DE69710810T2

DE69710810T2 - Ventilsteuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE69710810T2
Application number: DE69710810T
Authority: DE
Inventors: Takao Naruoka; Takehisa Yaegashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2017-05-10
Also published as: EP0807745B1; EP0807745A1; DE69710810D1; US5832889A; JPH1030414A; JP3275761B2

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Ventilantriebsgerät und insbesondere auf ein Ventilantriebsgerät, das für eine Brennkraftmaschine geeignet ist.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

Ein variabler Ventilmechanismus ist bekannt, der die Steuerzeiten ändert, bei denen ein Ventil angetrieben wird, und den Hubbetrag des Ventils in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen (der Drehzahl, Last und so weiter) einer Brennkraftmaschine. Ein derartiger variabler Ventilmechanismus ermöglicht die Verbesserung der Leistung und des Kraftstoffverbrauchs des Motors und reduziert die Abgasemission.
Ein herkömmliches Ventilantriebsgerät mit dem vorstehenden variablen Ventilmechanismus hat einen dreidimensionalen Nocken, der einen Nockenteil mit einer geneigten Fläche umfasst, die in Richtung auf eine Welle eines Nockenteils geneigt ist. Der dreidimensionale Nocken ist in der Richtung beweglich, in der sich die Nockenwelle erstreckt. Der Bewegungsbetrag des dreidimensionalen Nocken wird so gesteuert, dass die Ventilantriebssteuerzeiten und der Ventilhubbetrag optimiert werden können.
Fig. 1 offenbart ein Ventilantriebsgerät, wie es vorstehend beschrieben ist. Ein derartiges Ventilantriebsgerät ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift der Japanischen ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 3-42001 offenbart. Ein in Fig. 1 gezeigtes Ventilantriebsgerät umfasst einen dreidimensionalen Nocken 2, ein Ventil 3, eine Hubeinrichtung 4 und eine Unterlage 5.
Der dreidimensionale Nocken 2 ist aus einem Nockenteil 6 und einer Nockenwelle 7 hergestellt. Der Nockenteil 6 hat eine geneigte Fläche 8, die in Richtung auf die Nockenwelle des Nockenteils 6 geneigt ist. In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen α einen Neigungswinkel. Der dreidimensionale Nocken 2 kann in Richtungen x1 und x2 bewegt werden mittels eines (nicht gezeigten) Stellglied.
Ein Ventil 3 ist an einem Luftansauganschluss oder einem Auslassanschluss vorgesehen, der in einem Zylinderkopf 10 des Motors vorgesehen ist. Das Ventil 3 wird auf- und abbewegt in Übereinstimmung mit der Drehbetätigung des dreidimensionalen Nocken 2. Somit werden der Lufteinlassanschluss oder Auslassanschluss geöffnet und geschlossen. Ein Halter 9 ist bei einem oberen Abschnitt des Ventils 3 vorgesehen und wird aufwärts gedrängt mittels einer elastischen drängenden Kraft, die durch eine Ventilfeder 14 geliefert wird. Somit wird das Ventil 3 immer aufwärts gedrängt auf Grund der Ventilfeder 14. In Fig. 1 ist 21 als eine Aufwärtsrichtung definiert und 22 ist als eine Abwärtsrichtung definiert.
Die Hubeinrichtung 4 ist bei dem oberen Abschnitt des Ventils 3 vorgesehen und hat eine obere Fläche, die einen kugeligen Vorsprungabschnitt 11 bildet. Die Hubeinrichtung 4 dient der Übertragung der Antriebskraft des dreidimensionalen Nockens 2 auf das Ventil 3. Die Hubeinrichtung 4 wird auf- und abbewegt und geführt durch eine Hubeinrichtungsöffnung 10a, die in dem Zylinderkopf 10 vorgesehen ist.
Die Unterlage 5 ist zwischen den dreidimensionalen Nocken 2 und die Hubeinrichtung 4 zwischengesetzt und hat einen flachen Flächenabschnitt 12, der sich bei einem oberen Abschnitt der Unterlage 5 befindet. Der flache Flächenabschnitt 12 der Unterlage 5 befindet sich in Kontakt mit dem dreidimensionalen Nocken 2. Des Weiteren hat die Unterlage 5 einen kugeligen Vertiefungsabschnitt 13 bei ihrem unteren Abschnitt. Der kugelige Vertiefungsabschnitt 13 befindet sich in Eingriff mit dem kugeligen Vorsprungabschnitt 11, der in der Hubeinrichtung 4 ausgebildet ist. Der kugelige Vorsprungabschnitt 11 und der kugelige Vertiefungsabschnitt 13 haben eine identische Krümmung. Somit kann die Unterlage 5 drehbar bewegt werden entlang dem kugeligen Vorsprungabschnitt 11, der in der Hubeinrichtung 4 ausgebildet ist.
