später als ein Zeitpunkt ET0 einer Ventilschließung in der Kurve VL0. Die Ventilöffnungs­ zeit ST1 ist aus folgendem Grund früher als die Ventilöff­ nungszeit ST0: In einem Ventilöffnungsbereich zwischen der Winkelposition von 90° und der Winkelposition von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) befindet sich das Noc­ kenprofil 12 immer noch in seiner bezüglich der Nockenwelle 11 vorverlegenden Drehung. Der Grund, warum die Ventilschließzeit ET1 später ist als die Ventilschließzeit ET0 ist dahingegen folgender: in einem Bereich des Endes der Ventilöffnung zwi­ schen der Winkelposition von 180° und der Winkelposition von 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7 befindet sich das Nockenprofil 12 in seiner zurückverlegenden Drehung be­ züglich der Nockenwelle 11.

Die die Kurve PA2 in dem Diagramm von 7(c) zeigt die Phasen­ kennlinie des Nockenprofils 12 in einer anfänglichen Winkelpo­ sition. Wie es in Fig. 7(b1) gezeigt ist, ist der Drehmittel­ punkt (die zweite Drehachse) O2 des Zwischendrehelements 16 von dem Drehmittelpunkt (der ersten Drehachse) O1 der Nocken­ welle 11 und des Nockenprofils 12 nach unten versetzt ist. Sowohl die radiale Führungsnut 16A des Zwischendrehelements 16 als auch das erste Verbindungselement 17 befinden sich ober­ halb der Mittelachsen O1, O2. Sowohl die radiale Führungsnut 16B des Zwischendrehelements als auch das zweite Verbindungs­ element 18 befinden sich unterhalb der Mittelachsen O1, O2. Die anfängliche Winkelposition der Nockenwelle 11 ist bei dem Punkt 0° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c).

Die Kurve PA2 in Fig. 7(c) zeigt, daß kein Unterschied in der Winkelposition zwischen dem Nockenprofil 12 und der Nockenwel­ le 11 besteht, wenn die Winkelposition der Nockenwelle 11 sich in der Winkelposition 0° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) befindet. Bei einer Drehung der Nockenwelle 11 aus der Winkelposition 0° in die Winkelposition 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) vergrößert sich dann die zurückverlegende Drehung des Nockenprofils 12 bezüglich der Nockenwelle 11. Wenn die Nockenwelle 11 die Winkelposition von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Position voller Zurückver­ legung, wie es in Fig. 7(b2) gezeigt ist. Wenn danach die Nockenwelle 11 aus der Winkelposition 90° in die Winkelposi­ tion von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) dreht, verliert das Nockenprofil 12 allmählich seine zurück­ verlegende Drehung bezüglich der Nockenwelle 11. Wenn die Nockenwelle 11 die Position von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Position, in der es nicht bezüglich der Nockenwelle 11 zurückverlegt ist. In anderen Worten befindet sich das Nockenprofil 12 in der gleichen Winkelposition wie die Nocken­ welle 11, wie es in Fig. 7(b3) zu erkennen ist.

Wenn die Nockenwelle 11 aus der Winkelposition 180° zu der Winkelposition 270° auf der X-Achse des Diagramms in Fig. 7(c) dreht, vergrößert das Nockenprofil 12 allmählich seine vorverlegende Drehung bezüglich der Nockenwelle 11. Wenn das Nockenprofil 12 die Winkelposition 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Position voller Vorverlegung, wie es in Fig. 7(b4) gezeigt ist. Wenn danach die Nockenwelle 11 aus der Winkelpo­ sition 270° in die Winkelposition 360° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) dreht, verliert das Nockenprofil 12 allmählich seine vorverlegende Drehung bezüglich der Nocken­ welle 11. Wenn das Nockenprofil 12 die Winkelposition 360° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) erreicht, erreicht das Nockenprofil 12 seine Position, in der es bezüglich der Nockenwelle 11 nicht vorverlegt ist. In anderen Worten befin­ den sich das Nockenprofil 12 und die Nockenwelle 11 in der gleichen Winkelposition, wie es aus Fig. 7(b5) zu erkennen ist.

Wie obenstehend beschrieben wurde, zeigt die gestrichelte Kurve VL2 in Fig. 7(c) die Ventilhubkennlinie des Ventil 2, wenn das Nockenprofil 12 die Phasenkennlinienkurve PA2 in Fig. 7(c) hat.

Fig. 7(c) zeigt, daß ein Zeitpunkt ST2 der Ventilöffnung in der gestrichelten Linie VL2 später ist als der Zeitpunkt ST0 der Ventilöffnung in der Kurve VL0. Ein Zeitpunkt ET2 der Ventilschließung in der gestrichelten Kurve VL2 ist dahingegen früher als der Zeitpunkt ET0 der Ventilschließung in der Kurve VL0.

Der Grund, warum die Ventilöffnungszeit ST2 später ist als die Ventilöffnungszeit ST0 ist folgender. In dem Bereich des Beginns der Ventilöffnung zwischen der Winkelposition 90° und der Winkelposition 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) befindet sich das Nockenprofil 12 immer noch in seiner zurückverlegenden Drehung bezüglich der Nockenwelle 11. Der Grund, warum der Ventilschließzeitpunkt ET2 früher ist als der Ventilschließzeitpunkt ETO ist dagegen folgender. In dem Bereich des Endes der Ventilöffnung zwischen der Winkelposi­ tion 180° und der Winkelposition 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 7(c) befindet sich das Nockenprofil 12 in seiner bezüglich der Nockenwelle 11 vorverlegenden Drehung.

Wie obenstehend erwähnt wurde, verändert sich die Hubkennlinie des Ventils 2 abhängig von der Größe der Versetzung oder Exzentrizität der zweiten Mittelachse O2 des Zwischendreh­ elements 16. Wenn die Ventilöffnungszeit vorverlegt ist, wäh­ rend die Ventilschließzeit zurückverlegt ist, kann die Ventil­ öffnungsdauer erhöht werden, was bei einer hohen Motordrehzahl geeignet ist. Wenn die Ventilöffnungszeit dahingegen zurück­ genommen ist, während die Ventilschließzeit vorverlegt ist, kann die Ventilöffnungszeit verringert werden, was bei niedri­ gen Motordrehzahlen geeignet ist.

Wie es in Fig. 7(a1) gezeigt ist, erreicht die Ventilöff­ nungsdauer seinen für eine hohe Motordrehzahl geeigneten maximalen Wert, wenn die zweite Mittelachse O2 des Zwischen­ drehelements 16 von der ersten Mittelachse O1 der Nockenwelle 11 aus nach oben versetzt ist (in einer Richtung, die der Winkelposition entgegengesetzt ist, in der der Ventilhub am größten ist). Wie es in Fig. 7(b1) gezeigt ist, erreicht die Ventilöffnungsdauer ihren für eine niedrige Drehzahl geeigne­ ten minimalen Wert, wenn die zweite Drehachse O2 des Zwischen­ drehelements 16 von der ersten Drehachse O1 der Nockenwelle 11 aus nach unten versetzt ist (in einer Richtung der Winkelposi­ tion versetzt ist, in der der größte Ventilhub vorhanden ist).

Wenn sich die zweite Mittelachse O2 des Zwischendrehelements 16 in einer Position zwischen der in Fig. 7(a1) gezeigten nach oben versetzten Position und seiner in Fig. 7(b1) ge­ zeigten nach unten versetzten Position befindet, wird das Ventil so betrieben, daß seine Ventilöffnungs- und Ventil­ schließzeitpunkte von einer solchen Zwischenposition der zweiten Mittelachse O2 abhängt.

