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Dokumentenidentifikation DE102005012844B4 22.01.2009
Titel Variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp., Tokyo, JP
Erfinder Horiuchi, Manabu, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Kawamoto, Koichi, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Nakajima, Satoshi, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Maekawa, Masahiro, Tokyo, JP;
Daigo, Yasunori, Tokyo, JP
Vertreter advotec. Patent- und Rechtsanwälte, 97080 Würzburg
DE-Anmeldedatum 17.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005012844
Offenlegungstag 27.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.01.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.01.2009
IPC-Hauptklasse F01L 1/12  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft eine variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die die Ansteuerphase und die Ventilhubhöhe eines Ansaugventils und eines Ablassventils ändern kann.

STAND DER TECHNIK

Technologien für das Ändern der Phase und der Hubhöhe von Ventilen eines Ansaug- und Auspuffsystems in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors, zum Beispiel eines Kraftfahrzeugmotors, zum Zwecke des Umgangs mit Abgasen und der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sind allgemein bekannt. Eine Flügelzellen-Ventilvorrichtung mit variabler Phase für das fortlaufende Ändern einer Nockenphase durch eine hydraulische Kraft ist als variable Ventilvorrichtung bekannt, die bei diesen Technologien verwendet wird.

Eine nockengeschaltete Ventilvorrichtung, die dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors entsprechend zwischen mehreren Nocken umschaltet, um die Ansteuerphase und die Hubhöhe der Ventile an den Betriebszustand anzupassen, ist ebenso weithin bekannt.

Eine mechanische, stufenlos variable Ventilvorrichtung, die angeordnet werden kann, um die Ansteuerphase und die Hubhöhe von Ventilen durch die Verwendung von mittels Schrittmotoren angetriebenen Getrieben, Zwischenhebeln und Schließfedern zu ändern, ist ebenso hinreichend bekannt (siehe beispielsweise JP 3245492 B2).

Eine Flügelzellen-Ventilvorrichtung mit variabler Phase kann die Ansteuerphase eines Ventils durch Ändern der Position eines Flügels verschieben, aber nicht die Hubhöhe des Ventils ändern.

Eine nockengeschaltete Ventilvorrichtung oder eine mechanische, stufenlos variable Ventilvorrichtung hingegen kann die Hubhöhe und die Phase eines Ventils verschieben. Die nockengeschaltete Ventilvorrichtung erfordert jedoch mehrere Nocken, sie verwendet somit viele Bauteile und bedingt eine komplizierte Konstruktion. Die mechanische, stufenlos variable Ventilvorrichtung benötigt separat einen Mechanismus zum Ändern der Hubhöhe und einen Mechanismus zum Verschieben der Phase und führt somit zu einer komplizierten Konstruktion und großen Abmessungen.

Bei einer konventionellen gewöhnlichen Ventilvorrichtung mit stufenlos variabler Phase ist, wenn der Ventilschließtakt des Ansaugventils verzögert ist, auch der Beginn des Ventilöffnungstakts verzögert. Somit wird eine Ventilüberschneidung des Ansaugventils und des Ablassventils verringert oder beseitigt, wodurch das Problem entsteht, dass es aufgrund eines Pumpverlusts zu einem ungünstigen Treibstoffverbrauch kommt.

Hinzu kommt, dass diese variablen Ventilvorrichtungen häufig aufgrund ihrer Konstruktion eine große Höhe aufweisen. Da die variable Ventilvorrichtung über dem Zylinderkopf eines Motors installiert wird, ist die Höhe des gesamten Motors oft sehr groß. Aufgrund ihrer komplizierten Konstruktion ist darüber hinaus eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung von Bauteilen notwendig, die in enger Verbindung miteinander betrieben werden sollen. Sie sind so schwierig zu entwerfen, dass das Festlegen von Sollkenndaten des Ventilhubs nicht einfach war.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung kam angesichts der oben beschriebenen Probleme zustande. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilvorrichtung bereitzustellen, die Sollkenndaten des Ventilhubs erhalten und die Höhe der gesamten Vorrichtung dadurch begrenzen kann, dass sie eine relativ einfache Konfiguration anwendet.

Diese Aufgabe wird durch eine variable Ventilvorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 oder Anspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dabei kann die Position der Exzenterwelle oder des Verbindungselements, wenn die Kipphebelwelle mittels der Drehelemente gedreht wird, in der Umfangsrichtung der Kipphebelwelle verlagert werden. Bei der Verlagerung der Exzenterwelle oder des Verbindungselements handelt es sich um die Verlagerung der Position des Kipppunktes des zweiten Arms. Dieser Verlagerung entsprechend wird auch der Berührungspunkt des zweiten Arms mit dem Nocken in der Außenumfangsrichtung des Nockens verlagert. Somit ist die Rotationsphase des zweiten Arms bezüglich des Nockens entsprechend der Position der Exzenterwelle oder des Verbindungselements vorgezogen oder verzögert. Schließlich ist die Ansteuerphase des ersten Arms, der über den zweiten Arm und den dritten Arm angesteuert wird, vorgezogen oder verzögert.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Ansprüchen 4 und 11 lassen sich die zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitte der ersten Nockenoberfläche und der zweiten Nockenoberfläche des dritten Arms auf einfache Weise maschinell herstellen, und das Kippen des zweiten Arms kann auf zuverlässige Weise auf den ersten Arm übertragen werden.

Wenn wie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt der ersten Nockenoberfläche des dritten Arms beim Kippen des dritten Arms den ersten Arm berührt, wird somit das Ausmaß des Kippens des zweiten Arms nicht von dem dritten Arm umgesetzt, so dass keine Übertragung auf den ersten Arm stattfindet und der erste Arm somit nicht angesteuert wird.