Wenn bei der vorstehenden Struktur die Nockenwelle 7 in die Richtung x1 oder x2 bewegt wird durch das (nicht gezeigte) Stellglied, können die Ventilantriebssteuerzeiten und der Ventilhubbetrag geändert werden, da der dreidimensionale Nocken 2 die geneigte Fläche 8 hat, die in Richtung auf die Nockenwelle geneigt ist. Die Unterlage 5 wird drehbar bewegt auf der Hubeinrichtung 5 in Übereinstimmung mit der Bewegung des dreidimensionalen Nocken 2. Somit kann eine große Kontaktfläche zwischen der Hubeinrichtung 4 und der Unterlage 5 gewährleistet werden und aufrechterhalten bleiben, selbst wenn der dreidimensionale Nocken 2 bewegt wird. Somit kann der Abriebwiderstand verbessert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Unterlage 5 sich frei auf der Hubeinrichtung 4 bewegen kann, da die Unterlage 5 drehbar bewegt werden kann auf der Hubeinrichtung 4, und der dreidimensionale Nocken 2 in die Richtungen x1 und x2 bewegt werden kann. Des Weiteren ist das Ventilantriebsgerät 1 nicht mit einer Einrichtung zum Drängen der Unterlage 5 in eine gegebene Richtung ausgestattet. Dies ermöglicht eine freie Bewegung der Unterlage 5 auf der Hubeinrichtung 4.
Insbesondere wenn der Nocken 2 in eine Hubphase des Betriebs eintritt, ist die Bewegung der Unterlage 5 durch den Nocken 2 und die Hubeinrichtung 4 begrenzt auf Grund einer Federkraft, die proportional zu dem Hubbetrag des Nocken 2 ist.
Die Unterlage 5 kann jedoch drehbar bewegt werden entlang der kugeligen Form der Hubeinrichtung 4 auf Grund einer Bewegung des Kontakts zwischen dem Nocken 2 und der Unterlage 5, die verursacht wird durch den Hub oder eine Bewegung des Kontakts zwischen der geneigten Fläche 8 des Nocken 2 und der Unterlage 5 auf Grund der dreidimensionalen Struktur des Nocken 2. Eine derartige unerwünschte Drehbewegung der Unterlage 5 wird auftreten wenn nur eine kleine Federkonstante verfügbar ist oder beim Beginn des Hubs, wobei nur eine kleine Federkraft verfügbar ist.
Wenn die Unterlage 5 sich von der Position, die durch die in Fig. 1 gezeigte durchgezogene Linie angedeutet ist, sich zu einer anderen Position bewegt, die durch die Strichpunktlinie angedeutet ist, schlägt die Unterlage 5 auf den Zylinderkopf 10 auf und somit tritt ein Stoßgeräusch auf.
In der Praxis sind eine Vielzahl an Ventilen 3 für jeden Zylinder des Motors vorgesehen und werden mit hoher Geschwindigkeit auf und abbewegt. Somit schlagen die Ventile 3 auf die jeweiligen Zylinderköpfe 10 auf und ein äußerst lautes Geräusch tritt auf als ein Ergebnis des gesamten Betriebs des Motors.
Darüber hinaus zeigt das Dokument EP-A-0512698 ein Ventilantriebsgerät mit einer axial verschiebbaren Nockenwelle mit einem Nocken mit einem geeigneten Profil und einem Fingermitnehmer, der mit dem zu betätigenden Ventil zusammenwirkt. Eine Rolle ist an dem Fingermitnehmer mittels einer Achse gestützt, wobei sich die Rolle in Kontakt mit dem Nocken befindet. Unter Verwendung dieser Achse wird eine Drehbewegung der Rolle um ihre Achse herum aufrechterhalten ungeachtet der axial verschobenen Position der Nockenwelle und der Form des Profils.
Schließlich zeigt das Dokument WO87/06647, das sich auch auf ein Ventilantriebsgerät unter Verwendung einer axial verschiebbaren Nockenwelle mit Nocken mit einem Profil bezieht, ein stangenförmiges Element mit einem halbkreisförmigen Profil, wobei eine halbkreisförmige konvexe Fläche des Elements auf der Innenfläche einer Mulde einer Ventilhubeinrichtung gleitet, wobei die Mulde eine konkave Form in Übereinstimmung mit der halbkreisförmigen konvexen Fläche des Elements hat. Ein flacher oder ebener Abschnitt des Elements ist dem Nocken zugewandt und wirkt mit diesem zusammen, um eine Neigung des Nockenprofils der verschiebbaren Nockenwelle auszugleichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Angesichts des vorstehend erwähnten Stands der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Ventilantriebsgeräts, wobei das Erzeugen eines Stoßgeräusches innerhalb des Ventilantriebsgeräts verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventilantriebsgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung beim Lesen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Teilschnittseitenansicht eines herkömmlichen Ventilantriebsgeräts einer Brennkraftmaschine.
Fig. 2 zeigt eine Teilschnittseitenansicht eines Ventilantriebsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 und 4 zeigen Zeichnungen eines Betriebs des in Fig. 2 gezeigten Ventilantriebsgeräts.
Fig. 5 zeigt eine Teilschnittseitenansicht eines Ventilantriebsgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Und Fig. 6a und 6b zeigen Teilschnittseitenansichten eines Ventilantriebsgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 2 zeigt eine Teilschnittseitenansicht eines Ventilantriebsgeräts 20 einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ventilantriebsgerät 20 ist eine sogenannte direkt bewegende Art oder Überkopfart (obenliegende Nockenwelle = OHC). Das Ventilantriebsgerät 20 ist hauptsächlich aus einem dreidimensionalen Nocken 21, einem Ventil 22, einer Hubeinrichtung 23 und einer Unterlage 24 hergestellt.
