DE69305894T2

DE69305894T2 - Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69305894T2
Application number: DE69305894T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Higashi; Tetsuo Kataoka; Masahiko Kubo; Hideki Miyamoto; Noriyuki Miyamura; Shinichi Murata; Setsuo Nishihara
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-02-26
Also published as: US5427064A; EP0563574B1; AU3318693A; EP0563574A2; EP0563574A3; AU657040B2; US5441020A; DE69305894D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Ventilantriebseinrichtung zur Steuerung eines Einlaßventils und eines Auslaßventils, die in einem Kraftfahrzeugmotor o.a. angeordnet sind.
Im allgemeinen wird bei der Steuerung des Öffnens und des Schließens von einem Einlaßventil und einem Auslaßventil eines Kraftfahrzeugmotores die Steuerzeit zum Öffnen und Schließen in Abhängigkeit von dem Betriebszustand festgesetzt, der von der Motordrehzahl, dem Neigungsgrad des niedergedrückten Gaspedals u.ä. festgelegt wird. Unter derartigen Ventilantriebseinrichtungen ist eine vorgeschlagen worden, die ein Nockenprofil in Abhängigkeit von dem Betriebszustand verändert zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bei einer niedrigen Geschwindigkeit und zur Verbesserung des Liefergrades in die Zylinder bei einer hohen Geschwindigkeit. Dies wird erreicht durch Variieren der Steuerzeit für das Öffnen und Schließen, des Hubgrades, der Ansprechzeit u.ä. der Einlaß- und Auslaßventile bei niedriger oder hoher Geschwindigkeit.
Insbesondere ist der Kraftfahrzeugmotor ausgestattet mit einem schnell laufenden bzw. Hochgeschwindigkeits-Nocken und einem langsam laufenden bzw. Niedriggeschwindigkeits-Nocken, wobei der schnell laufende Nocken ein Nockenprofil aufweist, das eine Steuerzeit zum Öffnen und Schließen des Ventils für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht, und wobei andererseits der langsam laufende Nocken ein Nockenprofil aufweist, welches eine Steuerzeit zum Öffnen und Schließen des Ventils für den Niedriggeschwindigkeitsbereich ermöglicht. Während des Betriebs des Motors können der schnell laufende Nocken oder der langsam laufende Nocken in Abhängigkeit von dem Betriebszustand selektiv verwendet werden, um eine optimale Steuerzeit für die Einlaß- und Auslaßventile zu erhalten.
Des weiteren ist für einen derartigen Kraftfahrzeugmotor bereits früher ein Mechanismus zur Abschaltung von Zylindern vorgeschlagen worden, welcher den Betrieb von zwei der vier Zylinder eines Vier-Zylindermotors zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs unterbricht. Das bedeutet, wer in der Ventilantriebseinrichtung während des Leerlaufbetriebs oder des Niederiglastbetriebs der Kolben sich zwar bewegt, aber der Betrieb der Einlaß- und Auslaßventile gestoppt ist zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr.
Dieser die Zylinder abschaltende Mechanismus zum Unterbrechen des Betriebes der Einlaß- und Auslaßventile wird allgemein betätigt durch einen Umschaltmechanismus in dem Schwenkarm und durch eine hydraulische Steuerung des Umschaltmechanismus. In diesem Fall wird Hydraulikdruck von einer Hauptölpumpe des Motors durch einen Ölkanal dem Umschaltmechanismus zugeführt. Wie in Fig.58 gezeigt, ist zur Betätigung des Umschaltmechanismus ein Minimum an Hydraulikdruck für einen Umschaltvorgang notwendig. Allerdings tendiert der Hydraulikdruck der Hauptölpumpe des Motors dazu, niedriger als der für einen Umschaltvorgang benötigte Hydraulikdruck zu sein. Daher ist zusätzlich zur Hauptölpumpe des Motors eine Hilfsölpumpe vorgesehen, um einen Hydraulikdruck für den Umschaltmechanismus zu erhalten, der höher ist als der für den Betrieb benötigte Hydraulikdruck.
Fig.59 ist eine Draufsicht eines Zylinderkopfs zur Darstellung der Ventilantriebseinrichtung mit einem bekannten Zylinderabschaltmechanismus, und Fig. 60 zeigt einen Hydraulikkanal der Ventilantriebseinrichtung.
Wie in der Fig. 59 und in der Fig. 60 gezeigt, ist eine Nokkenwelle 1202 in der Mitte eines Zylinderkopfes 1201 drehbar befestigt, und es ist ein Nocken (nicht gezeigt) an einer vorbestimmten Position einstückig ausgesbildet. Ein Paar von Schwenkarmachsen 1203 ist parallel zur Nockenwelle 1202 ebenfalls drehbar an dem Zylinderkopf 1201 befestigt. Die Basen eines Kipphebels oder Schwenkarms 1204 und eines Schwenkarms 1206 mit einem Umschaltmechanismus 1205 sind einzeln an den Schwenkwellen 1203 befestigt und die sich hin- und herbewegenden Enden der Schwenkarme 1204 und 1206 liegen oberen Enden der Einlaß- oder Auslaßventile 1207 gegenüber. Des weiteren sind eine Ölhilfspumpe 1208, ein Zwischenspeicher 1209 und ein Ölsteuerventil 1210 an einem Endabschnitt des Zylinderkopfes 1201 angeschlossen. Die Hilfsölpumpe 1208 kann betätigt werden durch einen an einem Ende der Nockenwelle 1202 befestigten Antriebsnocken 1211, wohingegen das Ölsteuerventil 1210 über ein Steuersignal einer Steuereinheit 1212 betätigt werden kann.
Wenn sich die Nockenwelle 1202 dreht, werden der Schwenkarm 1204 und der Schwenkarm 1206 von dem Nocken hin- und herbewegt zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile 1207. Während des Leerlauf- oder Niedriglastbetriebs arbeitet der Motor, indem zwei der vier Zylinder abgeschaltet sind. Des weiteren wird die Ölpumpe 1208 durch den Antriebsnocken 1211 der Nockenwelle 1202 angetrieben und der Hydraulikdruck wird in dem Zwischenspeicher 1209 gespeichert. Andererseits legt die Steuereinheit 1212 den Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der von verschiedenen Sensoren zugeführten Signale fest, und legt ein Steuersignal an das Steuerventil 1210 an, um dieses umzuschalten. Anschließend wird Hydraulikdruck an dem Umschaltmechanismus 1205 des Schwenkarms 1206 angelegt, um den Antrieb der entsprechenden Einlaß- und Auslaßventile 1207 zu beenden. Daher wird der Motor lediglich durch den Antrieb der dem Schwenkarm 1204 entsprechenden Einlaß- und Auslaßventile 1207 betrieben.
Eine Brennkraftmaschine mit einer Ventilantriebseinrichtung, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale aufweist, ist aus der DE-A-4 122 827 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einer Ventilantriebseinrichtung anzugeben, die unnötige Kräfte auf die langsam laufenden und die schnell laufenden Schwenkarme vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Brennkraftmaschine gelöst.