Wenn die zweite Mittelachse O2 aus ihrer in Fig. 7(a1) ge­ zeigten nach oben versetzten Position allmählich nach unten versetzt wird, werden die Unterschiede zwischen der Ventilhub­ kennlinienkurve VL1 für eine hohe Drehzahl und der Kurve VL1 für eine hohe Drehzahl und der Kurve VL0 verringert. Wenn die zweite Mittelachse O2 und die erste Mittelachse O1 im wesent­ lichen auf der gleichen Höhe sind (das heißt, daß keine we­ sentliche Übersetzung zwischen diesen besteht) wird die Ven­ tilhubkennlinie des Ventils 2 im wesentlichen durch die Kurve VL0 gezeigt. Wie es in Fig. 7(b1) gezeigt ist, nähert sich die Ventilhubkennlinie des Ventils 2 bei einer allmählichen Versetzung der zweiten Mittelachse O2 nach unten allmählich von der Kurve VL0 der Kurve VL2 an (die für geringe Motor­ drehzahlen geeignet ist).

Wenn während des Betriebes die Höhe der Versetzung der zweiten Mittelachse O2 bezüglich der ersten Mittelachse O1 fortlaufend oder stufenweise abhängig von dem Betriebszustand (der Motor­ drehzahl oder ähnlicher Parameter) des Motors eingestellt wird, ist es möglich, das Ventil 2 auf eine Art und Weise zu betreiben, die am besten für den Betriebszustand des Motors geeignet ist, ohne daß Fehler auftreten.

Es ist möglich, die Größe der Versetzung der zweiten Mittel­ achse O2 bezüglich der ersten Mittelachse O1 durch Drehung des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 (Fig. 3) bezüglich der Nockenwelle 11 einzustellen, wobei auf dem exzentrischen Abschnitt 15 das Zwischendrehelement 16 exzen­ trische gelagert ist.

Folglich ist bei dem erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuer­ ungsmechanismus ein Winkelpositionssteuermechanismus 30 zur Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 durch Dre­ hung der Steuerscheibe 14 vorgesehen.

Wie es die Fig. 3 und 4 zeigen umfaßt der Steuermechanismus 30 für die exzentrische Winkelposition ein Exzentrizitäts­ steuerzahnrad 31 das in einem Außenumfangsabschnitt der Steu­ erscheibe 14 ausgebildet ist, eine Zahnradwelle (Steuerwelle oder Steuerelement) 32, die mit einem Steuerzahnrad 35 ver­ sehen ist und parallel zur Nockenwelle 11 angeordnet ist, wobei das Steuerzahnrad 35 mit dem Exzentrizitätssteuerzahnrad 31 im Eingriff steht, und eine Betätigungseinrichtung 33 für einen Drehantrieb der Steuerwelle 32. Der wie obenstehend aufgebaute Steuermechanismus 30 für die exzentrische Winkelpo­ sition wird durch eine Motorsteuereinheit (ECU) 34 gesteuert, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie Fig. 3 zeigt, empfängt die ECU 34 im Betrieb verschiedene Arten aktueller Informationen, beispielsweise die aktuelle Motordrehzahl, die durch einen Motordrehzahlsensor (nicht gezeigt) erfaßt wird, die aktuelle Drosselstellungsinformation (TPS), die von einem Drosselpositionssensor (nicht gezeigt) zugeführt wird, die aktuelle Luftströmungssensorinformation (AFS), die von einem Luftströmungssensor (nicht gezeigt) zugeführt wird, und ähnliche Arten aktueller Informationen. Auf der Basis der verschiedenen Arten der aktuellen Informa­ tionen wird die Betätigungseinrichtung (Motor) 33 des Steuer­ mechanismus 30 in Ansprechung auf die erforderliche Motor­ drehzahl und Last gesteuert. Wenn beispielsweise im Betrieb die aktuelle Motordrehzahl und die aktuelle Motorlast hoch sind, ist es zur Erhöhung der Ventilöffnungsdauer notwendig, die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nocken­ welle 11 so zu steuern, daß wie durch die Kurve VL1 in Fig. 7(c) ausgedrückte Kennlinie verwirklicht wird. Wenn dahingegen die aktuelle Motordrehzahl und Last gering sind, ist es zur Verringerung der Ventilöffnungsdauer erforderlich, die Winkel­ position der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 so zu steuern, daß die Ventilhubkennlinie verwirklicht wird, die durch die Kurve VL2 in Fig. 7(c) ausgedrückt ist. Insgesamt wird in Ansprechung auf die aktuelle Motordrehzahl und Last die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nocken­ welle so gesteuert, daß die Ventilhubkennlinie durch eine geeignete Kurve ausgedrückt wird, die in einem Bereich zwi­ schen den Kurven VL1 und VL2 in Fig. 7(c) liegt.

Das auf der Steuerwelle 32 angebrachte Steuerzahnrad 35 ist ein zweigeteiltes Zahnrad, das von zwei Zahnrädern 35A, 35B gebildet wird. Das eine Zahnrad 35A ist fest auf der Steuer­ welle 32 angebracht, während das andere Zahnrad 35B drehbar auf der Steuerwelle 32 gelagert ist. Das drehbare Zahnrad 35B liegt an dem Zahnrad 35A an und erhält von der Steuerwelle 32 ein Drehmoment durch eine Torsionsfeder 38, die zwischen dem Zahnrad 35B und einem Zapfenelement 36 angeordnet ist, das fest auf einer Außenumfangsfläche der Steuerwelle 32 ange­ bracht ist. Diese Zahnräder 35A, 35B dienen zur Aufnahme eines Spiels des exzentrischen Steuerzahnrades 31, das mit dem Steuerzahnrad 35 kämmt.

Bei dem Zusammenbau des Steuermechanismus 30 für die exzen­ trische Winkelposition werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist, in einen ersten Schritt die Zahnräder 35A, 35B mit dem Exzen­ trizitätssteuerzahnrad 31 der Steuerscheibe 14 in Eingriff gebracht, die bereits auf der Nockenwelle 11 angebracht ist. Danach wird das Zapfenelement 36 drehbar und axial bewegbar auf der Steuerwelle 32 angebracht und axial in seine vorherbe­ stimmte Montageposition gebracht, wobei es bezüglich der Steuerwelle 32 gedreht wird, um seine axiale Bewegung zu vereinfachen. Dann wird es mittels eines Sperrstiftes 36A (Fig. 4) an der Steuerwelle 32 befestigt, so daß das Zapfen­ element 36 eine Axialkraft auf das Zahnrad 35B über die Tor­ sionsfeder 38 ausübt, wodurch ein Drehmoment auf das Zahnrad 35B übertragen wird. Wenn der erfindungsgemäße variable Ven­ tilsteuerungsmechanismus bei einem Mehrzylindermotor (bei dieser Ausführungsform bei einem Vierzylindermotor) verwendet wird, sind das Nockenprofil 12 und die Verbindungseinrichtung 13 für eine nicht-konstante Geschwindigkeit, die eine ein­ stellbare Ventilbetätigungseinrichtung 50 bilden, an jedem Zylinder des Motors angebracht. In diesem Fall ist der erfin­ dungsgemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus auf der Seite jedes Einlaß- und Auslaßventils der einzelnen Motorzylinder vorgesehen. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ist bei jedem der Motorzylinder eine Nockenwelle 11 _IN für eine Betätigung des Einlaßventils und eine Nockenwelle 11 _EX für eine Betätigung des Auslaßventils vorgesehen. Außerdem ist sowohl bei der Nocken­ welle 11 _IN als auch bei der Nockenwelle 11 _EX die einstellbare Ventilbetätigungseinrichtung 50 vorgesehen, die von dem Noc­ kenprofil 12 und der Verbindungseinrichtung 13 für nicht­ konstante Geschwindigkeit wie oben beschrieben gebildet wird.

Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, umfaßt der Steuermechanismus 30 für die exzentrische Winkelposition das Exzentrizitätssteuer­ zahnrad 31 der Steuerscheibe 14, das drehbar auf der Nocken­ welle 11 _IN bei den einzelnen Motorzylindern angebracht ist, das Exzentrizitätssteuerzahnrad 31 der Steuerscheibe 14, die drehbar auf der Nockenwelle 11 _EX bei den einzelnen Zylindern angebracht ist, die an die Nockenwelle 11 _IN angrenzende Steuer­ welle 32, die an die Nockenwelle 11 _EX angrenzende Steuerwelle 32, das mit jedem der Exzentrizitätssteuerzahnräder 31 in Eingriff stehende Steuerzahnrad 35, und die Zapfenelemente 36 und die Torsionsfeder 38, die auf jeder Steuerwelle 32 bei den einzelnen Zylindern des Motors angebracht sind.

Die Betätigungseinrichtung 33 ist auf einer der entgegenge­ setzten Seiten des Zylinderkopfs (nicht gezeigt) des Motor­ blocks (nicht gezeigt) des Motors vorgesehen. Auf der anderen Seite ist ein Ritzel 43 vorgesehen, in dem die Betätigungsein­ richtung 33 an einem Endabschnitt der Nockenwelle 11 _EX befe­ stigt ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist.

Die Betätigungseinrichtung 33 ist mit einem auslaßventilseiti­ gen Antriebszahnradmechanismus 39A über ein Verbindungselement 33A verbunden. Von der Betätigungseinrichtung 33 wird über den Antriebszahnradmechanismus 39A ein Drehmoment auf die ventil­ auslaßseitige Steuerwelle 32 übertragen, so daß die einzelnen Exzentrizitätssteuerzahnräder 31, die auf der Nockenwelle 11 _EX drehbar gelagert sind, durch die Betätigungseinrichtung 33 in Drehung versetzt werden.

Der auslaßventilseitige Antriebszahnradmechanismus 39A ist dahingegen mit einem einlaßventilseitigen Antriebszahnradme­ chanismus 39B über einen Zwischenzahnradmechanismus 4 ver­ bunden. Von der Betätigungseinrichtung 33 wird über den aus­ laßventilseitigen Antriebszahnradmechanismus 39A, den Zwi­ schenzahnradmechanismus 40 und den einlaßventilseitigen An­ triebszahnradmechanismus 39B ein Drehmoment übertragen, so daß die einzelnen Exzentrizitätssteuerzahnräder 31, die drehbar auf der Nockenwelle 11 _IN gelagert sind, durch die Betätigungs­ einrichtung 33 bezüglich der Nockenwelle 11 zur Steuerung der Winkelposition des Steuerzahnrads 31 der Steuerscheibe 14 in Drehung versetzt werden.

Wie das Blockdiagramm in Fig. 9 zeigt, wird auf der Seite des Auslaßventils (EX in dem gezeigten Blockdiagramm), das durch die Betätigungseinrichtung 33 erzeugte Drehmoment auf die einzelnen Exzentrizitätssteuerzahnräder 31 über den Antriebs­ zahnradmechanismus 39A, die auslaßventilseitige Steuerwelle 32 und einzelnen Steuerzahnräder 35 übertragen. Auf der Einlaß- ventilseite (IN in dem Blockdiagramm) wird das durch die Betätigungseinrichtung 33 erzeugte Drehmoment über den An­ triebszahnradmechanismus 39A, den Zwischenzahnradmechanismus 40, den Antriebszahnradmechanismus 39B, die einlaßventilseiti­ ge Steuerwelle 32 und die einzelnen Steuerzahnräder 35 auf die einzelnen Exzentrizitätssteuerzahnräder 31 übertragen.

In Fig. 8 ist gezeigt, daß der Zwischenzahnradmechanismus 40 aus einer Mehrzahl von Zahnrädern (Zahnräder 40a, 40b, falls ein gezeigtes Zahnrad 40c in diesem Fall nicht verwendet wird) aufgebaut ist. Diese Zahnräder 40a, 40b kämmen miteinander, um eine Welle 39a des einlaßventilseitigen Antriebszahnradmecha­ nismus 39B in einer Richtung zu drehen, die der einer Welle 39a des auslaßventilseitigen Antriebszahnradmechanismus 39A entgegengesetzt ist, die die gleiche Drehzahl hat, wie die letztgenannte.

Fig. 8 zeigt, daß jeder Antriebszahnradmechanismus 39A, 39B ein zweigeteiltes Zahnrad 39e, das aus einem festen Zahnrad 39b, einem beweglichen Zahnrad 39d und einem Federelement 39c aufgebaut ist, die jeweils auf der Welle 39a angebracht sind, wobei das festgelegte Zahnrad 39b fest auf der Welle 39a angebracht ist, während das bewegliche Zahnrad 39d drehbar und axial bewegbar auf der Welle 39a gelagert ist und das Feder­ element 39c zwischen diesen Zahnräder 39b und 39d angeordnet ist, und ein Zahnrad 39f, das an einem Endabschnitt der Steu­ erwelle 32 befestigt ist. Bei dem zweigeteilten Zahnrad 39e stehen sowohl das feste Zahnrad 39b als auch das bewegbare Zahnrad 39d mit dem Zahnrad 39f so in Eingriff, daß das beweg­ bare Zahnrad 39d in seiner Drehrichtung unter Einfluß der durch das Federelement 39c ausgeübten Federkraft gedrückt wird, so daß jegliches Spiel in dem Antriebszahnradmechanismus 39a, 39b aufgenommen wird.

Außerdem ist die Anzahl der Zähne beider Zahnräder 39b, 39d, die das zweigeteilte Zahnrad 39e bei den einzelnen Zahnradme­ chanismen 39A, 39B bilden, die gleiche wie die der Exzentrizi­ tätssteuerzahnräder 31 der Steuerscheibe 14. Die Anzahl der Zähne des Zahnrads 39f ist die gleiche, wie die der Steuer­ zahnräder 35, so daß die Betätigungseinrichtung 33 des Exzen­ trizitätssteuerzahnrades 31 eine Winkelposition hat, die der Winkelposition der Welle 54 (Fig. 8) der Betätigungseinrich­ tung gleich ist. Wenn es gewünscht ist, die Winkelposition (Drehphase) des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 einzustellen, wird der Steuermechanismus 30 für die exzen­ trische Winkelposition verwendet, um die Steuerscheibe 14 in Drehung zu versetzen. Die Ventilhubkennlinien des Ventils 2 hängen von der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 ab. Mit anderen Worten hängt das Motorverhalten von der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bei der Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abstands 15 der Steuerscheibe 14 ab.