Der dreidimensionale Nocken 21 ist aus einem Nockenteil 25 und einer Nockenwelle 26 zusammengesetzt. Der Nockenteil 25 hat eine geneigte Fläche 27 (die deutlich in einem Teil (C) erscheint), die an einem Nockenlappen (25b) ausgebildet ist, der von einer kreisförmigen Basis 25a vorsteht. Die Nockenwelle 26 ist mit einer Kurbelwelle des Motors gekoppelt mittels eines Zahnriemenrads und eines Zahnriemen und wird synchron mit der Drehung der Kurbelwelle gedreht.
Ein (nicht gezeigtes) Stellglied ist an einem Endabschnitt der Nockenwelle 26 vorgesehen. Der dreidimensionale Nocken 21 kann in der Nockenwellenrichtung bewegt werden, das heißt in den Richtungen x1 und x2 (die in einem Teil (A) in Fig. 4 gezeigt sind). Ein Bezugszeichen g, das in den Figuren gezeigt ist, bezeichnet die Mitte der Nockenwellen 26, die als eine Nockenwellemitte g bezeichnet wird.
Das Ventil 22 öffnet und schließt einen Luftansauganschluss oder einen Auslassanschluss, der in einem Zylinderkopf 28 des Motors vorgesehen ist. Das Ventil 22 wird auf- und abbewegt, das heißt hin- und herbewegt, während es durch den Nockenteil 25 in Übereinstimmung mit einer Drehung des dreidimensionalen Nocken 21 gedrängt wird. Ein Ventilkopf (Sitz) 22a, der bei einem unteren Ende des Ventil 22 vorgesehen ist, öffnet und schließt den Luftansauganschluss oder Auslassanschluss. Der Pfeil 21 deutet die Aufwärts oder Schließrichtung an und der Pfeil 22 deutet die Abwärts- oder Öffnungsrichtung an.
Ein Halter 23, der eine Ventilfeder 29 hält, ist an dem oberen Abschnitt des Ventils 22 vorgesehen. Der Halter 30 befindet sich in Kontakt mit dem oberen Abschnitt der Ventilfeder 29. Der untere Abschnitt der Ventilfeder 29 befindet sich in Kontakt mit dem Zylinderkopf 28 über ein Ventilblatt 31. Die Ventilfeder 29 drängt das Ventil 22 elastisch in die Richtung 21 über den Halter 30. Somit wird das Ventil 22 immer aufwärts gedrängt durch die Ventilfeder 29, so dass das Ventil 22 den Einlass oder Auslassanschluss schließt, zu dem es gehört.
Die Hubeinrichtung 23 ist ein zylinderförmiges Element mit einem Boden und ist an dem oberen Abschnitt des Ventils 22 vorgesehen. Die Hubeinrichtung 23 hat eine obere Fläche 32, die eine halbkugelige Form hat, die abwärts vorsteht. In der folgenden Beschreibung wird die Hubeinrichtungsoberfläche 32 auch als ein kugeliger Vertiefungsabschnitt 32 bezeichnet. Die Hubeinrichtung 23 dient als ein Kraftübertragungselement, das die Kraft des dreidimensionalen Nocken 21 auf das Ventil 22 überträgt. Die Hubeinrichtung 23 wird durch eine Ventilöffnung oder Führungsöffnung 28a geführt, die in dem Zylinderkopf 28 ausgebildet ist, und wird somit auf- und abbewegt oder hin- und herbewegt in der Ventilöffnung 28a.
Die Unterlage 24 ist zwischen dem dreidimensionalen Nocken 21 und der Hubeinrichtung 23 zwischengesetzt und hat einen flachen Flächenabschnitt 33, der sich an einem oberen Abschnitt der Unterlage 24 befindet und sich in Kontakt mit dem dreidimensionalen Nocken 21 befindet. Die Unterlage 24 hat einen unteren Abschnitt mit einem kugeligen Vorsprungabschnitt 34, der sich in Eingriff befindet mit dem in der Hubeinrichtung 23 ausgebildeten kugeligen Vertiefungsabschnitt 32. Das heißt, dass der kugelige Vertiefungsabschnitt 32 und der kugelige Vorsprungabschnitt 34 jeweils eine kugelige Fläche mit einem Radius r und einem gemeinsamen Mittelpunkt o haben. Somit ist es möglich, dass der kugelige Vorsprungabschnitt 34 der Unterlage 24 sanft entlang des kugeligen Vertiefungsabschnitts 32 sich bewegt, der in der Hubeinrichtung 23 ausgebildet ist.
Ein Verlängerungsabschnitt 35 ist in einem oberen Endabschnitt des kugeligen Vertiefungsabschnitts 32 der Hubeinrichtung 23 ausgebildet und erstreckt sich leicht auswärts. Ein Flanschabschnitt 36 ist an einem Umfangsabschnitt eines flachen Flächenabschnitts 33 ausgebildet, der sich an dem oberen Abschnitt der Unterlage 24 befindet. Ein Teil des Flanschabschnitts 36 befindet sich in konstantem Kontakt mit dem Verlängerungsabschnitt 35, der in der Hubeinrichtung 23 ausgebildet ist, wie später detailliert beschrieben wird.
Es wird nun eine Positionsbeziehung zwischen dem dreidimensionalen Nocken 21, der Hubeinrichtung 23 und der Unterlage 24 beschrieben.