Erfindungsgemäß wird die Position der Exzenterwelle oder des Verbindungselements der Kipphebelwelle verlagert, wenn die Kipphebelwelle mittels der Drehelemente gedreht wird. Somit wird auch die Position des Kipppunktes des von der Exzenterwelle oder dem Verbindungselement kippbar gehaltenen zweiten Arms um die Achse der Kipphebelwelle herum verlagert. Der Verlagerungsposition des Kipppunktes entsprechend kann die Ansteuerphase des Ansaugventils oder des Ablassventils fortlaufend geändert werden. Darüber hinaus ist die den Nocken tragende Nockenwelle unter der Kipphebelwelle angeordnet, und die den dritten Arm tragende Stützwelle ist in einer Höhe angeordnet, die maximal der Höhe der Kipphebelwelle entspricht. Somit wird die Konstruktionsposition des dritten Arms, der als Übertragungsnocken fungiert, flexibel gestaltet, und die Höhe der gesamten variablen Ventilvorrichtung kann gering gehalten werden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Ansprüchen 2, 3, 9 und 10 berühren die erste Nockenoberfläche und die zweite Nockenoberfläche des dritten Arms den ersten Arm und den zweiten Arm in der Position auf der der Kipphebelwelle gegenüberliegenden Seite der Stützwelle. Die Berührung erfolgt des Weiteren mithilfe der Rollen. Somit wird die Konstruktionsposition des dritten Arms, der als Übertragungsnocken fungiert, flexibel gestaltet und die Höhe der gesamten variablen Ventilvorrichtung kann gering gehalten werden. Außerdem lässt sich durch das Anordnen des dritten Arms ein angemessener Kippbereich für den dritten Arm sicherstellen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Ansprüchen 4 und 11 werden die zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitte, deren Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle sich ändert, an der ersten Nockenoberfläche und der zweiten Nockenoberfläche des dritten Arms bereitgestellt, und sie bestehen aus flachen Oberflächen. Somit kann das Ausmaß des Kippens des zweiten Arms von dem dritten Arm umgesetzt und auf zuverlässige Weise auf den ersten Arm übertragen werden, und die maschinelle Herstellung des Nockens wird erleichtert.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Ansprüchen 5 und 12 können Änderungen der Form der zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitte der ersten Nockenoberfläche und der zweiten Nockenoberfläche des dritten Arms, der als Übertragungsnocken fungiert, zu Änderungen bei den Ventilhub-Kenndaten, wie der Hubhöhe und der Hubgeschwindigkeit, führen. Dadurch wird es möglich, optimale Ventilhub-Kenndaten auszuwählen, die sich für die Eigenschaften des Verbrennungsmotors eignen. Änderungen bei den Ventilhub-Kenndaten, die auf Änderungen der Form des zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes zurückzuführen sind, können unabhängig von Änderungen der Ventilhub-Kenndaten, wie beispielsweise der Hubhöhe und dem Ventilöffnungswinkel, die aufgrund der Verlagerung der Exzenterwelle entstanden sind, vorgenommen werden. Abhängig von einer Kombination solcher Änderungen können somit verschiedene Ventilhub-Kenndaten ausgewählt werden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Ansprüchen 6, 7, 13 und 14 wird der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt, dessen Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle sich nicht ändert, an der ersten Nockenoberfläche und der zweiten Nockenoberfläche des dritten Arms bereitgestellt. Selbst wenn die Rotationsphase des zweiten Arms in Bezug auf den Nocken mittels der Drehelemente um einen vorgegebenen Winkel vorgezogen wird, kann das Ausmaß des Kippens, das nahezu dem vorgegebenen Winkel vom Beginn des Kippens des zweiten Arms an entspricht, durch den nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt aufgehoben werden. Somit kann der Takt des Auslösens der Ventilöffnung unabhängig von der Ventilhubhöhe fast identisch gestaltet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen besser verständlich, die lediglich der Verdeutlichung dienen und somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Ausführungsform einer variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ist eine Ansicht zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils, wenn die Phase des Nockenwinkels der in 1 gezeigten variablen Ventilvorrichtung verzögert ist;

3 ist eine Ansicht zum Zeitpunkt des Öffnens des Ventils, wenn die Phase des Nockenwinkels der in 1 gezeigten variablen Ventilvorrichtung verzögert ist;

4 ist eine Ansicht zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils, wenn die Phase des Nockenwinkels der in 1 gezeigten variablen Ventilvorrichtung vorgezogen ist;

5 ist eine Ansicht zu einem Zeitpunkt, der dem Öffnen des Ventils entspricht, wenn die Phase des Nockenwinkels der in 1 gezeigten variablen Ventilvorrichtung vorgezogen ist;

6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Nockenwinkel und der Ventilhubhöhe der in 1 gezeigten variablen Ventilvorrichtung zeigt;

7A bis 7C sind Ansichten, die weitere Beispiele für die Ausführungsform der variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;

8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Nockenwinkel und der Ventilhubhöhe der in den 7A bis 7C gezeigten variablen Ventilvorrichtung zeigt; und

9 ist eine Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel für die Ausführungsform der variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Eine variable Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die 1 bis 8, die die Erfindung in keiner Weise einschränken, beschrieben.

Ausführungsform 1

Die 1 bis 7 zeigen Beispiele für Ausführungsformen einer variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Eine variable Ventilvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise bei einem (nicht gezeigten) Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, wie z. B. eines Kraftfahrzeugmotors, angeordnet. Wie in 2 gezeigt, öffnet oder schließt die variable Ventilvorrichtung 1 ein Ansaugventil 2 oder dergleichen, das ein Luftansaugsystem des Verbrennungsmotors darstellt. Das Ansaugventil 2 wird von einer Ventilfeder 3 in eine Richtung gedrückt, in der es einen Luftansaugkanal 4 schließt. Unter der Einwirkung der variablen Ventilvorrichtung 1 wird das Ansaugventil 2 mit einem vorgegebenen Takt und einer vorgegebenen Hubhöhe gegen die Kraft der Ventilfeder 3 nach unten gedrückt, um den Luftansaugkanal 4 zu öffnen. Eine ähnliche variable Ventilvorrichtung 1 kann für ein Ablassventil bereitgestellt werden, damit das Öffnen und Schließen des Ablassventils gesteuert werden können.

Die Hauptbestandteile der variablen Ventilvorrichtung 1 sind eine rotierend bereitgestellte Nockenwelle 11, eine drehbar bereitgestellte Kipphebelwelle 12, ein an der Nockenwelle 11 ausgebildeter Nocken 13 und ein Kipphebelmechanismus 14 (Öffnungs- und Schließelemente), der von dem von der Nockenwelle 11 drehangetriebenen Nocken 13 angesteuert wird. Das Ventil 2 wird durch den Antrieb des Kipphebelmechanismus 14 geöffnet und geschlossen.

Die Nockenwelle 11 und die Kipphebelwelle 12 sind parallel zueinander angeordnet. Die Nockenwelle 11 wird um einen Rotationsmittelpunkt C2 der Nockenwelle 11 in 2 in Übereinstimmung mit der Rotation einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in eine Richtung gedreht, die durch einen Pfeil R1 angezeigt wird.