Wenn bei der Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 die zweite Mittelachse O2 jedes exzentrischen Abschnitts 15 und des Zwischendrehelements 16 allmählich von einer nach oben versetzten Position, die in Fig. 7(a1) gezeigt ist, in einen in Fig. 7(b1) gezeigte nach unten versetzte Position nach unten versetzt wird, nähert sich die Ventilhubkennlinie des Ventils 2 der gestrichelten Kurve VL2 (die für niedrige Drehzahlen geeignet ist) von der durch­ gehenden Kurve VL1 (die für hohe Motordrehzahlen geeignet ist) aus an. Zu diesem Zeitpunkt entfernen sich der Ort oder der Weg der zweiten Mittelachse 2 des exzentrischen Abschnitts 15 in Ansprechung zur Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bei der Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15. Deshalb verändert sich auch die Ventilhubkennlinie ansprechend auf die Drehrichtung der Steu­ erscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bei der oben be­ schriebenen Einstellung.

Beispielsweise ändern sich die Ventilhubkennlinien des Ventils 2 so wie es in den Fig. 10(a), 10(b), 10(c), 10(d) und 10(e) gezeigt ist, wenn die Steuerscheibe 14 bei der Einstel­ lung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 aus seiner nach unten versetzten Position in seine nach oben versetzte Position bezüglich der Nockenwelle 11 in einer Richtung gedreht wird, die der Richtung der Drehung des Motors sowohl auf der Einlaßseite (IN) als auch auf der Auslaßseite (EX) entgegengesetzt ist. Wie es in diesen Zeichnungen gezeigt ist, verändert sich die Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 in Intervallen von 45° auf der X-Achse des Diagramms wie jede der Fig. 10(b), 10(c), 10(d) und 10(3) bei der Ein­ stellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15. Bei einer solchen Einstellung sowohl auf der IN-Seite als auch auf der EX-Seite, die in den Fig. 10(a), 10(b), 10(c), 10(d) und 10(e) gezeigt ist, wird in einem ersten Schritt der Ventilöffnungszeitpunkt allmählich vorverlegt und dann der Ventilschließzeitpunkt allmählich zurückgenommen, so daß eine Überschneidungszeit des Einlaßventils und des Auslaßventils allmählich vergrößert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Punkt des Maximalhubs des Ventils 2 in der gleichen Richtung bewegt, wie die Verschiebung sowohl des Zeitpunkts der Ventilöffnung als auch des Zeitpunkts der Ventilschließung, so daß der Bereich, der durch Integration der Ventilhubkurve bezüglich des Kurbelwinkels erreicht wird, allmählich größer wird, wobei die Ventilhubkurve (Weg) gegen die Winkeldrehung der Kurbel­ welle aufgetragen ist, wie es in den Fig. 10(a), 10(b), 10(c), 10(d) und 10(e) gezeigt ist.

Die oben beschriebene Wirkung dient zur Erhöhung der Ventil­ überschneidungszeit und der Verbesserung des Fangrads jedes Motorzylinders. Eine Verschiebung des Punkts des vollen Ven­ tilhubs ist bei der verwandten Technik inhärent, bei der eine Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindigkeit verwendet wird, wie zum Beispiel bei dem variablen Ventil­ steuerungsmechanismus der Erfindung.

Der Ventilöffnungszeitpunkt und der Ventilschließzeitpunkt verändern sich in Abhängigkeit einer Richtung, in der der exzentrische Abschnitt 15 der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bei der Einstellung der Winkelposition bezüg­ lich der Nockenwelle 11 gedreht wird, wobei die Drehrichtung der Steuerscheibe 14 die gleiche ist wie die des Motors oder dieser entgegengesetzt ist. Das Motorverhalten hängt also von der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwel­ le 11 bei der Einstellung der Winkelposition seines exzen­ trischen Abschnitts 15 ab. In diesem Fall wird abhängig von der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwel­ le 11 bei der Einstellung der Winkelposition seines exzen­ trischen Abschnitts 15 die Ventilöffnungszeit verändert, bevor die Ventilschließzeit verändert wird, oder alternativ die Ventilschließzeit verändert, bevor die Ventilöffnungszeit verändert wird. Nach Durchführung einer solchen Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 bezüglich der Nockenwelle 11 ist es normal, daß das Ventil 2 die gleiche Ventilhubkennlinie unabhängig von der Drehrichtung der Steuer­ scheibe 14 bei der Einstellung der Winkelposition ihres exzen­ trischen Abschnitts bezüglich der Nockenwelle 11 erreicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventilsteuerungsmechanismus wird daher hinsichtlich der Motorausgangsleistungskennlinie und dergleichen bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine höhere Motordrehzahl in einem ersten Schritt die Ventilöffnungszeit so verändert, daß die Überschneidungszeit des Einlaß- und Aus­ laßventils erhöht wird.

Genauer gesagt wird bei dieser Ausführungsform bei einer Veränderung des Betriebszustand des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl das Antriebszahnrad 39e in die durch den Pfeil in den Fig. 1(a) und 2 gezeigte Richtung in Drehung versetzt. In diesem Fall wird die auf der Seite des Einlaßventils vorgesehene Steuerscheibe 14 in den Fig. 1(a) und 2 in Uhrzeigerrichtung gedreht. Die Steuer­ scheibe 14 auf der Auslaßventilseite wird dahingegen gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht, wie es in den Fig. 1(a) und 2 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform drehen sich also sowohl der Motor (Kurbelwelle) als auch die Nockenwelle 11 gegen die Uhrzeigerrichtung, wie es in den Fig. 1(a) und 2 gezeigt ist. Die Fig. 1(a) und 2 zeigen den Ventilbetäti­ gungsmechanismus des Motors, von der Seite der Betätigungsein­ richtung 33 (Fig. 8) aus gesehen.

Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird bei dieser Ausführungsform die Steuerscheibe 14 auf der Seite des Einlaßventils entgegen in der Richtung der Steuerscheibe 14 auf der Seite des Aus­ laßventils gedreht, da das Zwischengetriebe 40 von mehreren Zahnrädern (Zahnrad 40a, Zahnrad 40b) gebildet wird, deren Anzahl bei dieser Ausführungsform gerade ist. Die Steuerschei­ be 14 auf der Seite des Einlaßventils wird also durch die Betätigungseinrichtung 33 in Uhrzeigerrichtung über das An­ triebszahnrad 39e das auf der Seite des Auslaßventils gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird, das in Uhrzeigerrichtung gedrehte Zahnrad 40a, das gegen die Uhrzeigerrichtung gedrehte Zahnrad 40b, das in Uhrzeigerrichtung der Einlaßventilseite gedrehte Zahnrad 39e und die gegen die Uhrzeigerrichtung gedrehte Steuerwelle 32 gedreht.

Die Steuerscheibe 14 auf der Seite der Auslaßventilseite wird durch die Betätigungseinrichtung gegen die Uhrzeigerrichtung durch das auf der Seite des Auslaßventils gegen die Uhrzeiger­ richtung gedrehte Antriebszahnrad 39e und die in Uhrzeiger­ richtung gedrehte Steuerwelle 32 gedreht.