Erfindungsgemäß ist die an den Schwenkarmen auftretende Reibung reduziert und die Funktionsfähigkeit des Umschaltmechanismus verbessert, welcher selektiv den langsam laufenden oder den schnell laufenden Schwenkarm mit der Schwenkwelle koppelt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben. Die von den Merkmalen der abhängigen Ansprüche herrührenden Vorteile betreffen
Verbesserungen bezüglich der Festigkeit von Teilen der Schwenkwelle,
die Kompaktheit des Motors und die Einfachheit seiner Anordnung,
das Verhindern von Ventilfehlfunktionen,
das Senken der Herstellungskosten,
Verbesserungen der dynamischen Charakteristika des Ventilantriebs-Systems,
das Aufrechterhalten eines ausreichenden Ventilspiels ohne umfangreiche Wartungsarbeiten,
eine ausreichende Schmierung des Ventilantriebs, und
ein einfaches Ändern der Steuerzeiten der Ventile.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt (entlang der Linie A-A von Fig.2) eines Zylinderkopfes zur Darstellung eines Teils einer ersten Ausführungsform einer Ventilantriebseinrichtung für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch die Mitte (entlang der Linie B-B von Fig.11) des Zylinderkopfes.
Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht einer Ventilantriebseinrichtung mit einem Zylinder- Abschaltmechanismus.
Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt, gesehen entlang der Linie C-C von Fig.3.
Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt, gesehen entlang der Linie D-D von Fig.3.
Fig. 6 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht der Ventilantriebseinrichtung.
Fig. 7 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Umschaltmechanismus der Ventilantriebseinrichtung.
Fig. 8 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Hydraulikdrucksystems der Ventilantriebseinrichtung.
Fig. 9(a) -(c) sind schematische Ansichten zur Erläuterung des Betriebs eines Umschaltmechanismus.
Fig.10 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung der Ventilantriebseinrichtung ohne einen Mechanismus zum Abschalten von Zylindern.
Fig.11 ist eine schematische Draufsicht eines Zylinderkopfes.
Fig.12 ist ein Graph zur Darstellung der Änderungen über der Zeit des Umschalt-Hydraulikdruckes auf der Hochgeschwindigkeitsseite in der Ventilantriebseinrichtung.
Fig.13 ist ein Graph zur Darstellung einer Kompressionshöhe der Arm-Feder gegenüber der Last.
Fig.14 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des Verhältnisses zwischen einer Motorzykluszeit und dem Betrieb einer Hilfsölpumpe.
Fig.15 (a) -(e) sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs einer Hilfsölpumpe.
Fig.16 ist eine detaillierte Darstellung des in Fig. 5 mit dem Pfeil X gekennzeichneten Bereichs.
Fig.17 ist eine detaillierte Darstellung des in Fig. 16 mit dem Pfeil Z gekennzeichneten Bereichs.
Fig.18 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Deckels.
Fig.19 ist eine schematische Perspektivansicht eines Sprengrings.
Fig.20 ist ein schematischer Querschnitt eines Abschnittes einer Schwenkwelle.
Fig.21 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnittes einer Schwenkwelle mit einem Durchgangsloch.
Fig.22 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Umschaltmechanismus mit einem umgedrehten langsam laufenden Schwenkarm.
Fig.23 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer Arm-Feder der Erfindung.
Fig.24 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie A-A von Fig. 23.
Fig.25 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie B-B von Fig. 23.
Fig.26 ist eine schematische Querschnittseitenansicht eines Schwenkarms, der eine Modifikation der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist.
Fig.27 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXVII-XXVII von Fig. 26.
Fig.28 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXVIII-XXVIII von Fig. 27.
Fig.29 ist eine schematische Perspektivansicht zur Darstellung eines Teils der Ventilantriebseinrichtung gemäß einer modifizierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig.30 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXX-XXX von Fig. 29.
Fig.31 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXXI-XXXI von Fig. 29.
Fig.32 (A) und (B) sind schematische Draufsichten einer Schwenkarmanordnung zur Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig.33 ist eine schematische Draufsicht zur Darstellung des Zylinderkopfes eines Motors ohne einen Mechanismus zum Unterbrechen der Ventiltätigkeit.
Fig.34 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Verhältnisse zwischen Schwenkarmen u.ä. und Ventilen in einem eingebauten Zustand.
Fig.35 ist eine schematische Draufsicht auf einen Zylinderkopf eines Motors mit einem Mechanismus zum Unterbrechen der Ventiltätigkeit.
Fig.36 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Verhältnisse zwischen Schwenkarmen u.ä. und Ventilen in eingebautem Zustand.
Fig.37 ist eine schematische Vorderansicht, die das Verfahren zum Abrunden der Lochöffnung nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig.38 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXXVIII-XXXVIII von Fig. 37.
Fig.39 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie XXXIX-XXXIX von Fig. 38.
Fig.40 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines oberen Abschnitts von einem Motor mit einem Zündkerzengehäuse, gesehen entlang der Linie E-E von Fig. 11.
Fig.41 ist eine schematische Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie F-F von Fig. 40.
Fig.42 ist eine schematische Querschnittsansicht (gesehen entlang der Linie D-D von Fig. 3) zur Darstellung einer Struktur eines Ventilantriebseinrichtungssystems mit einem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerzeit als eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig.43 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines Schwenkarms der Struktur eines Ventilantriebssystems mit einem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerzeit.
Fig.44 ist eine schematische Explosions-Perspektivansicht zur Darstellung eines Schwenkarms der Struktur eines Ventilantriebssystems mit einem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerzeit.
Fig.45 ist ein Graph zur Darstellung von Trägheits- und Federkraftcharakteristika einer Ventilantriebseinrichtungs-System-Struktur mit einem Mechanismus für eine variable Ventilsteuerzeit der vorliegenden Erfindung (dabei zeigt der Graph Trägheits- und Federkraft-Charakteristika in Abhängigkeit von der Kompressionshöhe einer Arm-Feder).
Fig.46 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines ein Ventil berührenden Teils einer Ventilantriebseinrichtung-Systemstruktur mit einem Mechanismus fur eine variable Ventilsteuerzeit der vorliegenden Erfindung.
Fig.47 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schmierungsstruktur.
Fig.48 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Ventilantriebseinrichtungsmechanismus von einem Motor.
Fig.49 ist eine schematische Draufsicht von Fig.48.
Fig.50 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Größe eines Ventilhubs und einer Federkraft.
Fig.51 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Größe eines Ventilhubs und einer auf das Ventil aufgebrachten Kraft.
Fig.52 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Fehlfunktion, wenn eine Federkraft ständig anliegt.
Fig.53 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines Teils einer weiteren Modifizierung der vorliegenden Erfindung.
Fig.54 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Größe eines Ventilhubes und einer Federkraft.
Fig.55 ist ein Diagramm zur Darstellung des Vehältnisses zwischen der Größe eines Ventilhubes und einer auf das Ventil aufgebrachten Kraft.
Fig.56 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines Teils einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung.
Fig.57 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Größe eines Ventilhubes und einer Federkraft, die von einer Torsionsfeder erzeugt wird.
Fig.58 ist ein Graph zur Darstellung des Hydraulikdruckes einer bekannten Brennkraftmaschine in einem Zustand, in dem Zylinder abgeschaltet sind.
Fig.59 ist eine schematische Draufsicht eines Zylinderkopfes zur Darstellung einer Ventilantriebseinrichtung von einem Motor mit einem bekannten Mechanismus zum Abschalten der Zylinder.