Die Kipphebelwelle 12 kann durch die Drehelemente 24 unter Verwendung eines Schrittmotors oder dergleichen in von den Pfeilen R2 in 2 angezeigten Richtungen hin und her gedreht werden, d. h. rotieren. Die Kipphebelwelle 12 ist mit einer Exzenterwelle 15 ausgestattet, die einen geringeren Durchmesser aufweist als die Kipphebelwelle 12 und einen Mittelpunkt C4 besitzt, der in Bezug auf den Rotationsmittelpunkt C1 der Kipphebelwelle 12 exzentrisch ist. Durch diese Bereitstellung der Exzenterwelle 15 an der Kipphebelwelle 12 wird die Kipphebelwelle 12 in einer so genannten Kurbelkonstruktion ausgebildet. Bei einem Mehrzylindermotor werden für jeden einer Mehrzahl in der gleichen Reihe angeordneter Zylinder eine oder mehrere Exzenterwellen 15 bereitgestellt. Es sei beispielsweise angenommen, dass die variable Ventilvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform für ein Ansaugventil eines Vierzylinder-Reihenmotors verwendet wird. Bei einer Konfiguration, bei der es pro Zylinder ein Ansaugventil gibt, werden für eine Kipphebelwelle 12 vier Exzenterwellen 15 bereitgestellt. Bei einer Konfiguration, bei der es pro Zylinder zwei Ansaugventile gibt, werden für eine Kipphebelwelle 12 acht Exzenterwellen 15 bereitgestellt.

Wenn die Kipphebelwelle 12 mittels der Drehelemente 24 in die Richtungen der Pfeile R2 gedreht wird, wird die Exzenterwelle 15, die einen zweiten Arm 22 trägt, in der Umfangsrichtung der Kipphebelwelle 12 verlagert, und dementsprechend wird ein Berührungspunkt 47 in der Umfangsrichtung des Nockens 13 verlagert. Durch diese Verlagerung kann die Rotationsphase des zweiten Arms 22 in Bezug auf den Nocken 13 stark zu einem Verzögerungswinkel oder einem Voreilwinkel hin geändert werden. Für die Kipphebelwelle 12 gibt es keine Einschränkungen bei ihrem Rotationswinkel, und sie ermöglicht die Festlegung einer wesentlichen Änderung bei der Rotationsphase.

Die Hauptbestandteile des Kipphebelmechanismus 14 sind ein erster Arm 21, ein zweiter Arm 22 und ein dritter Arm 23A.

Der erste Arm 21 weist einen Endabschnitt 31 auf, der mit einer Einstellschraube 32 versehen ist, und einen Welleneinführabschnitt 33, durch den die Kipphebelwelle 12 eingeführt wird. Der erste Arm 21 wird somit so gehalten, dass er zu einer relativen Rotationsbewegung (Kippen) in Bezug auf die Kipphebelwelle 12 fähig ist. Die am Endabschnitt 31 des ersten Arms 21 vorgesehene Einstellschraube 32 ist so einstellbar, dass sich ein Spiel zwischen dem ersten Arm 21 und dem Kopf 5 des Ventils 2 eliminieren lässt. Ein Kraftübertragungsabschnitt 34 auf der Seite der Kipphebelwelle 12, die dem mit der Einstellschraube 32 befestigten Endabschnitt 31 gegenüberliegt, ist mit einer Rolle 35 ausgestattet. Die Rolle 35 dient zur Übertragung der Kraft vom dritten Arm 23A auf den ersten Arm 21. Wenn die Nockenwelle 11 in die durch den Pfeil R1 angezeigte Richtung rotiert, kippen (schwingen) somit der zweite Arm 22, der dritte Arm 23A und der erste Arm 21 in enger Verbindung mit dieser Rotation. Schließlich drückt das vordere Ende der Einstellschraube 32 den Kopf 5 des Ventils 2 herunter und steuert das Ventil 2 in einer Ventilöffnungsrichtung an. Die Einstellschraube 32 und die Rolle 35 sind in Bezug auf den Rotationsmittelpunkt C1 der Kipphebelwelle 12 in Übereinstimmung mit der Kraft, die auf den ersten Arm 21 ausgeübt wird, und dem Kippweg auf geeignete Weise angeordnet.

Der zweite Arm 22 weist zusammenpressende Abschnitte 41, 42 mit Hohlwölbungen mit halbkreisförmigem Querschnitt auf und ist so angeordnet, dass er die Exzenterwelle 15 zwischen diesen Hohlwölbungen zusammenpresst. Die zusammenpressenden Abschnitte 41 und 42 sind durch mehrere Schrauben 44 aneinander befestigt, wodurch der zweite Arm 22 von der Exzenterwelle 15 kippbar gehalten wird. Der zweite Arm 22 weist ebenso einen Rollenhalteabschnitt 43 zum drehbaren Halten zweier Rollen 45 und 46 auf. Die Rolle 45 berührt den Nocken 13 rollend am Berührungspunkt, wodurch die Verlagerung der Außenumfangsform des Nockens 13 in Übereinstimmung mit der Rotation des Nockens 13 dazu führt, dass der zweite Arm 22 um den Kipppunkt C4 der Exzenterwelle 15 gekippt wird. Die Rolle 46 berührt eine zweite Nockenoberfläche 52 des dritten Arms 23A und leitet die Bewegung des vom Nocken 13 gekippten zweiten Arms 22 zum dritten Arm 23A weiter. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Arm 22 bei Betrachtung von seiner Seite aus fast L-förmig und weist an einem Endabschnitt die zusammenpressenden Abschnitte 41 und 42 und am anderen Endabschnitt die Rolle 46 und an einem L-förmigen Biegungsteil die Rolle 45 auf.