In diesem Fall hat das Ventil 2 die in dem Diagramm von Fig. 1(b) gezeigte Ventilhubkennlinie, wobei die horizontale Achse (X-Achse) die Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 bei der Einstellung der Winkelposition des exzentrischen Abschnitts 15 bezüglich der Nockenwelle 11 darstellt, die vertikale Achse (Y-Achse) die Winkeldrehung der Kurbelwelle (Kurbelwinkel) darstellt, die obere Hälfte des Diagramms oberhalb einer horizontalen Linie TDC (oberer Tot­ punkt) einen Bereich mit zurückverlegter Drehung der Steuer­ scheibe 14 abdeckt, und eine untere Hälfte des Diagramms unterhalb der Linie TDC einen Bereich vorverlegter Drehung der Steuerscheibe 14 abdeckt, eine gestrichelte Kurve eine Ver­ änderung der Ventilzeiten des Einlaßventils zeigt, und eine durchgezogene Kurve eine Veränderung der Ventilzeit des Aus­ laßventils anzeigt. Von mehreren Winkelpositionen des exzen­ trischen Abschnitts 15 der Steuerscheibe 14 entspricht die Winkelposition 0° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) einem in Fig. 7(b1) gezeigten Zustand, in dem die zweite Mittelachse O2 des Zwischendrehelements bezüglich der ersten Mittelachse O1 in der Nockenwelle 11 und des Nockenprofils 12 nach unten versetzt ist, und die Winkelposition 180° auf der X-Achse des Diagramms in Fig. 1(b) entspricht einem in Fig. 7(a1) gezeigten Zustand, in dem die zweite Mittelachse O2 des Zwischendrehelements 16 bezüglich der ersten Mittelachse O1 der Nockenwelle 11 und des Nockenprofils 12 nach oben versetzt ist.

Die Fig. 1(c) und 1(d) sind Diagramme, die den Ventilhubweg gegen die Winkeldrehung der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel) zeigen, wobei das Diagramm von Fig. 1(c) in einem Zustand erhalten wird, in dem die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bereits von einem Punkt von 0° auf einen Punkt von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1b verändert wurde, und das Diagramm von Fig. 1(b) in einem Zustand erhalten wird, in dem die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bereits von einem Punkt von 90° auf einen Punkt von 180° verändert wurde.

Wie es obenstehend beschrieben wurde, wird die Steuerscheibe 14 auf der Einlaßventilseite bezüglich der Nockenwelle 11 in einer Richtung gedreht, die der Richtung der Steuerscheibe 14 auf der Seite des Auslaßventils entgegengesetzt ist und außer­ dem der Richtung der Nockenwelle 11 entgegengesetzt ist. Nachstehend wird anhand der Fig. 1(b), 1(c) und 1(d) das Verhalten des Ventils unter solchen Umständen erläutert.

Beim Einstellen der Winkelposition der Steuerscheibe 14 be­ züglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 0° (einer vollständig nach unten versetzten Position der zweiten Mittel­ achse O2) zu einem Punkt von 180° (zu einer voll nach oben versetzten Position der zweiten Mittelachse O2) auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) in Abhängigkeit einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedri­ gen Drehzahl zu einer hohen Drehzahl, wird in einem Zustand, in dem die Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 in der durch den Pfeil in Fig. 1(a) gezeigten Richtung dreht, ein Bereich einer solchen Einstellung in zwei Teile geteilt, das heißt in eine linke Hälfte und in eine rechte Hälfte in Fig. 1(b), wobei der Teil der linken Hälfte von einem Punkt von 0° bis zu einem Punkt von 90° auf der X-Achse des Dia­ gramms von Fig. 1(b) reicht, und der Teil der rechten Hälfte von einem Punkt von 90° zu einem Punkt von 180° auf der X-Achse des gleichen Diagramms reicht. Diese Teile werden nach­ stehend näher erläutert.

Wie es in Fig. 1(b) in dem Teil der linken Hälfte des Dia­ gramms gezeigt ist, wird bei einer allmählichen Veränderung der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nocken­ welle 11 von einem Punkt von 0° auf einen Punkt von 90° auf der Einlaßventilseite, der Ventilöffnungszeitpunkt IO allmäh­ lich um einen Winkel von ΔθIO vorverlegt und der Ventilschließ- zeitpunkt IC allmählich um einen Winkel von ΔθIC zurückgenom­ men, der viel kleiner ist als der Winkel ΔθIO.

In dem gleichen Teil auf der linken Seite des Diagramms wird dahingegen auf der Auslaßventilseite der Ventilschließzeit­ punkt EC allmählich um einen Winkel von ΔθEC zurückgenommen und der Ventilöffnungszeitpunkt allmählich um einen Winkel ΔθEO vorverlegt, der viel kleiner ist als der Winkel ΔθEC.

Wie es aus Fig. 1(c) zu erkennen ist, wird in dem Teil der linken Hälfte des Diagramms von Fig. 1(b) die Ventilöffnungs­ zeit 10 des Einlaßventils relativ vorgelegt, während die Ventilschließzeit EC des Auslaßventils zurückgenommen wird, so daß die Überschneidungszeit des Einlaß- und des Auslaßventils vergrößert wird.

Danach wird in dem Teil der rechten Hälfte des Diagramms von Fig. 1(b) bei einer allmählichen Veränderung der Winkelposi­ tion der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 90° zu einem Punkt von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) auf der Einlaßventilseite die Ventilöffnungszeit IO allmählich um einen Winkel von ΔθIO' vorverlegt während die Ventilschließzeit IC allmählich um einen Winkel von ΔθIC' zurückgenommen wird, der größer ist als der Winkel ΔθIO' (ΔθIC' < ΔθIO').

In demselben Teil der rechten Hälfte des Diagramms von Fig. 1(b) wird dahingegen auf der Auslaßventilseite die Ventil­ schließzeit EC allmählich um einen Winkel ΔθEC' zurückgenommen während die Ventilöffnungszeit EO allmählich um einen Winkel von ΔθEO' vorverlegt wird, der etwas größer ist als der Winkel ΔθEC'.

Wie es aus Fig. 1(d) zu sehen ist, wird daher in dem Teil der rechten Hälfte des Diagramms von Fig. 1(b) die Ventilschließ­ zeit IC des Einlaßventils relativ zurückgenommen, während die Ventilöffnungszeit EO des Auslaßventils vorverlegt wird, so daß der Überschneidungszeitabschnitt des Einlaß- und Auslaß­ ventils weiter vergrößert wird.

Wie es obendstehend beschrieben wurde, wird bei einer Ver­ änderung des Betriebszustand des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 0° (vollkommen nach unten versetzte Position) auf einen Punkt von 180° (vollkommen nach oben versetzte Position auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) verändert, so daß die Dauer der Ventilöffnung des Einlaß- und des Auslaßventils erhöht wird. Bei dieser Ausführungsform wird, da die einzelnen Steuerscheiben 14 in die durch die Pfeile in Fig. 1(a) und 2 gezeigten Richtungen in Drehung versetzt werden, die Über­ schneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils als erstes erhöht und dann der Ventilschließzeitpunkt des Einlaßventils zurückgenommen und die Ventilöffnungszeit des Auslaßventils vorverlegt.

Durch Einstellung der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 auf die oben beschriebene Weise ist es möglich, eine Spitzenwert des Motordrehmoments in einem Bereich mittlerer Drehzahlen zu erhöhen und außerdem die Motordrehmomentkennlinie bei einer Veränderung der Ventilzeit­ steuerung zu glätten.

Da der variable Ventilsteuerungsmechanismus der erfindungs­ gemäßen Ausführungsform den oben beschriebenen Aufbau hat, kann ein mit dem erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerungs­ mechanismus versehener Verbrennungsmotor seine Ventilöffnungs­ kennlinien durch Einstellung der Winkelposition der Steuer­ scheibe bezüglich der Nockenwelle 11 mittels des Steuermecha­ nismus 30 für die exzentrische Winkelposition verstellen.