Die folgenden Ausdrücke und der Zustand wird nun definiert. Eine vertikale Nockenlinie A ist definiert, die durch die Nockenwellemitte G hindurchtritt. Eine Kontaktposition S ist definiert, bei der der dreidimensionale Nocken 21 und die Unterlage 24 sich in Kontakt miteinander befinden. Der dreidimensionale Nocken 21 wird in der durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung gedreht.
Das Ventil 22 und die Hubeinrichtung 23 haben die folgende Positionsbeziehung. Die Mittelachse des Ventils 22 und die Mittelachse der Hubeinrichtung 23 stimmen miteinander überein, so dass die drückende Kraft des dreidimensionalen Nocken 21 wirksam auf das Ventil 22 übertragen werden kann. Die Zentralachsen des Ventils 22 und der Hubeinrichtung 23 werden nun als eine Hubachse D bezeichnet, die in Fig. 2 durch ein Bezugszeichen D angedeutet ist.
Der dreidimensionale Nocken 21 und die Hubeinrichtungsachse D haben folgende Positionsbeziehung. Die vertikale Nockenlinie A, die durch die Nockenwellemitte G des dreidimensionalen Nockens 21 hindurchtritt und die Hubeinrichtungsachse D sind um Δe in der Drehrichtung B des dreidimensionalen Nocken 21 versetzt. Insbesondere ist die vertikale Nockenlinie A, die durch die Nockenwellemitte G des dreidimensionalen Nocken 21 hindurchtritt, so angeordnet, dass sie in Richtung auf die stromaufwärtige Seite der Drehrichtung B des dreidimensionalen Nocken 21 von der Hubeinrichtungsachse B um Δe abweicht.
Als nächstes wird der Betrieb des Ventilantriebsgeräts 20 bezüglich Fig. 3 und 4 zusätzlich zu Fig. 2 beschrieben.
Fig. 3 und 4 zeigen jeweils Betriebe des Ventilantriebsgeräts 20, wobei der Nockenlappen 25b des dreidimensionalen Nocken 21 das Ventil 22 in einer Winkelrichtung von etwa 0º bis 180º antreibt. Insbesondere startet der Nockenlappen 25b die Bewegung von einer rechten Horizontalposition, die in Teilen A von Fig. 3 und 4 gezeigt ist, und hält bei einer linken Horizontalposition an, die in Teilen G davon gezeigt ist. Es soll beachtet werden, dass die Hubstartposition, der Hubbetrag und die Hubendposition von dem Nockenprofil abhängt.
Die Teile A bis G von Fig. 3 und 4 zeigen die Zustände des dreidimensionalen Nocken 21, die alle 30º beobachtet werden. Des Weiteren entsprechen die Teile A bis G von Fig. 3 jeweils den Teilen A bis G von Fig. 4. In Fig. 3 und 4 sind die Ventilfeder 29, der Halter 30 und das Ventilblatt 31 zur Vereinfachung weggelassen.
Ein Grundbetrieb des Ventilantriebsgeräts 20 wird nachfolgend beschrieben. Wie vorher beschrieben ist, wird der dreidimensionale Nocken 21 gleichzeitig mit der Kurbelwelle gedreht. Wenn der dreidimensionale Nocken 21 die Drehung von dem in den Teilen A von Fig. 3 und 4 gezeigten Zuständen beginnt, drückt der Nockenteil 25 die Unterlage 24. Eine auf die Unterlage 24 ausgeübte resultierende Kraft wird auf die Hubeinrichtung 23 übertragen, die das Ventil 22 abwärts bewegt. Somit startet das Ventil 22 die Bewegung in die Richtung z2.
Wie vorher beschrieben ist, ist die geneigte Fläche 27 an der oberen Fläche des Nockenteils 25 ausgebildet (die obere Fläche des Nockenlappen 25b) und der kugelige Vorsprungabschnitt 34, der in der Unterlage 24 ausgebildet ist, kann sich frei bewegen entlang des kugeligen Vertiefungsabschnitts 32, der in der Hubeinrichtung 23 ausgebildet ist. Somit tritt die geneigte Fläche 27 in Eingriff mit dem flachen Flächenabschnitt 33 der Unterlage 24, die Unterlage 24 wird an der Hubeinrichtung 23 in Übereinstimmung mit der geneigten Fläche 27 gedreht, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Nockenwelle 26 in den Richtungen x1 und x2 bewegt werden durch das (nicht gezeigte) Stellglied und die geneigte Fläche 27 ist an der oberen Fläche des Nockenlappens 25b ausgebildet. Wenn die Nockenwelle 26 in der Richtung x1 oder x2 bewegt wird, kann somit der Bewegungsbetrag des Ventils 22 gesteuert werden.
Insbesondere wenn die Nockenwelle 26 in der Richtung x1 bewegt wird, kann das Ventil 22 sich innerhalb eines verminderten Bereichs bewegen. Die Bewegung des Ventils 22, die in dem verminderten Bereich möglich ist, kann einen Ventil- Offen/Schließzustand liefern, der geeignet ist für einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit relativ niedriger Drehzahl. Wenn die Nockenwelle 26 in der Richtung x2 bewegt wird, kann sich das Ventil 22 innerhalb eines erhöhten Bereichs bewegen. Die Bewegung des Ventils 22, die in dem erhöhten Bereich möglich ist, kann einen Ventil-Offen/Schließzustand liefern, der geeignet ist für einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit relativ hoher Drehzahl.