Fig.60 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Hydraulikdruckkanals einer bekannten Ventilantriebseinrichtung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 im Detail beschrieben werden.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist ein Vier- Zylindermotor mit oben liegender Zwillingsnockenwelle (DOHC), der im Zylinderkopf zwei Nockenwellen aufweist mit jeweils zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen für jeden Zylinder.
Wie in den Fig. 3 bis 5 und Fig. 11 gezeigt, ist ein Zylinderkopf 11 mit einem Nockenwellenpaar versehen, einer Einlaßnockenwelle 12 und einer Auslaßnockenwelle 13, welche parallel zueinander in Längsrichtung angeordnet sind, und mit einem langsam laufenden Nocken 14, der nur eine geringe Hubgröße aufweist, und einem schnell laufenden Nocken 15 ausgestattet, der eine große Hubgröße aufweist, wobei beide einstückig auf einer derartigen Nockenwelle für jeden Zylinder ausgebildet sind. Das Paar der Nockenwellen 12 und 13 ist zwischen einem oberen Bereich eines Nockenwellengehäuses 16 und einer Vielzahl von Nockendeckeln 17 gelagert und des weiteren mittels Bolzen 18 und 19 am oberen Bereich des Zylinderkopfes 11 befestigt, wodurch sie im Zylinderkopf 11 drehbar gelagert sind.
Des weiteren ist in dem Zylinderkopf 11 ein Paar, bestehend aus einem Einlaß-Schwenkarm 21 und einer Auslaß-Schwenkwelle 22, welches später im einzelnen beschrieben werden wird, in der Langsrichtung parallel zueinander und parallel zum Nokkenwellenpaar 12 und 13 für jeden Zylinder angeordnet.
Das Paar der Schwenkwellen 21 und 22 ist zwischen einem unteren Bereich des Nockenwellengehäuses 16 und einer Vielzahl von Nockendeckeln 23 angeordnet und mittels Bolzen 19 und 24 an einem unteren Bereich des Zylinderkopfes 11 befestigt und dadurch drehbar in dem Zylinderkopf 11 gelagert. Auf dem Zylinderkopf 11 ist ein Zylinderkopfdeckel 25 montiert.
Jede der Schwenkwellen 21 und 22 ist mit einer Ventilantriebseinrichtung versehen, welche umgeschaltet werden kann zwischen einer Ventilsteuerzeit zum Öffnen und Schließen für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb und einer Ventilsteuerzeit zum Öffnen und Schließen für den Niedriggeschwindigkeitsbetrieb, sowie mit einer Ventilantriebseinrichtung, welche umgeschaltet werden kann in eine Hochgeschwindigkeits- Ventilsteuerzeit und in eine Niedriggeschwindigkeits- Ventilsteuerzeit, und welche während des Niedriglastbetriebs angehalten werden kann. Daher weisen von den vier Zylindern, wie in der Fig. 11 gezeigt, die beiden oben und unten angeordneten Zylinder einer Ventilantriebseinrichtung 31 mit einem Zylinderabschaltmechanismus und die beiden in der Mitte angeordneten Zylinder eine Ventilantriebseinrichtung 32 ohne Zylinderabschaltmechanismus auf.
Nun wird die Ventilantriebseinrichtung 31 mit dem Zylinderabschaltmechanismus beschrieben. Wie in der Fig. 6 gezeigt, ist ein T-förmiger Hebel 30 als ein Hebelteil einstückig mit einer Basis eines Arms 33, welcher in Draufsicht annähernd T- förmig ist, in der Mitte des T-förmigen Hebels 30 ausgebildet, und es sind ein langsam laufender Schwenkarm 34 sowie ein schnell laufender Schwenkarm 35 als Hilfsschwenkarme zu beiden Seiten der Auslaßschwenkwelle 22 angeordnet. Am hin- und hergehenden Ende des Armteils 33 ist eine Stellschraube 36 mittels einer Justiermutter 37 befestigt. Dabei befindet sich das untere Ende der Stellschraube 36 in Druckkontakt mit dem oberen Ende eines Auslaßventils 80, welches später beschrieben werden wird.
Andererseits ist der langsam laufende Schwenkarm 34 mit seiner Basis an einem Teil 10 mit großem Durchmesser des Schwenkwellenteils 22 angeschlossen und drehbar gelagert, wobei ein Walzenlager 38 an seinem hin- und hergehenden Ende befestigt ist und das Walzenlager 38 mit dem langsam laufenden Nocken 14 in Eingriff gelangen kann. Auf ähnliche Art und Weise ist der schnell laufende Schwenkarm 35 mit seiner Basis an dem Schwenkwellenteil 22 angeschlossen und drehbar gelagert, wobei ein Walzenlager 39 an seinem hin- und hergehenden Ende befestigt ist und das Walzenlager 39 in Eingriff mit dem schnell laufenden Nocken 15 gelangen kann.
Des weiteren sind, wie in Fig. 5 gezeigt, der langsam laufende Schwenkarm 34 und der schnell laufende Schwenkarm 35 einzeln mit Armteilen 40 bzw. 41 an der gegenüberliegenden Seite des hin- und hergehenden Endes, an welchem die Walzenlager 38 und 39 befestigt sind, ausgebildet. Diese Armteile 40 und 41 werden durch Armfedern 42 bzw. 43 als eine erste Armfedereinrichtung gedrückt. Die Armfedern 42 und 43 enthalten Zylinder 44 und Kolben 45, die an dem Nockendeckel 17 befestigt sind, sowie Kompressionsfedern 46. Dabei drücken die jeweiligen freien Enden der Kolben 45 die Armteile 40 bzw. 41, um die einzelnen Schwenkarme 34 und 35, die auf der linken Seite von Fig.5 gezeigt sind, in Uhrzeigerrichtung und die einzelnen Schwenkarme 34 und 35, wie auf der rechten Seite gezeigt, entgegen dem Uhrzeigersinn vorzutreiben.
Daher drücken üblicherweise die Walzenlager 38 und 39 als Walzenlagereinrichtungen des langsam laufenden Schwenkarms 34 und des schnell laufenden Schwenkarms 35 gegen die äußeren Randoberflächen des langsam laufenden Nockens 14 und des schnell laufenden Nockens 15 der Nockenwellen aufgrund der Wirkung der Arm-Federn 42 und 43. Wenn die Nockenwellen 12 und 13 in Drehung versetzt sind, können die einzelnen Nocken 14 und 15 so wirken, daß sie den langsam laufenden Schwenkarm 34 und den schnell laufenden Schwenkarm 35 anstoßen und bewegen.
Wie in Fig. 7 gezeigt, kann der langsam laufende Schwenkarm 34 und der schnell laufende Schwenkarm 35 jeweils integral mit dem Schwenkwellenteil 22 durch die Umschaltmechanismen 47 und 48 als Umschaltmechanismuseinrichtung gedreht werden. Der Umschaltmechanismus 47 wird nun beschrieben. Das Schwenkwellenteil 22 ist in seiner radialen Richtung mit einem Durchgangsloch 51 an einer Position versehen, die der des langsam laufenden Schwenkarms 34 entspricht. Ein Schwenkstift 52 ist bewegbar in dieses Durchgangsloch 51 eingefügt und wird in eine Richtung von einer Druckfeder 54 gedrückt, die von einem Federsitz 53 gelagert wird. Andererseits ist der langsam laufende Schwenkarm 34 mit einem Eingriffsloch 55 an einer Position versehen, die derjenigen des Durchgangslochs 51 des Schwenkwellenteils 22 entspricht. In dem Eingriffsloch 55 ist ein Schwenkstift 52 aufgenommen, der von einer Druckfeder 54 beaufschlagt wird. Der Schwenkwellenteil 22 ist mit einem Hydraulikdruckkanal 56 versehen, der in seiner axialen Richtung mit dem Durchgangsloch 51 kommuniziert. Der Schwenkstift 52 ist mit einem Ölkanal 57 versehen, der mit dem Durchgangsloch 51 in Verbindung steht und zu einer Seite sich öffnet, um mit dem Eingriffsloch 55 in Eingriff zu gelangen.