In der ECU 34 (Fig. 3) wird die optimale Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 auf der Basis verschiedener aktueller Informationen wie zum Beispiel der Motordrehzahlen, dem Einlaßluftvolumen und dergleichen be­ stimmt. Dann wird die Betätigungseinrichtung 33 durch die ECU für eine Drehung der Steuerscheibe 14 aktiviert, um ihre Winkelposition bezüglich der Nockenwelle 11 von ihrer aktuel­ len (derzeitigen) Winkelposition auf ihre auf diese Weise durch die ECU 34 bestimmte optimale Winkelposition zu ver­ ändern, wobei die aktuelle Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 mittels eines Erfassungssignal erfaßt wird, das von einem Winkelpositionssensor (nicht ge­ zeigt) abgegeben wird.

Unter Steuerung der ECU 34 wird die Betätigungseinrichtung 33 für die Drehung des exzentrischen Abschnitts 15 der Steuer­ scheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 aktiviert, um seine Winkelposition bezüglich der Nockenwelle 11 einzustellen, so daß die zweite Mittelachse O2 des Zwischendrehelements 16 allmählich bezüglich der Nockenwelle 11 versetzt wird, wodurch beispielsweise sich die Kurve der Ventilöffnungskennlinie immer mehr der durchgezogenen Kurve VL1 in Fig. 7(c) annä­ hert, je mehr die aktuelle Motordrehzahl und die Last an­ steigt, damit die Ventilöffnungsdauer erhöht wird. Je mehr jedoch dahingegen die aktuelle Motordrehzahl und Last abnimmt, desto mehr nähert sich die Kurve der Ventilöffnungskennlinie der gestrichelten Kurve VL2 von Fig. 7(c) an, um die Ventil­ öffnungsdauer zu verringern.

Wie es obenstehend beschrieben wurde, kann der erfindungs­ gemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus den optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors durch Einstellung der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 durchführen. Insbesondere wegen der fortlaufenden Einstellung der Ventilhubkennlinie ist es immer möglich, das Motorventil 2 in seinem optimalen Modus zu betreiben.

Wenn in diesem Fall sich der Betriebszustand des Motors von einem Niedrigdrehzahlzustand auf einem Hochdrehzahlzustand verändert, wird in einem ersten Schritt die Ventilöffnungs­ dauer verändert, um die Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils zu erhöhen. Hierzu wird bei der erfindungs­ gemäßen Ausführungsform die Steuerscheibe 14 auf der Einlaß­ ventilseite bezüglich der Nockenwelle 11 in Uhrzeigerrichtung gedreht, während die Steuerscheibe 14 auf der Auslaßventilsei­ te bezüglich der Nockenwelle 11 gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wie es in Fig. 1(a) zu sehen ist.

Wenn die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 0° auf einen Punkt von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) verändert wurde, ist die Ventilöffnungszeit IO des Einlaßventils relativ vor­ verlegt, während die Ventilschließzeit EC des Auslaßventils zurückgenommen ist, so daß die Überschneidungsdauer des Ein­ laß- und des Auslaßventils erhöht wird, wie es in Fig. 1(b) zu erkennen ist. Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerungsmechanismus bei der Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl die Win­ kelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 0° (vollkommene nach unten versetzte Position) auf einen Punkt von 180° (vollkommen nach oben versetzte Winkelposition) auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 1(b) verändert, so daß als erster Schritt die Übersch­ neidungsdauer des Einlaß- und Auslaßventils erhöht wird und dann die Ventilschließzeit des Einlaßventils zurückgenommen wird, während die Ventilöffnungszeit des Auslaßventils vorver­ legt wird.

Durch Einstellung der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 auf die oben beschriebene Weise ist es möglich, den Spitzenwert des Motordrehmoments in einem Bereich mittlerer Drehzahl zu erhöhen und außerdem die Motor­ drehmomentkennlinie bei der Einstellung der Ventilzeiten des Motors zu glätten. In andere Worten wird bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motor­ drehzahl auf eine hohe Motordrehzahl die Überschneidungsdauer des Einlaßventils und des Auslaßventils erhöht, wodurch im wesentlichen alle abgestuften Abschnitte der Kurve der Motor­ drehmomentkennlinie beseitigt werden, damit der Motor eine gleichmäßige Beschleunigung seiner Motordrehzahl durchführen kann.

Nun wird eine erste Modifikation der Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie es in den Fig. 11(a) und 12 gezeigt ist, wird bei dem Zwischenradzahnradmechanismus 40 eine ungerade Anzahl von Zahnrädern, das heißt drei Zahnräder verwendet. Die Zahnräder 40a, 40b und 40c bilden den Zwischen­ zahnradmechanismus 40, so daß die Steuerscheibe 14 auf der Einlaßventilseite in die gleiche Richtung gedreht wird, wie die Steuerscheibe 14 auf der Auslaßventilseite beim Einstellen der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nocken­ welle 11. In diesem Fall werden bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl die Steuerscheiben 14 sowohl auf der Einlaßventilseite als auch auf der Auslaßventilseite bezüglich der Nockenwelle 11 in Uhrzeigerrichtung angetrieben, wie es in Fig. 11(a) gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt drehen sich der Motor (Kurbelwelle) und die Nockenwelle 11 gegen die Uhrzeigerrichtung, wie es in Fig. 11(a) gezeigt ist.

Wenn die Steuerscheiben 14 sowohl auf der Einlaßventilseite als auch auf der Auslaßventilseite bezüglich der Nockenwelle 11 in die gleiche Richtung gedreht werden, werden auf der Einlaßventilseite und auf der Auslaßventilseite die gleichen Kurven der Ventilhubkennlinien (die bestimmen, ob der Ventil­ öffnungszeitpunkt vor oder nach Veränderung des Ventilschließ- zeitpunkts verändert wird) erreicht, wobei die Kurven der Ventilhubkennlinien in Fig. 11(c) und Fig. 11(d) so aufge­ tragen sind, daß sie Veränderung der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit des Einlaßventils und des Auslaßventils auf der X-Achse jedes der Diagramme von Fig. 11(c) und 11(d) zeigen.

Auch wenn die Drehrichtung bei der Steuerscheibe 14 wie oben beschrieben ausgelegt ist, wird in einem ersten Schritt die Überschneidungsdauer des Einlaßventils und des Auslaßventils durch Veränderung der Ventilöffnungsdauer des Einlaßventils und des Auslaßventils bei der Veränderung des Betriebszustand des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl erhöht.

Die oben beschriebene Veränderung der Ventilzeitsteuerung wird nachstehend anhand der Fig. 11(b) und 11(d) beschrieben.

Da bei dieser Modifikation die Betätigungseinrichtung 33 in einer Richtung dreht, die der Drehrichtung der bei der Aus­ führungsform von Fig. 3 verwendeten Betätigungseinrichtung 33 entgegengesetzt ist, wird eine anfängliche Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 an einem Punkt von 360° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 11(b) fest­ gelegt und dann allmählich aufgrund ihrer entgegengesetzten Richtung auf einen Punkt von 270° auf der X-Achse des Dia­ gramms von Fig. 11(b) verändert. Die Ventilöffnungszeiten IO des Einlaßventils wird allmählich um einen Winkel von ΔθIO vorverlegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ventilschließzeit IC des Einlaßventils allmählich um einen Winkel von ΔθIC zurück­ genommen, der viel kleiner ist als der Winkel ΔθIO (ΔθIC < ΔθIO).