Es wird nun ein spezifischer Betrieb des Ventilantriebsgeräts 20 beschrieben.
Wie vorher beschrieben ist, ist die vertikale Nockenlinie A, die durch die Wellenmitte G des dreidimensionalen Nocken 21 hindurchtritt, so positioniert, dass sie um einen Abstand Δe in Richtung auf die stromaufwärtige Seite in der Drehrichtung des dreidimensionalen Nocken 21 bezüglich der Hubeinrichtungsachse D versetzt ist. Somit befindet sich die Kontaktposition s zwischen dem dreidimensionalen Nocken 21 und der Unterlage 24 an der stromabwärtigen Seite bezüglich der vertikalen Nockenlinie A in der Drehrichtung des dreidimensionalen Nocken 21 bei dem Zustand, wobei die kreisförmige Basis 25a des dreidimensionalen Nocken 21 sich in Kontakt mit der Unterlage 24 befindet.
Da die Kontaktposition s zwischen dem Nocken 21 und der Unterlage 24, das heißt dem Punkt, bei dem der Nocken 21 die Unterlage 24 drückt, von der vertikalen Nockenlinie A abweicht, wird ein Moment (Drehkraft) auf die Unterlage 24 ausgeübt. Das auf die Unterlage 24 ausgeübte Moment drängt die Unterlage 24 so, dass die Unterlage 24 gedreht werden kann. Es sollte beachtet werden, dass der kugelige Vertiefungsabschnitt 32 des Nocken 21 und der kugelige Vorsprungabschnitt 34 der Unterlage 24 einen identischen Radius haben und somit die Unterlage 24 sich auf der Hubeinrichtung 23 frei bewegen kann.
Der Verlängerungsabschnitt 35 der Hubeinrichtung 23 und der Flanschabschnitt 36 der Unterlage 24 können miteinander in Kontakt treten. Die Unterlage 24, die durch das drehende Moment gedrängt wird, wird auf der Hubeinrichtung 23 gedreht und der Flanschabschnitt 36 der Unterlage 24 befindet sich teilweise im Kontakt mit dem Verlängerungsabschnitt 35 der Hubeinrichtung 23. Das heißt, dass die Positionsbeziehung zwischen dem Nocken 21, der Hubeinrichtung 23 und der Unterlage 24 als ein Unterlagendrängungsmechanismus dient, der die Unterlage 24 so drängt, dass der Flanschabschnitt 36 der Unterlage 24 sich immer in Kontakt mit einem Teil des Verlängerungsteils 35 der Hubeinrichtung 23 befindet.
Mit der vorstehenden Struktur ist es möglich, zu verwirklichen, dass der Flanschabschnitt 36 der Unterlage 24 sich immer in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 befindet. Selbst wenn die Unterlage 24 durch eine Drehung des dreidimensionalen Nocken 21 bewegt wird, kann somit verhindert werden, dass der Flanschabschnitt 36 gegen die Hubeinrichtung 23 schlägt und das Auftreten eines geräuschvollen Stoßgeräusches kann verhindert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 wird der Betrieb des Ventilantriebsgeräts 20 weiter beschrieben.
Bei einem Zustand, der in Teilen A von Fig. 3 und 4 gezeigt ist, befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit der kreisförmigen Basis 25a des Nocken 21 (der Drehwinkel ist gleich 0º). Bei dem vorstehenden Zustand befindet sich der Flanschabschnitt 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil Ta angedeutet ist, der in einem Teil A von Fig. 3 gezeigt ist. Bei einem Zustand, der in Teilen B von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 30º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit einem Grenzabschnitt zwischen der kreisförmigen Basis 25a und dem Nockenlappen 25b. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil PB angedeutet ist, die in einem Teil B von Fig. 3 gezeigt ist.
Bei einem Zustand, der in Teilen C von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 60º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit dem Seitenabschnitt des Nockenlappen 25b. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit einer Hubeinrichtung bei einer Position, die durch einen Pfeil TC angedeutet ist, die in einem Teil C von Fig. 4 gezeigt ist. Bei einem Zustand, der in Teilen D von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 90º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit dem oberen Abschnitt des Nockenlappen 25b. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil PD angedeutet ist, die in einem Teil D von Fig. 4 gezeigt ist.
Bei einem Zustand, der in Teilen E von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 120º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit dem Seitenabschnitt des Nockenlappens 25b. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil TE angedeutet ist, die in einem Teil E von Fig. 4 gezeigt ist. Bei einem Zustand, der in Teilen F von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 150º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit dem Grenzabschnitt zwischen der kreisförmigen Basis 25a und dem Nockenlappen 25b. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil TF angedeutet ist, die in einem Teil F in Fig. 3 gezeigt ist.