Die Exzenterwelle 15 ist nicht auf eine in 1 gezeigte Anordnung beschränkt, wenn ihr Kipppunkt C4 in Bezug auf den Rotationsmittelpunkt C1 der Kipphebelwelle 12 versetzt (exzentrisch) ist. Soll die variable Ventilvorrichtung 1 jedoch eine kompakte Konfiguration aufweisen, so ist es, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, wünschenswert, dass die Exzenterwelle 15 einen kleineren Durchmesser besitzt als die Kipphebelwelle 12 und ihr Querschnitt den Außendurchmesser der Kipphebelwelle 12 innen tangiert. In diesem Fall wird der Durchmesser der Exzenterwelle 15 unter Beachtung der Steifheit der gesamten Kipphebelwelle 12 mit der Exzenterwelle 15 festgelegt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Exzenterwelle 15 auf einer Seite eines Stützabschnittes der Kipphebelwelle 12, der den ersten Arm 21 hält, vorgesehen, ein Wellenstützabschnitt 49 ist am zweiten Arm 22 vorgesehen, um eine direkte Behinderung des ersten Arms 21 zu vermeiden, und die Exzenterwelle 15 ist auf der Seite des Wellenstützabschnittes 49 zwischen die zusammenpressenden Abschnitte 41 und 42 eingeführt. Wenn die Belastung, der der zweite Arm 22 ausgesetzt wird, nicht zu hoch ist, reicht der eine Wellenstützabschnitt 49 für das Befestigen des zweiten Arms 22 an der Exzenterwelle 15 aus. Darüber hinaus kann die axiale Länge der Exzenterwelle 15 entsprechend festgelegt werden. Dadurch kann, selbst wenn an der Berührungsstelle zwischen dem zweiten Arm 22 und dem Nocken 13 und an der Berührungsstelle zwischen dem zweiten Arm 22 und dem dritten Arm 23A eine versetzte Belastung auftritt, verhindert werden, dass der zweite Arm 22 in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 12 verlagert wird, und Nachteile, wie teilweise Abnutzung, lassen sich verhindern, so dass die Zuverlässigkeit der variablen Ventilvorrichtung 1 gewährleistet werden kann.

Wird eine zu hohe Belastung des zweiten Arms 22 erwartet, dann ist es beispielsweise zulässig, am zweiten Arm 22 einen gegabelten Wellenstützabschnitt 49 und auf beiden Seiten des Stützabschnittes, wo die Kipphebelwelle 12 den ersten Arm 21 hält, Exzenterwellen 15 auszubilden, so dass diese Exzenterwellen 15 zwischen die Einbauabschnitte 41 und 42 der beiden Wellenstützabschnitte 49 eingeführt werden. Bei dieser Konfiguration ist der gegabelte Wellenstützabschnitt 49 des zweiten Arms 22 rittlings auf einem Teil des ersten Arms 21 angeordnet. Durch eine solche Konfiguration kann, selbst wenn an der Berührungsstelle zwischen dem zweiten Arm 22 und dem Nocken 13 und an der Berührungsstelle zwischen dem zweiten Arm 22 und dem dritten Arm 23A eine versetzte Belastung auftritt, verhindert werden, dass der zweite Arm 22 in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 12 verlagert wird, und Nachteile wie teilweise Abnutzung lassen sich verhindern, so dass die Zuverlässigkeit der variablen Ventilvorrichtung 1 gewährleistet werden kann.

Weiterhin kann der erste Arm 21 mit einem gegabelten Welleneinführabschnitt 33 zum Einführen der Kipphebelwelle 12 ausgestattet werden, die Exzenterwelle 15 kann zwischen den Gabelungen des gegabelten Welleneinführabschnitts 33 bereitgestellt werden, wo die Kipphebelwelle 12 den ersten Arm 21 hält, und der gegabelte Welleneinführabschnitt 33 des ersten Arms 21 kann rittlings auf dem einen Wellenstützabschnitt 49 des zweiten Arms 22 angeordnet werden. Durch diese Anordnung kann die Exzenterwelle 15 zwischen den Einbauabschnitten 41 und 42 des Wellenstützabschnitts 49 eingeführt werden.

Eine Stützwelle 16 ist in der Nähe der Kipphebelwelle 12 parallel dazu und in der gleichen Höhe wie bzw. in einer niedrigeren Position als die Kipphebelwelle 12 angeordnet. Diese Anordnung der Stützwelle 16 schränkt die Höhe der variablen Ventilvorrichtung selbst ein, gestaltet das nachfolgend noch zu beschreibende Festlegen der Position der Anordnung des dritten Arms 23A flexibler und erleichtert das Entwerfen des Kipphebelmechanismus.

Der dritte Arm 23A wird von der Stützwelle 16 kippbar gehalten und fungiert dadurch, dass er zwischen der Rolle 35 des ersten Arms 21 und der Rolle 46 des zweiten Arms 22 angeordnet ist, als Übertragungsnocken für den ersten Arm 21 und den zweiten Arm 22. Der dritte Arm 23A ist mit einer die Rolle 35 des ersten Arms 21 berührenden ersten Nockenoberfläche 51 und einer die Rolle 46 des zweiten Arms 22 berührenden zweiten Nockenoberfläche 52 versehen. Der dritte Arm 23A ist so angeordnet, dass er in einer Position auf der der Kipphebelwelle 12 abgewandten Seite der Stützwelle 16 gekippt wird. Der dritte Arm 23A wird auch durch eine (nicht gezeigte) Feder im Uhrzeigersinn um die Mittelposition C3 der Stützwelle 16 gedrückt, und zwar in eine Richtung, in der der dritte Arm 23A den zweiten Arm 22 mit dem Nocken 13 in Berührung bringt.

Die erste Nockenoberfläche 51, die als Nockenoberfläche fungiert, wird in Übereinstimmung mit dem Kippen des zweiten Arms 22 in der Kipprichtung des dritten Arms 23A, und zwar in der Umfangsrichtung der Stützwelle 16 verlagert. Genauer gesagt weist die erste Nockenoberfläche 51 einen nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53 auf, dessen Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 sich beim Kippen des dritten Arms 23A nicht ändert, und einen zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 51a, dessen Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 sich beim Kippen des dritten Arms 23A vergrößert.

Das heißt, der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 51a der ersten Nockenoberfläche 51 ist mit einer derart flachen Form ausgebildet, dass sich sein Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 beim Kippen des dritten Arms 23A verändert, damit das Ausmaß des Kippens des zweiten Arms 22 umgesetzt werden kann, wodurch der erste Arm 21 angesteuert wird. Andererseits ist der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 53 der ersten Nockenoberfläche 51 mit einer derartigen Oberflächenform ausgebildet, dass das Ausmaß des Kippens des zweiten Arms 22 vom Beginn des Kippens an bis fast zu einem vorgegebenen Winkel aufgehoben werden kann, selbst wenn die Rotationsphase des Berührungspunktes 47 des zweiten Arms 22 mit dem Nocken 13 von den Drehelementen 24 in einen vorgegebenen Voreilwinkel gebracht wird. Der Grund besteht darin, dass der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 53 so ausgebildet ist, dass sich sein Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 selbst beim Kippen des dritten Arms 23A nicht verändert, so dass der dritte Arm 23A das Ausmaß des Kippens des zweiten Arms 22 nicht umsetzt und keine Übertragung auf den ersten Arm 21 erfolgt.