Des weiteren wird nun der Umschaltmechanismus 78 beschrieben werden. Der Schwenkwellenteil 22 ist in seiner radialen Richtung mit einem Durchgangsloch 58 an einer Position versehen, die der des schnell laufenden Schwenkarms 35 entspricht. Ein Schwenkstift 59 ist bewegbar in dieses Durchgangsloch 58 eingesetzt und wird in eine Richtung von einer Druckfeder 60 gedrückt. Andererseits ist der schnell laufende Schwenkarm 35 mit einem Eingriffsloch 61 an einer Stelle versehen, die der des Durchgangslochs 58 des Schwenkwellenteils 22 entspricht. Der Schwenkstift 59 wird von der Druckfeder 60 in einer von dem Eingriffsloch 61 weg gerichteten Richtung vorgespannt. Die Schwenkwelle 22 ist in ihrer axialen Richtung mit einem Hydraulikdruckkanal 22 versehen, der mit dem Durchgangsloch 58 kommuniziert, und weist einen Ölkanal 63 auf, der mit einem dem Eingriffsloch 61 des Durchgangsloch 58 gegenüberliegenden Ende in Verbindung steht.
Normalerweise wird, wie in der Fig.9 (a) gezeigt, der langsam laufende Schwenkarm 34 mit dem Schwenkwellenteil 22 durch den Eingriff des Schwenkstiftes 52, der von der Druckfeder 54 gedrückt wird, über das Eingriffsloch 55 fest verbunden und kann mit dem Hauptschwenkarm 33 über den Schwenkwellenteil 22 gedreht werden. Andererseits wird in dem schnell laufenden Schwenkarm 35 der Schwenkstift 39 durch die Wirkung der Druckfeder 60 von dem Eingriffsloch 61 weg vorgespannt und der Eingriff mit dem Schwenkwellenteil 22 ist aufgehoben, um nicht einheitlich mit dem Schwenkwellenteil 22 zu drehen. Daher verschwenken der langsam laufende Nocken 14 und der schnell laufende Nocken 15 den langsam laufenden Schwenkarm 34 und den schnell laufenden Schwenkarm 35, es wird aber nur die auf den langsam laufenden Schwenkarm 34 übertragene Antriebskraft über den Schwenkwellenteil 22 auf den Armteil 33 übertragen, um den Armteil 33 zu verschwenken.
Wenn, wie in der Fig. 9(b) gezeigt, Hydraulikdruck den einzelnen Hydraulikdruckkanälen 56 und 62 des Schwenkwellenteils 22 zugeführt wird, fließt in dem langsam laufenden Schwenkarm 34 Hydrauliköl zur Seite des Eingriffsloch 55 des Durchgangsloch 51 durch den Ölkanal 57 und bewirkt, daß der Schwenkstift 52 aus dem Eingriffsloch 55 entgegen der Vorspannkraft der Druckfeder 54 freikommt. Dies hat zur Folge, daß der langsam laufende Schwenkarm 34 von dem Schwenkwellenteil 22 freikommt und daher nicht mit diesem rotieren kann. Andererseits fließt in dem schnell laufenden Schwenkarm 35 Hydrauliköl in einer dem Eingriffsloch 61 des Durchgangsloch 58 entgegengesetzten Richtung durch den Ölkanal 63 und bewirkt, daß der Schwenkstift 59 entgegen der Druckkraft der Druckfeder 60 aus dem Eingriffsloch 61 ausrückt. Das hat zur Folge, daß der schnell laufende Schwenkarm 35 mit dem Schwenkwellenteil 22 in Eingriff gelangt und sich zusammen mit diesem dreht. Daher verschwenken der langsam laufende Nocken 14 und der schnell laufende Nocken 15 den langsam laufenden Schwenkarm 34 und den schnell laufenden Schwenkarm 35, es wird aber allerdings nur die dem schnell laufenden Schwenkarm 35 übertragene Antriebskraft über das Schwenkwellenteil 22 dem Armteil 33 übertragen, wodurch der Armteil 33 verschwenkt wird.
Wenn in dem langsam laufenden Schwenkarm 34, wie in der Fig. 9(d) gezeigt, Hydraulikdruck lediglich dem Hydraulikkanal 56 des Schwenkwellenteils 22 zugeführt wird, fließt Hydrauliköl zur Seite des Eingriffslochs 55 des Durchgangsloch 51, um den Schwenkstift 52 aus dem Eingriffsloch 55 herauszuziehen, und der Eingriff des langsam laufenden Schwenkarms 34 mit dem Schwenkwellenteil 22 ist aufgehoben, um nicht mit diesem zu drehen. Andererseits rückt in dem schnell laufenden Schwenkarm 35 der Schwenkstift 59 durch die Wirkung der Druckfeder 60 aus dem Eingriffsloch 61 heraus, um den Eingriff mit dem Schwenkwellenteil 22 aufzuheben, und dreht daher nicht mehr mit.
Daher verschwenken zwar der langsam laufende Nocken 14 und der schnell laufende Nocken 15 den langsam laufenden Schwenkarm 34 und den schnell laufenden Schwenkarm 35, aber dem Schwenkwellenteil 22 wird keine Antriebskraft übertragen und der Armteil 33 ist nicht in Betrieb, wodurch der Zustand für eine Zylinderabschaltung erreicht wird.
Wie in der Fig.10 gezeigt, ist in der Ventilantriebseinrichtung 32 ohne Zylinderabschaltmechanismus ein T-förmiger Hebel (L) 30L als ein Hebelteil an einem Ende des Auslaß- Schwenkwellenteils 22 angeordnet mit einem langsam laufenden Schwenkarm 64, der in Draufsicht T-förmig ausgebildet ist, und mit einem schnell laufenden Schwenkarm 65 am anderen Ende. An dem sich hin- und herbewegenden Ende des langsam laufenden Armteils 64 ist ein Walzenlager 66 befestigt, um mit dem langsam laufenden Nocken 14 in Eingriff zu gelangen, und es ist eine Stellschraube 67 mittels einer Justiermutter 68 befestigt, wobei ein unteres Ende der Stellschraube 67 an dem oberen Ende des Auslaßventils 80 anliegt.
Andererseits ist zur drehbaren Lagerung die Basis des schnell laufenden Schwenkarms 65 an dem Schwenkwellenteil 22 befestigt und ein Walzenlager 69 ist an dem sich hin- und herbewegenden Ende angeschlossen. Das Walzenlager 69 kann mit dem schnell laufenden Nocken 15 in Eingriff gelangen. Der schnell laufende Schwenkarm 65 ist an der dem sich hin- und herbewegenden Ende, an dem das Walzenlager 69 befestigt ist, gegenüberliegenden Seite mit einem Armteil 70 versehen. Dieser Armteil 70 wird von einer Armfeder 71 als eine erste Arm- Federeinrichtung beaufschlagt, um den schnell laufenden Schwenkarm 65 in eine Richtung zu drücken.