Bei einem Zustand, der in Teilen G von Fig. 3 und 4 gezeigt ist (bei einem Drehwinkel von 180º) befindet sich die Unterlage 24 in Kontakt mit der kreisförmigen Basis 25a des Nocken 21. Bei diesem Zustand befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 bei einer Position, die durch einen Pfeil TG angedeutet ist, die in einem Teil G von Fig. 3 gezeigt ist.
Obwohl es zur Vereinfachung nicht gezeigt ist, wird die Unterlage 24 bei Zuständen gehalten, wobei die Unterlage 24 sich in Kontakt mit der kreisförmigen Basis 25a des Nocken 21 befindet, das heißt den in den Teilen A und G von Fig. 3 und 4 gezeigten Zuständen, wenn der Drehwinkel in dem Bereich von 180 bis 360º fällt. Somit befindet sich der Flansch 36 in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23, wenn der Drehwinkel des Nocken 21 in den Bereich von 180º bis 360º fällt.
Aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, dass die Anordnung der vertikalen Nockenlinie A, die durch die Mitte G der Welle des Nocken 21 hindurchtritt und in Richtung auf die stromaufwärtige Seite der Drehrichtung des Nocken 21 bezüglich der Hubeinrichtungsachse D versetzt ist, veranlasst, dass der Flansch 36 sich in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23 befindet. Das heißt, selbst wenn die Unterlage 24 durch eine Drehung des Nocken 21 gedreht wird, befindet sich ein Teil der Unterlage 24 immer in Kontakt mit der Hubeinrichtung 23. Selbst wenn die Unterlage 24 durch eine Drehung des Nocken 21 bewegt wird, kann somit verhindert werden, dass der Flansch 36 erneut in Kontakt tritt mit der Hubeinrichtung 23 und das Auftreten eines geräuschvollen Stoßgeräusches kann verhindert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Kontaktposition, bei der die Unterlage 24 teilweise in Kontakt tritt mit der Hubeinrichtung 23, sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Nocken 21 bewegt. Somit ist es möglich, das ungleichmäßige Verschleißen der Hubeinrichtung 23 und/oder der Unterlage 24 zu verhindern.
Es wird nun ein Ventilantriebsgerät 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, wobei Teile, die die selben wie jene sind, die in den vorher beschriebenen Figuren gezeigt sind, mit den selben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der kugelige Vertiefungsabschnitt 32 an der oberen Fläche der Hubeinrichtung 23 ausgebildet und der kugelige Vorsprungsabschnitt 34 ist in dem unteren Abschnitt der Unterlage 24 ausgebildet. Des Weiteren haben die Abschnitte 33 und 34 die kugeligen Flächen jeweils mit dem Radius r mit der gemeinsamen Mitte 0.
Bei dem Ventilantriebsgerät 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein kugeliger Vorsprungsabschnitt 42 an einer oberen Fläche einer Hubeinrichtung 41 ausgebildet und ein kugeliger Vertiefungsabschnitt 44 ist in einem unteren Teil einer Unterlage 43 ausgebildet. Die Abschnitte 43 und 44 haben kugelige Flächen jeweils mit dem Radius r mit der gemeinsamen Mitte O. Somit kann sich die Unterlage 43 frei auf der Hubeinrichtung 41 bewegen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung setzt die versetzte Anordnung der vertikalen Nockenlinie A auf die selbe Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein. Das heißt, dass die vertikale Nockenlinie A, die durch die Mitte G der Welle des Nocken 21 hindurchtritt und um Δe in Richtung auf die stromaufwärtige Seite in der Drehrichtung des Nocken 21 bezüglich der Hubeinrichtungsachse d versetzt ist, einen Kontakt des Flansches 36 mit der Hubeinrichtung 23 veranlasst. Somit ist die Kontaktposition S, bei der der Nocken 21 und die Unterlage 43 sich in Kontakt miteinander befinden, an der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung des Nocken 21 bezüglich der vertikalen Nockenlinie A positioniert.
Mit der vorstehenden Struktur wird ein drehendes Moment (Drehkraft) auf die Unterlage 43 ausgeübt wie bei dem Ventilantriebsgerät 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Unterlage 43 wird durch das drehende Moment gedrängt, das darauf ausgeübt wird, und wird auf der Hubeinrichtung 41 gedreht. Somit befindet sich der untere Umfangsabschnitt 45 der Unterlage 43 immer in Kontakt mit der Hubeinrichtung 41. Somit dienen der Nocken 21, die Hubeinrichtung 41 und die Unterlage 43 als ein Unterlagendrängungsmechanismus, der veranlasst, dass der untere Umfangsabschnitt 45 der Unterlage 43 sich in Kontakt mit der Hubeinrichtung 41 befindet.