Somit wird der zweite Arm 22 durch einen konvexen Abschnitt 13a des Nockens 13 um die Exzenterwelle 15 herum zum dritten Arm 23A hin gekippt, und der dritte Arm 23A wird über die zweite Nockenoberfläche 52 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Zu diesem Zeitpunkt wird der erste Arm 21 von der ersten Nockenoberfläche 51 in die Richtung des Pfeils S3 gedreht, wodurch sich das Ventil 2 öffnet. Wenn dies geschieht, bewegt sich der Berührungspunkt 36 zwischen der Rolle 35 des ersten Arms 21 und der ersten Nockenoberfläche 51 des dritten Arms 23A auf der ersten Nockenoberfläche 51 in Übereinstimmung mit dem Kippen des zweiten Arms 22. Wenn sich die Position des Berührungspunktes 36 auf dem nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53 befindet, kommt es nicht zum Öffnen des Ventils 2, und die Ansteuerphase für die Ventilöffnung kann gesteuert werden. Wenn sich die Position des Berührungspunktes 36 auf dem zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 51a befindet, kann die Ventilhubhöhe für die Ventilöffnung in Übereinstimmung mit dieser Position gesteuert werden.

Die zweite Nockenoberfläche 52 weist auch die gleiche Konfiguration auf wie die erste Nockenoberfläche 51, und zwar einen nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt, dessen Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 sich selbst beim Kippen des dritten Arms 23A nicht ändert, und einen zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt, dessen Abstand von der Mittelposition C3 der Stützwelle 16 sich beim Kippen des dritten Arms 23A vergrößert. Somit lässt sich abhängig von den Positionen der Ausbildung des der Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes 51a der ersten Nockenoberfläche und des der Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes der zweiten Nockenoberfläche die optimale Hubhöhe festlegen.

Als nächstes werden die Funktionsweisen bei der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.

2 zeigt einen Zustand, bei dem die Kipphebelwelle 12 um einen Winkel &thgr;1 in Bezug auf eine neutrale Position N mittels der Drehelemente 24 zu einer Verzögerungswinkelseite hin gedreht wird. In diesem Fall berührt der zweite Arm 22 den Nocken 13, wobei der Berührungspunkt 47 in Bezug auf einen neutralen Punkt PN zu einer Verzögerungswinkelseite hin (nach links oben in 2) verlagert wird. Auch die Rolle 46 des zweiten Arms 22 wird in 2 nach links oben verlagert.

Wenn die Nockenwelle 11 in diesem Zustand in die Richtung des Pfeils R1 rotiert und die Rolle 45 des zweiten Arms 22 unter der Einwirkung des konvexen Abschnittes 13a des Nockens 13, wie in 3 gezeigt, nach oben schiebt, kippt der zweite Arm 22 entgegen dem Uhrzeigersinn (ein Pfeil S1 in 2), wobei die Exzenterwelle 15 die Rotationsachse ist. Infolgedessen schiebt die Rolle 46 des zweiten Arms 22 die zweite Nockenoberfläche 52 an, woraufhin der dritte Arm 23A entgegen dem Uhrzeigersinn kippt (Pfeil S2 in 2). Somit schiebt der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 51a der ersten Nockenoberfläche 51 die Rolle 35 an, so dass der erste Arm 21 entgegen dem Uhrzeigersinn kippt (Pfeil S3 in 2). Daher drückt der vordere Endabschnitt der Einstellschraube 32 den Kopf 5 nach unten und öffnet das Ventil 2.

In diesem Fall befindet sich, wie in 2 gezeigt, der Berührungspunkt 36 der Rolle 35 des ersten Arms 21 vor der Ventilöffnung in Richtung des zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes 51a der ersten Nockenoberfläche 51 des dritten Arms 23A. Wenn der dritte Arm 23A entgegen dem Uhrzeigersinn kippt, wird somit bei der die Rolle 35 berührenden ersten Nockenoberfläche 51 der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 53 kurz und der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 51a lang. Ähnlich befindet sich der Berührungspunkt 48 der Rolle 46 des zweiten Arms 22 in Richtung des zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes der zweiten Nockenoberfläche 52 des dritten Arms 23A. Wenn der dritte Arm 23A entgegen dem Uhrzeigersinn kippt, wird somit bei der die Rolle 46 berührenden zweiten Nockenoberfläche 52 der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt kurz und der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt lang.

Infolgedessen wird der erste Arm 21, während der Nockenwinkel klein ist, in eine Richtung angesteuert, in der er das Ventil 2 öffnet, und in die Richtung des Pfeils S3 geschoben, während die Rolle 35 den zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 51a über einen langen Bereich berührt. Dementsprechend erhält man einen großen Ventilöffnungswinkel, d. h. eine große Ventilhubhöhe. In diesem Fall ist, wie in 6 (siehe Kurve &thgr;1) gezeigt, die Ventilhubhöhe groß, und der Spitzenwert des Ventilhubes befindet sich in einem Verzögerungswinkel. Dies ist die Ansteuerung des Ventils, die für eine große Ansaugmenge unter Bedingungen mit hoher Motordrehzahl und hoher Belastung geeignet ist. Die Kurve &thgr;1 in 6 stellt eine Nockenwinkel/Ventilhubhöhe-Kurve für den Fall dar, dass die Kipphebelwelle 12 um &thgr;1 aus der neutralen Position N in einen Verzögerungswinkel gebracht wird.

Als nächstes werden die Funktionsweisen bei der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform im Zustand der Zylinderabschaltung unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Der Zustand der Zylinderabschaltung bezieht sich auf einen Zustand, in dem das Ventil nicht geöffnet und kein Kraftstoff zugeführt wird.

Die 4 und 5 zeigen einen Zustand, bei dem die Kipphebelwelle 12 um einen Winkel &thgr;2 in Bezug auf die neutrale Position N mittels der Drehelemente 24 zu einer Voreilwinkelseite hin gedreht wird. In diesem Fall wird der Berührungspunkt 47 des zweiten Arms 22 mit dem Nocken 13 in Bezug auf den neutralen Punkt PN zu einer Voreilwinkelseite hin (nach rechts unten in 4) verlagert. Auch die Rolle 46 des zweiten Arms 22 wird in 4 nach rechts unten verlagert, und der dritte Arm 23A wird im Vergleich zu 2 im Uhrzeigersinn verlagert. Im Zustand gemäß 4 befindet sich im Vergleich zu dem Zustand gemäß 2 der Berührungspunkt der Rolle 35 vor der Ventilöffnung auf dem nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53, so dass die Rolle 35 beim Kippen des dritten Arms 23A nur den nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53 auf der ersten Nockenoberfläche 51 des dritten Arms 23A berührt. Das heißt, die Rolle 35 des ersten Arms 21 berührt den zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 51a nicht.