Des weiteren kann der schnell laufende Schwenkarm 65 durch die Wirkung eines Umschaltmechanismus 72 sich einheitlich mit dem Schwenkwellenteil 22 drehen. Insbesondere ist der Schwenkarmteil 22 mit einem Durchgangsloch 73 an einer Position versehen, die der des schnell laufenden Schwenkarms 65 entspricht, wobei ein Schwenkstift 74 bewegbar befestigt und von der Druckfeder 75 beaufschlagt ist. Andererseits ist der schnell laufende Schwenkarm 65 mit einem Eingriffsloch 76 versehen, wobei der Schwenkstift 74 durch die Wirkung der Druckfeder 75 aus dem Eingriffsloch 76 ausgerückt ist. Der Schwenkwellenteil 22 weist entlang seiner axialen Richtung einen Hydraulikdruckkanal 77 auf, der mit dem Durchgangsloch 73 kommuniziert, und enthält einen Ölkanal 78, der mit einem dem Eingriffsloch 76 des Durchgangslochs 73 entgegengesetzten Ende in Verbindung steht.
Normalerweise ist in dem schnell laufenden Schwenkarm 65 der Schwenkstift 74 aufgrund der Wirkung der Druckfeder 75 aus dem Eingriffsloch 76 ausgerückt, wodurch der Eingriff mit dem Schwenkwellenteil 22 aufgehoben ist, um nicht einheitlich mit der Schwenkwelle 22 zu drehen. Daher schwenken zwar der langsam laufende Nocken 14 und der schnell laufende Nocken 15 den langsam laufenden Armteil 64 und den schnell laufenden Armteil 65, aber die Antriebskraft des langsam laufenden Nockens wird auf das Auslaßventil übertragen, um das Auslaßventil 80 zu betätigen. Wenn dem Hydraulikdruckkanal 77 des Schwenkwellenteils 21 Hydraulikdruck zugeführt wird, fließt in dem schnell laufenden Schwenkarm 65 Hydrauliköl durch den Ölkanal 78 zu der dem Eingriffsloch 76 des Durchgangsloches 73 entgegengesetzten Seite und bewirkt, daß der Schwenkstift 59 aus dem Eingriffsloch 76 herausrückt. Das hat zur Folge, daß der schnell laufende Schwenkarm 65 und der Schwenkwellenteil 22 miteinander in Eingriff gelangen, um einheitlich zu drehen. Daher verschwenkt der schnell laufende Nocken 15 den schnell laufenden Schwenkarm 65 und die Antriebskraft wird über den Schwenkwellenteil 22 und den langsam laufenden Armteil 64 auf das Auslaßventil 80 übertragen, wodurch das Auslaßventil 80 betätigt wird.
In der vorangegangenen Beschreibung der Ventilantriebseinrichtungen 31,32 wurde lediglich die Auslaßseite erläutert. Allerdings hat die Einlaßseite die gleiche Struktur und lediglich die Anordnungspositionen in der Randrichtung der Nokken 14,15 der einzelnen Nockenwellen 12,13 unterscheiden sich in Abhängigkeit von der Steuerzeit zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile.
Wie in der Fig. 5 gezeigt, sind das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 bewegbar in dem Zylinderkopf 11 befestigt, wobei eine Einlaßöffnung 83 und eine Auslaßöffnung 84 mittels Ventilfedern 81,82 verschlossen sind. Daher wird der oben beschriebene Armteil 33 (langsam laufender Armteil 64) angetrieben, um die oberen Enden des Einlaßventils 79 und des Auslaßventils 80 niederzudrücken, wodurch die Einlaßöffnung 83 und die Auslaßöffnung 84 geöffnet bzw. geschlossen werden, um mit einer Brennkammer 85 zu kommunizieren.
Wie in den Figuren 1,2 und 11 gezeigt, ist der rückwärtige Abschnitt (oberer Abschnitt von Fig.11) des Zylinderkopfes mit einer Hydraulikdruck-Steuereinrichtung 86 versehen als eine Hydraulikdruckzuführeinrichtung zur Betätigung der Umschaltmechanismen 47,48,72 der Ventilantriebseinrichtungen 31,32. Die Hydraulikdruck-Steuereinrichtung 86 enthält eine Ölpumpe 87 sowie eine zweite Ölpumpe, einen Zwischenspeicher 88, ein schnell laufendes Ölsteuerumschaltventil 90 zum Schließen der Zylinder u.ä.
Die Ölpumpe 87 und der Zwischenspeicher 88 sind zwischen der Einlaß-Nockenwelle 12 und der Auslaß-Nockenwelle 13 angeordnet, die beide vertikal nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei beide Mittelachsen in horizontaler Richtung verlaufen. Insbesondere ist auf der Seite des Nockendeckelgehäuses 16 und des Nockendeckels 17 am hintersten Bereich des Zylinderkopfes 11 ein Kolben 91 der Ölpumpe 87 an der oberen Seite in horizontaler Richtung bewegbar angeordnet und durch eine Abdeckung 93 mittels Bolzen 94 befestigt. Der Kolben 91 der Ölpumpe 87 wird durch einen Druckkolben 96 von einer Druckfeder 95 beaufschlagt, wobei der Druckkolben 96 durch einen einstückig an einem Ende der Einlaß-Nockenwelle 12 ausgeformten Ölpumpen-Nocken 97 angetrieben werden kann.
Auf der Seite des Nockendeckel-Gehäuses 16 und des Nockendeckels 17 ist ein in horizontaler Richtung bewegbarer Kolben 98 des Zwischenspeichers 88 gelagert, wird von einer Druckfeder 99 beaufschlagt und ist ebenfalls durch den Deckel 93 mittels Bolzen 94 befestigt. Der Kolben 91 der Ölpumpe 87 und der Kolben 98 des Zwischenspeichers 88 weisen den gleichen Durchmesser auf und können daher gegeneinander austauschbar verwendet werden. Das schnell laufende Ölsteuerumschaltventil 89 und das Ölsteuerumschaltventil 90 zum Schließen der Zylinder sind am Zylinderkopf 11 als Hilfsölsteuerventil angebracht.
Wie in den Fig.1,2 und 8 gezeigt, ist das schnell laufende Ölsteuerumschaltventil 89 direkt an der Hauptölpumpe des Motors (nicht dargestellt) und an den Hydraulikdruckkanal 62 über einen Ölkanal 101 angeschlossen. Das Ölsteuerumschaltventil 90 zum Schließen der Zylinder ist verbunden mit dem zwischenspeicher 88, der Ölpumpe 87, der Hauptölpumpe sowie über einen Ölkanal 103 mit dem Hydraulikdruckkanal 56. Darüber hinaus können die einzelnen Ölsteuerventile 89,90 über Steuersignale von einer Motorsteuereinheit 104 betrieben werden.
Der Umschaltmechanismus 72 der Ventilantriebseinrichtung 32 kann, genauso wie die Ventilantriebseinrichtung 31, durch die Hydraulikdruck-Steuereinrichtung 86 betätigt werden, und es wird der Hydraulikdruckkanal 77 der Schwenkwelle 22 über einen Ölkanal (nicht gezeigt) mit dem Ölsteuerventil 89 verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Zylinderkopf 11 für jeden Zylinder mit einem hohlen Zündkerzenrohr versehen. Des weiteren ist in jedem Zündkerzenrohr 105 eine Zündkerze 106 angeordnet, wobei deren Zündspitze in jede der entsprechenden Brennkammern 85 ragt.