Somit wird die Unterlage 43 bei dem Zustand gehalten, wobei die Unterlage 43 sich in Kontakt mit der Hubeinrichtung 41 befindet. Selbst wenn die Unterlage 43 durch die Drehung des Nocken 21 bewegt wird, befindet sich somit der untere Umfangsabschnitt 45 der Unterlage 43 immer in Kontakt mit der Hubeinrichtung 41, so dass ein geräuschvolles Stoßgeräusch nicht auftritt.
Es wird nun ein Ventilantriebsgerät 50 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6a und 6b beschrieben, wobei jene Teile, die die selben wie jene bei den vorstehend beschriebenen Figuren sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Ventilantriebsgerät 50 hat eine Anordnung, wobei ein Kipphebel 60 als ein Kraftübertragungselement vorgesehen ist, das die Kraft des Nocken 21 auf das Ventil 22 überträgt.
Der Kipphebel 60 hat ein Ende, das drehbar gestützt ist durch eine Schwenkwelle 61 und ein anderes Ende, an dem ein Betätigungsabschnitt 63 ausgebildet ist und das sich in Kontakt mit dem oberen Endabschnitt des Ventils 22 befindet. Ein kugeliger Vertiefungsabschnitt 62 ist einstückig ausgebildet in einem Zwischenabschnitt des Kipphebel 60, der sich zwischen der Schwenkwelle 61 und dem Betätigungsabschnitt 63 befindet. Die Unterlage 24 ist an dem kugeligen Vertiefungsabschnitt 62 vorgesehen.
Der dreidimensionale Nocken 21 ist an dem oberen Abschnitt der Unterlage 24 vorgesehen und wird durch eine Drehung der Nockenwelle 26 gedreht, so dass die Unterlage 24 gedrückt und gedrängt werden kann. Dabei wird die Unterlage 24 durch die Schwenkwelle 61 versetzt. Der kugelige Vertiefungsabschnitt 62, der in dem Kipphebel 60 ausgebildet ist, hat die selbe Struktur wie jene des kugeligen Vertiefungsabschnitts 32 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das heißt, dass die vertikale Nockenlinie A, die durch die Mitte G der Welle des Nocken 21 hindurchtritt, um Δe in Richtung auf die stromaufwärtige Seite in der Drehrichtung des Nocken 21 bezüglich der Hubeinrichtungsachse d versetzt ist, die durch die Mitte des kugeligen Vertiefungsabschnitts 62 des Kipphebels 60 hindurch tritt. Somit bei dem Zustand, wobei die kreisförmige Basis 25a des Nocken 21 sich in Kontakt mit der Unterlage 24 befindet, ist die Kontaktposition S. bei der der Nocken 21 und die Unterlage 24 sich in Kontakt miteinander befinden, an der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung des Nocken 21 bezüglich der vertikalen Nockenlinie A positioniert. Somit weicht die Kontaktposition s, bei der der Nocken 21 die Unterlage 24 drückt, von der vertikalen Nockenlinie A ab, so dass ein Moment (drehende Kraft) auf die Unterlage 24 ausgeübt wird. Somit wird die Unterlage 24 durch das Moment gedrängt und wird auf dem Kipphebel 60 gedreht.
Ein Abschnitt 64 ist an dem oberen Endabschnitt des kugeligen Vertiefungsabschnitts 62 ausgebildet, der in dem Kipphebel 60 vorgesehen ist. Der Flansch 36 ist in dem Umfangsabschnitt der Unterlage 24 ausgebildet und befindet sich in Kontakt mit dem Abschnitt 64. Somit befindet sich ein Teil des Flansches 36 immer in Kontakt mit dem Abschnitt 64 des Kipphebels 60, während die Unterlage 24 durch das drehende Moment gedrängt wird und somit an dem Kipphebel 60 gedreht wird. Somit dienen der Nocken 21, die Unterlage 24 und der Kipphebel 60 mit der besonderen Positionsbeziehung als ein Unterlagendrängungsmechanismus, der die Unterlage 24 so drängt, dass der Flansch 36 sich immer in Kontakt mit dem Kipphebel 60 befindet. Selbst wenn die Unterlage 24 durch eine Drehung des Nocken 21 bewegt wird, kann somit verhindert werden, dass der Flansch 36 erneut in Kontakt tritt mit dem Kipphebel 60 und das Auftreten eines geräuschvollen Stoßgeräusches kann verhindert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Kontaktposition, bei der die Unterlage 24 sich teilweise in Kontakt mit dem Kipphebel 60 befindet, sich in Übereinstimmung mit einer Drehung des Nocken 21 bewegt. Somit ist es möglich, einen ungleichmäßigen Verschleiß des Kipphebels 60 und/oder der Unterlage 24 zu verhindern.
Das vorstehend erwähnte erste bis dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die direkt bewegenden Art (oder obenliegende Nockenwelle) oder die Kipphebelart. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Arten beschränkt und umfasst andere Arten eines Ventilantriebsgeräts, wie beispielsweise ein Schwingarmgerät. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung auf einem Mechanismus unter Verwendung eines anderen Ventils als bei einer Brennkraftmaschine angewandt werden.