Wenn die Nockenwelle 11 in diesem Zustand in die Richtung des Pfeils R1 rotiert und die Rolle 45 des zweiten Arms 22 unter der Einwirkung des konvexen Abschnittes 13a des Nockens 13, wie in 5 gezeigt, nach oben schiebt, kippt der zweite Arm 22 entgegen dem Uhrzeigersinn (Pfeil S1 in 4), wobei die Exzenterwelle 15 die Rotationsachse ist. Dadurch schiebt die Rolle 46 des zweiten Arms 22 die zweite Nockenoberfläche 52 an, woraufhin der dritte Arm 23A entgegen dem Uhrzeigersinn kippt (Pfeil S2 in 4). Zu diesem Zeitpunkt berührt der nicht zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 53 der ersten Nockenoberfläche 51 die Rolle 35, so dass der Arm 21 minimal kippt und ein Zustand entsteht, in dem das Ventil 2 nicht geöffnet wird, d. h. ein Zustand der Zylinderabschaltung, bei dem die Ventilhubhöhe fast null ist, wie durch eine gestrichelte Kurve &thgr;2 in 6 angezeigt. Die Kurve &thgr;2 in 6 stellt eine Nockenwinkel/Ventilhubhöhe-Kurve für den Fall dar, dass die Kipphebelwelle 12 um &thgr;2 aus der neutralen Position N in einen Voreilwinkel gebracht wird.

Wenn die Kipphebelwelle 12 von den Drehelementen 24 in einem kleineren Winkel als dem Winkel &thgr;2 aus der neutralen Position N zu einer Voreilwinkelseite hin gedreht wird, lässt sich das Ausmaß der Ventilhubhöhe entsprechend steuern. In diesem Fall berührt die Rolle 35 des ersten Arms 21 über einen langen Zeitraum (eine lange Entfernung) hinweg den nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53 der ersten Nockenoberfläche 51 des dritten Arms 23A, der als Übertragungsnocken dient. Wenn der dritte Arm 23A in Übereinstimmung mit dem Kippen des zweiten Arms 22 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, bewegt sich daher die Rolle 35 über eine kurze Entfernung auf dem zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 51a. Infolgedessen resultiert aus dem Ausmaß der Drehung des ersten Arms 21 eine Ventilhubhöhe, die geringer ist als diejenige bei der in 6 gezeigten Kurve &thgr;1, d. h. ein kleiner Ventilöffnungswinkel. Zu diesem Zeitpunkt ist die Ventilhubhöhe gering, und die Ansteuerphase des Ventils befindet sich in einem Voreilwinkel. Dies ist die Ansteuerung des Ventils, die für eine geringe Ansaugmenge unter Bedingungen mit niedriger Motordrehzahl und geringer Belastung geeignet ist.

Wenn die variable Ventilvorrichtung 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration auf ein Ansaugsystem angewandt wird, ist die Öffnungsseite des Ventils 2 unveränderlich, während die Schließseite des Ventils fortlaufend geändert werden kann. Somit kann ein Zyklus mit einem hohen Expansionsverhältnis bereitgestellt werden.

Darüber hinaus lässt sich durch einen synergetischen Effekt mit Trägheitsansaugung die Effizienz des Kraftstoffverbrauchs verbessern. Trägheitsansaugung bezieht sich auf die Luftansaugung im Ansaugrohr, die Trägheit entsteht dabei durch das Pulsieren des Drucks, der durch die Ansaugtätigkeit des Kolbens erzeugt wird. Durch die Verwendung dieser Trägheitsansaugung beginnt das Schließen des Ventils 2 beim Spitzenwert des Ansaugpulsierens, wobei, selbst wenn der Kolben den unteren Totpunkt passiert hat, weiterhin frische Luft in den Zylinder strömt, wodurch der Füllungsgrad erhöht wird. Der Spitzenwerttakt des Pulsierens ist entsprechend der Drehzahl des Motors unterschiedlich. Somit kann die Menge der Ansaugluft erhöht werden, indem in Übereinstimmung mit dem Spitzenwerttakt mit dem Schließen des Ventils 2 begonnen wird.

Bei der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann der Zeitraum, in dem der zweite Arm 22 in Bezug auf den Nocken 13 in einen Voreilwinkel gebracht wurde, durch Verlängern des Zeitraumes der Berührung zwischen dem nicht zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnitt 53 des dritten Arms 23A und der Rolle 35 aufgehoben werden, wenn die Kipphebelwelle 12 auf der Grundlage der Phase vom Anfang bis zum Ende der Ventilöffnung und der Ventilhubhöhe bei der Kurve &thgr;1 in 6 von den Drehelementen 24 gedreht wird. Infolgedessen kann der Takt des Beginns der Ventilöffnung, wie die Kurve N in 6 (die Nockenwinkel/Ventilhubhöhe-Kurve an der neutralen Position N der Kipphebelwelle 12) zeigt, fast konstant gestaltet werden.

Gemäß der vorliegenden variablen Ventilvorrichtung 1 kann daher der Ventilschließtakt geändert werden, wobei der Beginn des Ventilöffnungstaktes festgesetzt ist. Somit ist der Ventilschließtakt in Übereinstimmung mit dem Pulsieren der Trägheitsansaugung unterschiedlich, wobei die Menge der Ansaugluft zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erhöht werden kann. Eine optimale Steuerung der Luftmenge führt auch zu einem zufriedenstellenden Verbrennungszustand, bei dem weniger unverbrannte Materialien entstehen, was die Zusammensetzung der Abgase verbessert.

Bei einer konventionellen, gewöhnlichen Ventilvorrichtung mit stufenlos variabler Phase ist, wenn der Ventilschließtakt des Ansaugventils verzögert ist, auch der Beginn des Ventilöffnungstaktes verzögert. Infolgedessen wird eine Ventilüberschneidung des Ansaugventils und des Ablassventils verringert oder beseitigt, wodurch ein Pumpverlust verursacht wird. Gemäß der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann andererseits der Ventilschließtakt verzögert werden, wobei der Beginn des Ventilöffnungstaktes festgesetzt ist. Somit ist der Ventilschließtakt verzögert, wobei eine Ventilüberschneidung beibehalten wird, wodurch die Menge der Ansaugluft zur Verbesserung der Effizienz des Kraftstoffverbrauchs erhöht werden kann.