Es wird nun der Betrieb des 4-Zylinder-Motors der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Motorsteuereinheit 104 erfaßt den Betriebszustand des Motors von den erfaßten Werten verschiedener Sensoren und wählt, wenn sich der Motor in einem Fahrzustand mit niedriger Geschwindigkeit befindet, ein diesem Zustand entsprechendes Nockenprofil aus. In einem derartigen Fall gibt die Motorsteuereinheit 104 an die einzelnen Ölsteuerventile 89 und 90 Steuersignale aus, um diese Ventile zu schließen. Nun wird, wie in Fig. 9(a) gezeigt, den einzelnen Hydraulikdruckkanälen 56,62 und 77 in der Ventilantriebseinrichtung 31 kein Hydrauliköl zugeführt, so daß der langsam laufende Schwenkarm 35 und die Schwenkwelle 22 eine Einheit bilden, wobei der Eingriff mit dem schnell laufenden Schwenkarm 35 und der Schwenkwelle 22 aufgehoben ist. Wenn die Nockenwellen 12 und 13 sich drehen, wird dementsprechend der langsam laufende Schwenkarm 34 von dem langsam laufenden Nocken verschwenkt. Die Antriebskraft wird auf den Armteil 33 durch die Schwenkwelle 22 übertragen, um den T-förmigen Hebel 30 zu verschwenken, wobei ein Paar Stellschrauben 36 am schwingenden Ende das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 verschwenken. Andererseits wird in der Ventilantriebseinrichtung 32, wie in Fig. 10 gezeigt, der Eingriff zwischen dem schnell laufenden Schwenkarm 65 und der Schwenkwelle 22 aufgehoben, wenn sich die Nockenwellen 12 und 13 drehen, und der T-förmige Hebel (L) 30L wird von dem langsam laufenden Nocken 14 verschwenkt, wobei ein Paar Stellschrauben 67 an dem schwingenden Ende das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 verschwenken. Auf diese Weise werden das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 in einer dem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit entsprechenden Öffnungs-/Schließ-Steuerung angetrieben, und der Motor wird mit einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben.
Wenn die Motorsteuereinheit 104 einen Fahrzustand des Motors mit einer hohen Geschwindigkeit erfaßt, gibt die Motorsteuereinheit 104 den einzelnen Ölsteuerventilen 81 und 90 Steuersignale aus, um diese Ventile zu öffnen. Dann wird den einzelnen Ölkanälen 56,62 und 77 Hydrauliköl zugeführt. Während des Betriebs des Motors mit hoher Geschwindigkeit kommt in der Ventilantriebseinrichtung 31, wie in Fig. 9(b) gezeigt, der Schwenkstift 52 aus dem Eingriffsloch 55 aufgrund des zugeführten Hydrauliköls frei, um den Eingriff zwischen dem langsam laufenden Schwenkarm 34 und der Schwenkwelle 22 aufzuheben. Des weiteren kommt der Schwenkstift 59 mit dem Eingriffsloch 61 in Eingriff und der schnell laufende Schwenkarm und die Schwenkwelle 22 bilden eine Einheit. Daher wird der schnell laufende Schwenkarm 35 von dem schnell laufenden Nocken 15 verschenkt und der T-förmige Hebel 30 schwenkt, um das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 anzutreiben. Andererseits befindet sich in der Ventilantriebseinrichtung 32 der Schwenkstift 59 aufgrund des zugeführten Hydrauliköls in Eingriff mit dem Eingriffsloch 76, und der schnell laufende Schwenkarm 65 und die Schwenkwelle 22 bilden eine Einheit. Daher wird der T-förmige Hebel (L) 30L von dem schnell laufenden Nocken 15 durch den schnell laufenden Schwenkarm 65 verschwenkt, um das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 zu betätigten. Daher werden das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 in einer dem Zustand mit hoher Geschwindigkeit entsprechenden Öffnen-/Schließ-Steuerung betätigt, und der Motor wird mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben.
Wenn die Motorsteuereinheit 104 einen Leerlauf-Betriebszustand oder einen Betriebszustand mit geringer Last des Motors erfaßt, werden zwei der vier Zylinder außer Betrieb gesetzt, wodurch der spezifische Kraftstoffverbrauch verbessert wird. Die Motorsteuereinheit 104 gibt den einzelnen Hilfssteuerventilen 89 und 90 Steuersignale aus, um nur das Ventil 90 zu öffnen. Dann wird in der Ventilantriebseinrichtung 31, wie in Fig. 9(c) gezeigt, dem Ölkanal 56 Hydrauliköl zugeführt und der Eingriff zwischen dem langsam laufenden Schwenkarm 34 und der Schwenkwelle 22 ist aufgehoben. Daher wird die Antriebskraft des langsam laufenden Nockens 14 und des schnell laufenden Nockens 15 nicht auf den T-förmigen Hebel 30 übertragen und die Ventilantriebseinrichtung 31 ist nicht in Betrieb, wodurch ein Zylinder-Schließzustand erreicht wird. Andererseits wird in der Ventilantriebseinrichtung 32 der langsam laufende Arm 64 von dem langsam laufenden Nocken 14 verschwenkt, um das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 zu betätigen. Auf diese Weise wird der Motor lediglich durch den Antrieb des Einlaßventils 79 und des Auslaßventils 80 der Ventilantriebseinrichtung 32 betrieben.
Da die Ölpumpe 87 und der Zwischenspeicher 88 für den Betrieb der Umschaltmechanismen 50 der Ventilantriebseinrichtung 31, die einzelnen Ölsteuerventile 89 und 90 und die Hydraulikdruck-Steuereinrichtung 86 zwischen der Einlaß-Nockenwelle 12 und der Auslaß-Nockenwelle 13 angeordnet sind sowie die Ölpumpe 87 und der Zwischenspeicher 88 auch noch auf der oberen und auf der unteren Seite angeordnet sind, können in der Ventilantriebseinrichtung fur einen Motor der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Ölpumpe 87 und der Zwischenspeicher 88 effektiv angeordnet werden, um die Auslegung des Zylinderkopfes 11 kompakt zu gestalten, wodurch auch noch verhindert wird, daß sich ein Teil des Motors nach oben erstreckt und die Gesamthöhe des Motors vergrößert.
Da für die einzelnen Kolben 91 und 98 der Ölpumpe 87 und des Zwischenspeichers 88 die gleichen Durchmesser verwandt werden können, können die Kolben 91 und 98 sowie die äußeren Bauteile miteinander ausgewechselt werden, wodurch eine Reduzierung der Kosten erreicht wird.