Claims

1. Ventilantriebsgerät mit:

einem Nocken (21);

einem Kraftübertragungselement (23, 41; 60), das die Kraft des Nockens (21) auf ein Ventil überträgt, und

einer Unterlage (24, 43), die zwischengesetzt ist zwischen dem Nocken (21) und dem Kraftübertragungselement (23; 41; 60) und auf dem Kraftübertragungselement beweglich ist, wobei die Mitte des Nockens (21) von der Achse (D) des Kraftübertragungselements (23; 41; 60) in Richtung auf eine stromaufwärtige Seite in einer Drehrichtung des Nockens (21) bezüglich einer Position (S) abweicht, bei der sich der Nocken (21) in Kontakt mit der Unterlage befindet, und wobei die Unterlage und das Kraftübertragungselement kugelige Abschnitte haben, die sich in Eingriff miteinander befinden,

wobei die Unterlage (24, 43) einen ersten Abschnitt (36; 45; 36) bei einem Umfangsende des kugeligen Abschnitts hat, wobei sich ein Teil desselben immer mit dem Kraftübertragungselement (23; 41; 60) in Kontakt befindet, während die Unterlage (24, 43) drehbar auf dem Kraftübertragungselement in Übereinstimmung mit der Bewegung des Nocken (21) bewegt wird.

2. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (24; 24) einen kugeligen Vorsprung (34; 34) hat und das Kraftübertragungselement (23; 60) einen kugeligen Vertiefungsabschnitt (32; 32) hat, der sich mit dem kugeligen Vorsprungsabschnitt in Eingriff befindet.

3. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 2, wobei die Unterlage (24; 43) einen flachen Flächenabschnitt (33) hat, der sich in Kontakt mit den Nocken (26) befindet.

4. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Unterlagendrängmechanismus (29, 30, 31) aufweist, der die Unterlage (24; 43) so drängt, dass sich der erste Abschnitt der Unterlage immer in Kontakt mit dem Kraftübertragungselement (23; 41; 60) befindet, während die Unterlage auf dem Kraftübertragungselement in Übereinstimmung mit der Bewegung des Nockens (26) bewegt wird.

5. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (43) einen kugeligen Vertiefungsabschnitt (44) hat; und wobei das Kraftübertragungselement (41) einen kugeligen Vorsprungsabschnitt (42) hat, der sich mit dem kugeligen Vertiefungsabschnitt in Eingriff befindet.

6. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 1, wobei ein Hebelarm (60) als ein Kraftübertragungselement vorgesehen ist.

7. Ventilantriebsgerät nach Anspruch 1, wobei das Ventil in einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.