Bei dem Auslaßventil wird dahingegen die Ventilöffnungszeit EO allmählich um einen Winkel ΔθEO vorverlegt, während seine Ventilschließzeit EC allmählich um einen Winkel ΔθEC zurück­ genommen wird, der viel geringer ist als der Winkel ΔθEO.

Wie es in Fig. 11(c) gezeigt ist, wird daher in dem Bereich zwischen einem Punkt von 360° und einem Punkt von 270° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 11(b) sowohl die Ventilöff­ nungszeit IO des Einlaßventils als auch die Ventilöffnungszeit EO des Auslaßventils vorverlegt, so daß eine Überschneidungs­ dauer des Einlaß- und des Auslaßventils um den Vorverlegungs­ winkel der Ventilöffnungszeit IO des Einlaßventils erhöht wird.

Wenn danach die Steuerscheibe 14 allmählich ihre Winkelposi­ tion bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 270° auf einen Punkt von 180° aufgrund ihrer umgekehrten Drehung auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 11(b) verändert wird, wird die Ventilöffnungszeit IO des Einlaßventils allmählich um einen Winkel von ΔθIO' vorverlegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ventilschließzeit IC des Einlaßventils allmählich um einen Winkel ΔθIC' zurückgenommen, der viel größer ist als der Winkel ΔθIO' (ΔθIC' < ΔθIO').

Beim Auslaßventil wird dahingegen die Ventilschließzeit EC allmählich um einen Winkel von ΔθEC' zurückgenommen, während seine Ventilöffnungszeit EO allmählich um einen Winkel von ΔθEO' vorverlegt wird, der viel geringer ist als der Winkel ΔθEC' (ΔθEC' < ΔθEO').

In einem Bereich zwischen einem Punkt von 270° und einem Punkt von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 11(b) werden daher, wie es in Fig. 11(d) gezeigt ist, sowohl die Ventil­ schließzeit IC des Einlaßventils als auch die Ventilschließ­ zeit EC des Auslaßventils zurückgenommen, so daß die Über­ schneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils um den Zurücknahmewinkel der Ventilschließzeit EC des Auslaßventils erhöht wird.

Wenn wie es obenstehend beschrieben wurde bei der ersten Modifikation bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von seiner niedrigen Motordrehzahl auf seine hohe Motordrehzahl die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüg­ lich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 360° auf einen Punkt von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 11(b) verändert wurde, wird in einem ersten Schritt die Ventilöff­ nungszeit sowohl des Einlaß- als auch des Auslaßventils vor­ verlegt und dann die Ventilschließzeit des Einlaß- und des Auslaßventils zurückgenommen.

Folglich wird als erster Schritt die Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils um den Vorverlegungswinkel der Ventilöffnungszeit des Einlaßventils erhöht und außerdem um den Zurücknahmewinkel der Ventilschließzeit des Auslaßventils erhöht, wie es aus den Diagrammen in Fig. 11(c) und 11(d) zu erkennen ist.

Folglich können bei der ersten Modifikation durch die Festle­ gung der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 bei der Einstellung ihrer Winkelposition be­ züglich der Nockenwelle 11 die gleichen Wirkungen erreicht werden, die bei der Ausführungsform der Erfindung erreicht werden. Mit anderen Worten werden bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von seiner niedrigen Motordrehzahl auf seine hohe Motordrehzahl in einem ersten Schritt die Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils erhöht, so daß ein Spitzenwert des Motordrehmoments in einem Bereich mit mittlerer Motordrehzahl erhöht wird, wodurch die Kurve des Motordrehmoments beim Einstellen des Ventilzeitpunkt geglättet wird.

Außerdem wird bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motor­ drehzahl in einem ersten Schritt die Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils erhöht, so daß im wesentlichen alle abgestuften Abschnitte der Motordrehmomentkurve beseitigt werden, wodurch eine gleichmäßige Beschleunigung der Motor­ drehzahl verwirklicht wird.

Nachstehend wird eine zweite Modifikation der Ausführungsform beschrieben.

Wenn bei dieser zweiten Modifikation der Betriebszustand des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motor­ drehzahl verändert wird, wird die Steuerscheibe 14 entgegen der Uhrzeigerrichtung bezüglich der Nockenwelle 11 für eine Einstellung der Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 sowohl einlaßventilseitig als auch aus­ laßventilseitig gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht, wobei die Drehrichtung der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 der Drehrichtung der Steuerscheibe 14 entgegengesetzt ist, die bei der ersten Modifikation verwendet wird.

Wie es in Fig. 13(a) gezeigt ist, ist bei dieser zweiten Modifikation der Zwischenzahnradmechanismus 40 aus mehreren Zahnrädern (3 Zahnräder 40a, 40b und 40c) aufgebaut, deren Anzahl ungerade ist, so daß sowohl die einlaßventilseitige als auch die auslaßventilseitige Steuerscheibe 14 bezüglich der entsprechenden Nockenwellen 11 in der gleichen Richtung ge­ dreht werden, das heißt entgegen der Uhrzeigerrichtung, wie es durch die Pfeile in Fig. 13(a) gezeigt ist.

Außerdem ist bei dieser zweiten Modifikation die Drehrichtung jeder dieser Steuerscheiben 14 bezüglich der entsprechenden Nockenwelle 11 sowohl einlaßseitig als auch auslaßseitig der Drehrichtung des Motors und der Nockenwelle 11 entgegenge­ setzt.

Folglich werden bei der zweiten Modifikation die gleichen Ventilhubkennlinien wie bei der anhand der Fig. 10(a) bis 10(e) beschriebenen erhalten. Wenn der Betriebszustand des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motor­ drehzahl verändert wird, werden sowohl die Steuerscheibe 14 auf der Einlaßseite als auch die Steuerscheibe 14 auf der Auslaßseite bezüglich der entsprechenden Nockenwelle 11 in der Richtung angetrieben, die durch die zwei Pfeile in Fig. 13(a) angedeutet ist, so daß in einem ersten Schritt sowohl die Ventilschließzeit des Einlaßventils als auch des Auslaßventils zurückgenommen wird, und dann sowohl die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils als auch die Ventilöffnungszeit des Aus­ laßventils vorverlegt wird.

In anderen Worten heißt dies, daß, wenn die Steuerscheibe 14 ihre Winkelposition bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 0° auf einen Punkt von 90° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 13(b) verändert hat, die Ventilschließzeit IC des Einlaßventils um einen Winkel ΔθIC zurückgenommen wird, während die Ventilöffnungszeit IO um einen Winkel von ΔθIO vorverlegt wird, der viel kleiner ist als der Winkel ΔθIC, wie es in Fig. 13(c) zu erkennen ist.

Dahingegen wird zu diesem Zeitpunkt bei dem Auslaßventil die Ventilschließzeit EC um einen Winkel ΔθEC zurückgenommen, während die Ventilöffnungszeit EO um einen Winkel von ΔθEO vorverlegt wird, der viel kleiner ist als der Winkel ΔθEC.

Wie es in Fig. 13(c) zu erkennen ist, wird daher in einem Bereich zwischen einem Punkt von 0° bis zu einem Punkt von 90° auf der X-Achse des Diagramms in Fig. 13(b) die Ventil­ schließzeit IC des Einlaßventils und die Ventilschließzeit EC des Auslaßventils relativ zurückgenommen, so daß die Über­ schneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils um den Zurücknahmewinkel der Ventilschließzeit des Auslaßventils auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 13(b) erhöht wird.