Da in dem Umschaltmechanismus 47 der Ventilantriebseinrichtung 31 die Ölhauptpumpe des Motors an der Niedriggeschwindigkeitsseite des Hydraulikdruckkanals 56 angeschlossen ist, um den Schwenkstift 52 der Niedriggeschwindigkeitsseite durch das Umschalt-Ölsteuerventil 90 für das Ventilschließen zu betätigen, und der Zwischenspeicher 88, und die Ölpumpe 87 sowie die Ölhauptpumpe des Motors an der Hochgeschwindigkeitsseite des Hydraulikdruckkanals 62 angeschlossen sind, um den Schwenkstift 59 der Hochgeschwindigkeitsseite direkt durch das Umschaltsteuerventil 89 für die Hochgeschwindigkeit zu betätigen, wird in der Ventilantriebseinrichtung für einen Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ausreichende Menge an Hydrauliköl durch die einzelnen Ölpumpen der Niedriggeschwindigkeitsseite des Hydraulikdruckkanals 56 sowie der Hochgeschwindigkeitsseite des Hydraulikdruckkanals 62 während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Motors zugeführt.
Wie aus dem in Fig. 12 gezeigten Graph zu sehen ist, der die Umschaltzeiten des hochgeschwindigkeitsseitigen Umschalthydraulikdruckes darstellt, wird der hochgeschwindigkeitsseitige Umschalthydraulikdruck, wenn die Ölhauptpumpe an der Hochgeschwindigkeitsseite des Hydraulikdruckkanals 62 direkt angeschlossen ist, unter Umgehung der der Ölpumpe 87, was in der Figur mit der durchgezogenen Linie gekennzeichnet ist, immer auf einen höheren Wert als der Hochgeschwindigkeits- Umschalt-Haltehydraulikdruck gehalten. Wenn die Ölhauptpumpe über eine Hilfspumpe an dem hochgeschwindigkeitsseitigen Hydraulikdruckkanal angeschlossen ist, was wie im Stand der Technik mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, ist andererseits der hochgeschwindigkeitsseitige Umschalthydraulikdruck geringer als der Hochgeschwindigkeits-Umschalt- Halteölhydraulikdruck, wenn zu einer Hochgeschwindigkeit umgeschaltet wird. Wenn daher die Ölhauptpumpe des Motors direkt an dem hochgeschwindigkeitsseitigem Hydraulikdruckkanal 62 angeschlossen ist, um den hochgeschwindigkeitsseitigen Schwenkstift 59, wie in der vorliegenden Ausführungsform, zu betätigen, können der langsam laufende Schwenkstift 52 und der schnell laufende Schwenkstift 59 sicher und rasch betätigt werden, und es kann ein für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeigneter Ventileingriff ausgewählt werden, um das Einlaßventil 79 und das Auslaßventil 80 zu betätigen.
Daher kann die Brennkraftmaschine eine für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb notwendige Ausgangsleistung zur Verfügung stellen, während Fehlfunktionen der Einlaß- und Auslaßventile verhindert werden.
Darüber hinaus wird in der Ventilantriebseinrichtung für einen Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wirkkraft der Druckfeder 46 der langsam laufenden Arm-Feder 42 auf einen höheren Wert festgesetzt als die Wirkkraft der Druckfeder 46 der schnell laufenden Arm-Feder 43. Daher verläuft eine auf den langsam laufenden Schwenkarm 34 aufgebrachte Trägheitskraft, wie in Fig. 13 mit strichpunktierter Linie gezeigt, entlang der Federkraft der Druckfeder 46 der langsam laufenden Arm-Feder 42, welche mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist. Und eine auf den schnell laufenden Schwenkarm 35 aufgebrachte Trägheitskraft, welche in einer mit zwei Punkten unterbrochenen gestrichelten Linie gezeigt ist, verläuft entlang der Federkraft der Druckfeder 46 der schnell laufenden Arm-Feder 43, wobei nur die notwendigen Wirkkräfte an die einzelnen Schwenkarme 34 und 35 anzulegen ist, wodurch die Reibung verringert und der Betrieb verbessert ist.
Des weiteren ist bei der Ventialantriebseinrichtung für einen Motor der vorliegenden Ausführungsform der Motor zwar ein 4- Zylinder-Motor, aber, wie in Fig. 14 gezeigt, ist eine Zykluszeit für ein Einlaß-Kompression-Expansion-Ausstoßen unterschiedlich für die Zylinder. Wie in Fig. 14 gezeigt, sind insbesondere die Zyklen der zwei Ventilantriebseinrichtungen, die einen Mechanismus zum Abschalten der Zylinder aufweisen, unterschiedlich zueinander, und es sind die Zeiten des Nichtbetriebs (die Eingriffszeiten der einzelnen Schwenkarme 34 und 35 mit den Basiskreisabschnitten der einzelnen Nocken 14 und 15) des Einlaßventils 79 und des Auslaßventils 80 zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite unterschiedlich zueinander. Daher bilden die Zeiten des Nichtbetriebs der zwei Ventile 79 und 80 einen Bereich S&sub1; für eine Ventilantriebseinrichtung, während ein Bereich S&sub2; für die andere Ventilantriebseinrichtung Gültigkeit hat.
In diesem Fall wird die Ölpumpe 87 betätigt von einem Ölpumpennocken 97 mit zwei Nockenabschnitten an seinem Außenrand, und, wie in Fig. 14 und in Fig. 15 gezeigt, die Ölpumpe führt die Tätigkeit des Ansaugens-Ausstoßens-Ansaugens-Ausstoßens durch, das heißt einen Zweitaktbetrieb von (d) - (a) - (c) - (d). Wenn der Speicherdruck in dem Zwischenspeicher 88 durch den Betrieb der Ölpumpe 87 ausreichend groß wird, arbeitet lediglich ein Kolben 96, und, wie in Fig. 15 (e) gezeigt, der Kolben 91 der Ölpumpe 87 arbeitet nicht.
Daher ist der Bereich S&sub1; der einen Ventilantriebseinrichtung ein Ausstoßabschnitt der Ölpumpe 87, das ist der Betriebszustand von (c) - (d) von Fig. 14, und es kann ein benötigter Hydraulikdruck zufriedenstellend erreicht werden. Ebenso ist der Berich S&sub2; der anderen Ventilantriebseinrichtung ein Ausstoßabschnitt der Ölpumpe 87, das ist die Betriebsbetätigung von (a) - (b) von Fig. 14, und es kann ein benötigter Hydraulikdruck zufriedenstellend erzielt werden. Das hat zur Folge, daß ein für das Umschalten des Schwenkstiftes 52 benötigter Hydraulikdruck erreicht werden kann, wenn das Ölsteuerventil 90 umgeschaltet ist, und eine ansteigende Verzögerungszeit des Hydraulikdrucks der Ölpumpe 87 ist reduziert und eine schnelle Versorgung mit Hydraulikdruck sichergestellt. Des weiteren kann ein sanfter Umschaltvorgang für eine Zylinderausschaltung durchgeführt werden, wodurch der eigentliche Zweck der Zylinderabschaltung zufriedenstellend erreicht wird, um während des Leerlaufbetriebes und des Betriebes mit geringer Last den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Da ein oder mehrere Zylinderabschaltungsmechanismen zum Unterbrechen des Ventilantriebs während des Betriebs mit geringer Geschwindigkeit in einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine vorgesehen sind, wobei der Umschaltmechanismus von der zwischen der Schwenkwelle und dem Schwenkarm angeordneten Hydraulikdrucksteuerung betätigt wird, ist bei der erfindungsgemäßen Ventilantriebseinrichtung der Zylinderabschaltmechanismus mit der Ölpumpe über das Umschaltölsteuerventil für die Zylinderabschaltung verbunden. Ferner sind an den Enden der Nockenwellen eine die Anzahl der zu schließenden Zylinder übersteigende Anzahl von Ölpumpen angeordnet, wenn das Ölsteuerventil während der Zylinderabschaltung betätigt wird. Daher kann zu dieser Zeit ein notwendiger Hydraulikdruck ausreichend zugeführt werden, um die Schwenkstifte rasch zu betätigen, und es kann ein sanftes Umschalten für die Zylinderabschaltung durchgeführt werden, ohne einen Anstieg der Verzögerungszeit des Hydraulikdrucks der Hilfsölpumpe, wodurch ein verbesserter Betrieb des Umschaltmechanismusses während der Zylinderabschaltung erreicht wird. Das hat zum Ergebnis, daß der gedachte Zweck der Zylinderabschaltung zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs während des Leerlaufbetriebes oder während des Betriebs mit geringer Last des Motors erreicht werden kann. Darüber hinaus kann die Kapazität des Zwischenspeichers reduziert werden, oder der Zwischenspeicher kann vollständig weggelassen werden, was eine Kostenreduzierung und eine Platzersparnis zur Folge hat.