Die Abgastemperatur ist bei leichter Belastung und Luftüberschuss im Allgemeinen niedrig. Gemäß der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann hingegen die Menge der Ansaugluft in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors gesteuert werden. Die Abgastemperatur kann somit durch eine Verringerung der Menge der Ansaugluft bei geringer Belastung erhöht werden. Infolgedessen kann, wenn ein Katalysator für die Abgasreinigung vorhanden ist, dieser Katalysator aktiviert werden und seine Funktion auf effektive Weise erfüllen. In diesem Fall können die Abgase durch den Katalysator gereinigt werden. Selbst wenn sich die Zusammensetzung der Abgase ein wenig verschlechtert, kann somit die Haupteinheit des Motors auf einen Zustand mit zufriedenstellender Effizienz des Kraftstoffverbrauchs festgelegt werden. Dadurch lässt sich die Effizienz des Kraftstoffverbrauchs der Haupteinheit des Motors verbessern, und die Reinigung der Abgase durch den Katalysator kann sowohl einen effizienteren Kraftstoffverbrauch als auch eine verbesserte Abgasreinigung bewirken. Gemäß der variablen Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird darüber hinaus die Menge der Ansaugluft bei leichter Belastung verringert und somit die Notwendigkeit einer Ansaugklappe oder einer Auslassklappe zum Steuern der Menge an Ansaugluft umgangen, wodurch sich die Kosten verringern lassen.

Ausführungsform 2

Die 7A bis 7C sind Ansichten, die weitere Beispiele für die Ausführungsform der variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

Die in den 7A bis 7C gezeigte variable Ventilvorrichtung unterscheidet sich von der oben angeführten Ausführungsform 1 durch die Konfiguration des dritten Arms (siehe dritter Arm 23A in den 7A bis 7C). Die weiteren Merkmale, Funktionen und Wirkungen sind die gleichen wie bei der variablen Ventilvorrichtung 1 der Ausführungsform 1. Gleichen Bestandteilen werden daher die gleichen Bezugsziffern wie in Ausführungsform 1 zugeordnet, und ausführliche Erläuterungen werden weggelassen.

Ein dritter Arm befindet sich zwischen einer Rolle 35 eines ersten Arms 21 und einer Rolle 46 eines zweiten Arms 22 und fungiert als Übertragungsnocken. Durch entsprechendes Festlegen der Form des dritten Arms, insbesondere der Form seines zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes, können daher das Ausmaß der Hubhöhe des Ventils 2und außerdem seine Hubgeschwindigkeit entsprechend gewählt werden. Bei der variablen Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere bei dem ersten Arm 21 eine drehbar gehaltene Rolle 35 verwendet, und bei dem zweiten Arm 22 wird an den Stellen, die den dritten Arm berühren, eine drehbar gehaltene Rolle 46 verwendet. Somit kann der Betrag der Verlagerung jedes Arms auf zuverlässige Weise zwischen dem zweiten Arm 22 und dem dritten Arm 23 sowie zwischen dem dritten Arm 23 und dem ersten Arm 21 übertragen werden. Darüber hinaus kann durch das Festlegen der Form des dritten Armes selbst ein hoher Grad an Flexibilität erzielt werden. Infolgedessen lässt sich die gesamte variable Ventilvorrichtung in kompakter Weise ausführen, und insbesondere ihre Höhe kann minimal gehalten werden.

Bei dem dritten Arm 23A der Ausführungsform 1 ist beispielsweise der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt 51a der ersten Nockenoberfläche, der den ersten Arm 21 berührt, mit einer flachen Oberfläche ausgebildet. Bei einem in den 7A und 7B gezeigten dritten Arm 23B ist dagegen ein zur Umsetzung dienender Oberflächenabschnitt 51b der ersten Nockenoberfläche, der den ersten Arm 21 berührt, mit einer konkav gekrümmten Oberfläche ausgebildet. Aufgrund dieser Form ändert sich der Abstand des zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes 51b vom Mittelpunkt C3 einer Stützwelle 16 in Übereinstimmung mit dem Kippen des dritten Arms 23B stark. Dieses Merkmal kann einen Zustand festlegen, in dem die Geschwindigkeit des Öffnens des Ventils 2 hoch (Anstieg ist groß) und die Hubhöhe groß ist, wie durch eine Kurve 23B in 8 gezeigt wird. 8 zeigt auch die Nockenwinkel/Ventilhubhöhe-Kurve, wenn der dritte Arm 23A aus Ausführungsform 1 verwendet wird. Zum Vergleich sind die Hubspitzenwerte im gleichen Phasenwinkel angeordnet.

Bei einem in den 7A und 7C gezeigten dritten Arm 23C ist ein zur Umsetzung dienender Oberflächenabschnitt 51c der ersten Nockenoberfläche, der den ersten Arm 21 berührt, mit einer konvex gekrümmten Oberfläche ausgebildet. Bei dieser Konfiguration ändert sich der Abstand des zur Umsetzung dienenden Oberflächenabschnittes 51c vom Mittelpunkt C3 der Stützwelle 16 in Übereinstimmung mit dem Kippen des dritten Arms 23C leicht. Dieses Merkmal kann einen Zustand festlegen, in dem die Geschwindigkeit des Öffnens des Ventils 2 niedrig (Anstieg ist gering) und die Hubhöhe gering ist, wie durch eine Kurve 23C in 8 gezeigt wird.

Wie oben beschrieben, sind der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt der ersten Nockenoberfläche beim dritten Arm und ferner der zur Umsetzung dienende Oberflächenabschnitt der zweiten Nockenoberfläche beim dritten Arm in der Form einer geeigneten gekrümmten Oberfläche sowie einer flachen Oberfläche ausgebildet. Dadurch wird es einfach, Sollkenndaten für den Ventilhub festzulegen. Es wird auch möglich, einen hohen Grad an Flexibilität beim Entwerfen der variablen Ventilvorrichtung selbst zu erzielen. Die Form der gekrümmten Oberfläche kann nicht nur einer einfachen gekrümmten Oberfläche wie einer konvex oder konkav gekrümmten Oberfläche wie oben beschrieben entsprechen, sondern auch einer wellenförmig gekrümmten Oberfläche.