Wenn danach die Winkelposition der Steuerscheibe 14 bezüglich der Nockenwelle 11 von einem Punkt von 90° auf einen Punkt von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 13(b) verändert wird, wird bei dem Einlaßventil seine Öffnungszeit I 03497 00070 552 001000280000000200012000285910338600040 0002019814888 00004 03378O um einen Winkel ΔθIO' vorverlegt, während seine Ventilschließzeit IC um einen Winkel ΔθIC zurückgenommen wird, der geringer ist, als der Winkel ΔθIO' (ΔθIO' < ΔθIC').

Gleichzeitig wird bei dem Auslaßventil seine Ventilschließzeit EC um einen Winkel ΔθEC' zurückgenommen, während seine Ventil­ öffnungszeit EO um einen Winkel ΔθEO' vorverlegt wird, der größer ist als der Winkel ΔθEC' (ΔθEO' < ΔθEC').

Wie es in Fig. 13(d) zu erkennen ist, wird folglich in einem Bereich zwischen einem Punkt von 90° und einem Punkt von 180° auf der X-Achse des Diagramms von Fig. 13(b) die Ventilöff­ nungszeit IO des Einlaßventils und die Ventilöffnungszeit E0 des Auslaßventils relativ vorverlegt.

Die Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils wird zuerst um den Zurücknahmewinkel des Ventilschließzeit­ punkts EC des Auslaßventils in dem Diagramm in Fig. 13(c) erhöht und dann weiter um den Vorverlegungswinkel der Ventil­ öffnungszeit IO des Einlaßventils in dem in Fig. 13(d) ge­ zeigten Diagramm erhöht.

Folglich werden mit dieser zweiten Modifikation dieselben Wirkungen erreicht wie die mit der ersten Modifikation. Mit anderen Worten kann bei einer Änderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl aufgrund der zuerst erfolgenden Erhöhungen der Überschneidungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils ein Spitzenwert des Motordrehmoments in einem Bereich mittlerer Drehzahlen erhöht werden und es kann außerdem die Drehmoment­ kurve bei der Veränderung der Ventilsteuerzeiten des Motors geglättet werden.

Außerdem können bei einer Veränderung des Betriebszustands des Motors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motor­ drehzahl alle abgestuften Abschnitte der Drehmomentkurve beseitigt werden, so daß eine gleichmäßige Beschleunigung der Drehzahl bei einem Motor verwirklicht wird, der mit dem erfin­ dungsgemäßen variablen Ventilsteuerungsmechanismus versehen ist.

Der erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus ist nicht auf die Verwendung der oben beschriebenen Ausführungs­ formen und ihre Modifikationen beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise bei einem Ventilbetätigungsmechanismus ver­ wendet werden, der eine herkömmliche Verbindungseinrichtung für nicht-konstante Geschwindigkeit benützt. Außerdem ist die Art und Weise, in der der exzentrische Abschnitt 15 der Steu­ erscheibe 14 auf der Seite des Einlaßventils und des Auslaß- ventils in seiner Winkelposition bezüglich der Nockenwelle 11 eingestellt wird, nicht auf die oben beschriebene erfindungs­ gemäße Ausführungsform und ihre Modifikationen beschränkt. Der erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungsmechanismus ist nicht unbedingt auf der Einlaßventilseite und der Auslaßven­ tilseite vorzusehen. Mit andern Worten kann es ausreichend sein, den erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerungsmecha­ nismus wenigstens auf der Einlaßventilseite oder der Auslaß- ventilseite vorzusehen, vorausgesetzt, daß die Überschnei­ dungsdauer des Einlaß- und des Auslaßventils bei einer Ver­ änderung des Betriebszustands des Motors von seiner niedrigen Motordrehzahl auf seine hohe Motordrehzahl zuerst erhöht wird.

Claims (3)

1. Variabler Ventilsteuerungsmechanismus mit

• - einer Nockenwelle (11), auf die ein Drehmoment über eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors übertragen wird,
• - einem drehbar auf der Nockenwelle (11) angebrachten Noc­ kenprofil (12), das mit einem Nockenabschnitt (6) für einen Antrieb eines Einlaßventils (2) und/oder eines Auslaßventils (2) des Verbrennungsmotors versehen ist, und
• - einem Steuermechanismus (51) für eine Veränderung der Ventilöffnungsdauer des Ventils (2) durch Veränderung der Winkelposition und des Nockenprofils (12) bezüglich der Nockenwelle (11) in Abhängigkeit eines Betriebs­ zustands des Verbrennungsmotors, wobei der Steuermecha­ nismus (51) zwischen der Nockenwelle (11) und dem Noc­ kenprofil (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der variable Ventilsteuerungsmechanismus auf der Seite des Einlaßventils (2) und/oder auf der Seite des Aus­ laßventils (2) vorgesehen ist, und
• - der variable Ventilsteuerungsmechanismus so ausgelegt ist, daß er die Ventilöffnungsdauer des Einlaßventils (2) und/oder des Auslaßventils (2) so ändert, daß zu Beginn einer Veränderung des Betriebszustands des Ver­ brennungsmotors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohe Motordrehzahl die Ventilüberschneidungsdauer von Einlaßventil (2) und Auslaßventil (2) erhöht wird.

2. Variabler Ventilsteuerungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der variable Ventilsteuerungsmechanismus auf der Seite des Einlaßventils (2) und auf der Seite des Aus­ laßventils (2) angeordnet ist, und
• - daß der variable Ventilsteuerungsmechanismus so ausge­ legt ist, daß bei einer Veränderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors von einer niedrigen Motordrehzahl auf eine hohen Motordrehzahl,
• - in einem ersten Schritt die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils (2) vorverlegt wird, während die Ventil­ schließzeit des Auslaßventils (2) zurückgenommen wird, und
• - dann in einem zweiten Schritt die Ventilschließzeit des Einlaßventils (2) zurückgenommen wird, während die Ventilöffnungszeit des Auslaßventils (2) vorverlegt wird.

3. Variabler Ventilsteuerungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Ventilsteuerungs­ mechanismus wenigstens auf der Seite des Einlaßventils (2) eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, und der Steuerme­ chanismus (51) umfaßt

• - eine Steuerscheibe (14), die mit einem exzentrischen Ab­ schnitt (15) versehen ist, dessen Achse parallel zur Achse der Nockenwelle (11) verläuft,
• - ein Zwischendrehelement (16), das auf dem exzentrischen Abschnitt (15) gelagert ist,
• - ein erstes Verbindungselement (17) für eine drehfeste Verbindung der Nockenwelle (11) mit dem Zwischendreh­ element (16),
• - ein zweites Verbindungselement (18) für eine drehfeste Verbindung des Zwischendrehelements (16) mit dem Nocken­ profil (12),
• - ein Steuerelement (32), das mit der Steuerscheibe (14) in Eingriff steht, und
• - eine Betätigungseinrichtung (33) für einen Antrieb des Steuerelements (32) in Abhängigkeit des Betriebszustands des Verbrennungsmotors zur kontinuierlichen oder schrittweisen Verlegung der Mitteldrehachse des Nocken­ profils (12) zwischen einer ersten vorherbestimmten Position für niedrige Motordrehzahlen und einer zweiten vorherbestimmten Position für hohe Motordrehzahlen.