Ausführungsform 3

Die oben angeführten Ausführungsformen 1 und 2 zeigen Konstruktionen, bei denen der zweite Arm 22 über die Exzenterwelle 15 auf der Kipphebelwelle 12 kippbar gehalten wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Haltekonstruktion beschränkt, sondern kann eine Haltekonstruktion umfassen, bei der ein zweiter Arm 22A unter Verwendung eines Verbindungselements 63 mit Kardangelenk 62, das einen Stützabschnitt 61 des zweiten Arms 22A kippbar hält, von einer Kipphebelwelle 12A gehalten wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kipphebelwelle 12A teilweise gekerbt, und das Verbindungselement 63 ist zu Verbindungszwecken in dem gekerbten Abschnitt angeordnet. Der Stützabschnitt 61 des zweiten Arms 22A wird von dem Kardangelenk 62 am Kopf des Verbindungselements 63 kippbar gehalten und um einen Kipppunkt C5 gekippt. Somit wird der Kipppunkt C5, wenn die Kipphebelwelle 12A durch die Drehelemente 24 gedreht wird, in der Umfangsrichtung der Kipphebelwelle verlagert und kann die gleiche Bewegung ausführen wie in Ausführungsform 1.


Anspruch[de]
Variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit

einer Kipphebelwelle (12), bei der ein Abschnitt als Exzenterwelle (15) ausgeführt ist,

einem Nocken (13) einer Nockenwelle (11), der unter der Kipphebelwelle (12) angeordnet ist,

einer Stützwelle (16), die in einer Höhe angeordnet ist, die maximal einer Höhe der Kipphebelwelle (12) entspricht,

Drehelementen (24) zum Drehen der Kipphebelwelle (12) und Öffnungs- und Schließelementen (14), die von dem Nocken (13) zum Öffnen und Schließen eines Ansaugventils (2) oder eines Ablassventils (2) angetrieben werden, wobei die Öffnungs- und Schließelemente (14) Folgendes umfassen:

einen ersten Arm (21), der von der Kipphebelwelle (12) kippbar gehalten wird und das Ansaugventil (2) oder das Ablassventil (2) betätigt,

einen zweiten Arm (22), der von der Exzenterwelle (15) kippbar gehalten und von dem Nocken (13) betätigt wird, und

einen dritten Arm (23A, 23B, 23C), der von der Stützwelle (16) kippbar gehalten und durch das Kippen des zweiten Arms (22) zum Betätigen des ersten Arms (21) verlagert wird.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

der dritte Arm (23A, 23B, 23C) eine den ersten Arm (21) berührende erste Nockenoberfläche (51) und eine den zweiten Arm (22) berührende zweite Nockenoberfläche (52) aufweist, und

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) in Berührung mit dem ersten Arm (21) und dem zweiten Arm (22) auf einer der Kipphebelwelle (12) abgewandten Seite der Stützwelle (16) angeordnet sind.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Arm (21) und der zweite Arm (22) mit Rollen (35, 46) ausgestattet sind, und

die Rollen (35, 46) mit der ersten Nockenoberfläche (51) und der zweiten Nockenoberfläche (52) des dritten Arms (23A, 23B, 23C) zusammenwirken.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (51a) aufweisen, dessen Abstand von einem Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich ändert, und

der zur Umsetzung der Hubbewegung dienende Oberflächenabschnitt (51a) aus einer flachen Oberfläche besteht.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (51b, 51c) aufweisen, dessen Abstand von einem Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich ändert, und

der zur Umsetzung der Hubbewegung dienende Oberflächenabschnitt (51b, 51c) aus einer konvex gekrümmten Oberfläche oder einer konkav gekrümmten Oberfläche besteht.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen nicht zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (53) aufweisen, dessen Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich in einer Kipprichtung des dritten Arms (23A, 23B, 23C) nicht ändert. Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen nicht zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (53) aufweisen, dessen Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich in einer Kipprichtung des dritten Arms (23A, 23B, 23C) nicht ändert. Variable Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kipphebelwelle (12A),

einem Nocken (13) einer Nockenwelle (11), der unter der Kipphebelwelle (12A) angeordnet ist,

einer Stützwelle (16), die in einer Höhe angeordnet ist, die maximal einer Höhe der Kipphebelwelle (12A) entspricht,

Drehelementen (24) zum Drehen der Kipphebelwelle (12A), und Öffnungs- und Schließelementen (14), die von dem Nocken (13) zum Öffnen und Schließen eines Ansaugventils (2) oder eines Ablassventils (2) angetrieben werden, wobei

die Öffnungs- und Schließelemente (14) Folgendes umfassen:

einen ersten Arm (21), der von der Kipphebelwelle (12A) kippbar gehalten wird und das Ansaugventil (2) oder das Ablassventil (2) betätigt,

einen zweiten Arm (22A), der von einem an der Kipphebelwelle (12A) bereitgestellten Verbindungselement (63) kippbar gehalten und von dem Nocken (13) betätigt wird, und

einen dritten Arm (23A, 23B, 23C), der von der Stützwelle (16) kippbar gehalten und durch das Kippen des zweiten Arms (22A) zum Betätigen des ersten Arms (21) verlagert wird.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

der dritte Arm (23A, 23B, 23C) eine den ersten Arm (21) berührende erste Nockenoberfläche (51) und eine den zweiten Arm (22A) berührende zweite Nockenoberfläche (52) aufweist, und

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) in Berührung mit dem ersten Arm (21) und dem zweiten Arm (22A) auf einer der Kipphebelwelle (12A) abgewandten Seite der Stützwelle (16) angeordnet sind.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Arm (21) und der zweite Arm (22A) mit Rollen (35, 46) ausgestattet sind, und

die Rollen (35, 46) mit der ersten Nockenoberfläche (51) und der zweiten Nockenoberfläche (52) des dritten Arms (23A, 23B, 23C) zusammenwirken.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (51a) aufweisen, dessen Abstand von einem Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich ändert, und

der zur Umsetzung der Hubbewegung dienende Oberflächenabschnitt (51a) aus einer flachen Oberfläche besteht.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (51b, 51c) aufweisen, dessen Abstand von einem Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich ändert, und

der zur Umsetzung der Hubbewegung dienende Oberflächenabschnitt (51b, 51c) aus einer konvex gekrümmten Oberfläche oder einer konkav gekrümmten Oberfläche besteht.
Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen nicht zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (53) aufweisen, dessen Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich in einer Kipprichtung des dritten Arms (23A, 23B, 23C) nicht ändert. Variable Ventilvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenoberfläche (51) und die zweite Nockenoberfläche (52) einen nicht zur Umsetzung der Hubbewegung dienenden Oberflächenabschnitt (53) aufweisen, dessen Abstand vom Mittelpunkt der Stützwelle (16) sich in einer Kipprichtung des dritten Arms (23A, 23B, 23C) nicht ändert.






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