Als nächstes wird der Aufbau des langsam laufenden Schwenkarmes 34 mit größerer Genauigkeit unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 22 beschrieben werden. Wie in der Fig. 16 und in der Fig. 17 gezeigt, befindet sich ein Deckel 111 in Eingriff mit dem Eingriffsloch 55, und dieser Deckel 111 ist mit einem Sprengring 112 an dem langsam laufenden Schwenkarm 34 befestigt. Der Deckel 111 ist aus einer Metallplatte gebildet, wobei, wie in Fig. 18b gezeigt, die Bodenecke 111a mit einem Winkel α geneigt ist. Der obere Rand ist an dem langsam laufenden Schwenkarm 34 mit einem in Fig. 18 gezeigten Sprengring 112 befestigt.
Wenn der langsam laufende Schwenkarm 34 von dem langsam laufenden Nocken 14 in Drehung versetzt wird, wird das Eingriffsloch 55 von dem Schwenkstift 52 wiederholt mit einer Zuglast beaufschlagt, wodurch eine elastische Deformation wiederholt wird. Da der Deckel 111 aus einer Metallplatte hergestellt ist, verformt er sich mit der Deformation des Eingriffslochs 55. Der Deckel 111 wird sich daher nicht lösen, oder es wird keine Rißbildung oder Lückenbildung in dem langsam laufenden Schwenkarm 34 erzeugt.
Wie in den Fig. 16, 20 und 21 gezeigt, ist in der inneren Peripherie des Durchgangslochs 51 ein Ölkanal 113 ausgebildet, um Hydrauliköl von dem Hydraulikdruckkanal 56 zum Ölkanal 57 zu führen. Daher kann der Schwenkstift 52 als ein Kreiszylinder ausgebildet werden, wodurch ein Brechen des Schwenkstiftes 52 verhindert und die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Wie aus der Fig. 20 entnehmbar, ist ein Durchmesser T der Federscheibe 53 des Schwenkstiftes 52 größer festgelegt als ein Durchmesser t des in das Eingriffsloch 55 eingefügten Kopfes. Dies verhindert, daß die Federscheibe 53 durch die wirksame Kraft der Druckfeder 54 mit dem Eingriffsloch 55 in Eingriff gelangt, wenn, was in Fig. 22 gezeigt ist, die Federscheibe 53 in die Lage versetzt ist, durch Zurückziehen des langsam laufenden Schwenkarmes 34 während des Zusammenbaus dem Eingriffsloch 55 gegenüberliegend angeordnet sein.
Da das Eingriffsloch 55 mit einem aus Metall hergestellten Deckel 111 versehen ist, verformt sich der Deckel 111 mit der Verformung des Eingriffslochs 55, wobei sich der Deckel 111 nicht lösen kann, oder keine Rißbildung oder Lückenbildung in dem langsam laufenden Schwenkarm 34 erzeugt wird. Dies verhindert eine Ölleckage sowie ein Brechen des langsam laufenden Schwenkarmes 34.
Da der mit dem Hydraulikdruckkanal kommunizierende Ölkanal an der inneren Peripherie des Durchgangslochs ausgebildet ist, kann der Schwenkstift darüber hinaus als ein Kreiszylinder ohne Rillen ausgebildet werden. Dies erhöht die Festigkeit des Schwenkstiftes, wodurch ein Brechen des Schwenkstiftes verhindert und dessen Zuverlässigkeit verbessert wird.
Da der Durchmesser der Aufnahme für die Vorspanneinrichtung des Schwenkstiftes größer als der Durchmesser des Kopfes festgelegt ist, wird die Aufnahme für die Vorspanneinrichtung selbst dann nicht in Eingriff mit dem Eingriffsloch gelangen, wenn die Aufnahme für die Vorspanneinrichtung aufgrund der Drehung des Hilfs-Schwenkarmes dem Eingriffsloch gegenüberliegt. Dies hindert den Hilfs-Schwenkarm daran, in einer zurückgezogenen Position zu verriegeln.
Im folgenden wird ein Schmierölkanal zur Versorgung des Nokken-Lagerzapfenteils der Einlaß-Nockenwelle 12 sowie der Auslaß-Nockenwelle 13, des gleitenden Teils zwischen der langsam laufenden Arm-Feder 42 und der schnell laufenden Arm-Feder 43 mit Schmieröl im Detail beschrieben werden.
Wie in der Fig. 4 und in der Fig. 5 gezeigt, ist entlang der Längsrichtung (die Richtung senkrecht zur Papieroberfläche in den Figuren) an der Auslaßseite (die linke Seite in den Figuren) des Zylinderkopfes 11 ein Ölkanal 151 ausgebildet. Dieser Ölkanal 151 ist an der Ölhauptpumpe des Motors angeschlossen. Die Einlaß-Nockenwelle 12 und die Auslaß- Nockenwelle 13 werden von dem Nockenwellen-Gehäuse 16 und dem Nockendeckel 17 gehaltert. Wie in Einzelheiten in Fig. 25 gezeigt, ist der Nockendeckel 17 ein einstöckiger Einlaß- Auslaß-Nockendeckel mit auslaßseitigen und einlaßseitigen Lagerteilen 152 und 153 zur individuellen Lagerung der Einlaß- Nockenwelle 12 sowie der Auslaß-Nockenwelle 13. Ferner ist eine Ölrille 154 in der Bodenoberfläche ausgebildet zur Verbindung der Lagerteile 152 und 153. Der auslaßseitige Lagerteil 153 und der oben beschriebene Ölkanal 151 sind miteinander mit einem Verbindungskanal 155 verbunden, der entlang der vertikalen Richtung ausgebildet ist und den Zylinderkopf 11 und das Nockenwellen-Gehäuse 16 durchdringt.
Demzufolge wird als Schmieröl von der Ölhauptpumpe des Motors dem Ölkanal 151 zugeführtes Motoröl dem auslaßseitigen Langerteil 153 über die individuellen Verbindungskanäle 155 und zu dem einlaßseitigen Lagerteil 152 durch die Ölrinne 154 zugeführt.
Wie in den Fig. 23 bis 25 gezeigt, ist der Nockendeckel 17 mit einem Ölförderkanal 156 versehen, der eine Basis aufweist, die mit einem mittleren Abschnitt der Ölrinne 154 und mit einem sich zwischen der langsam laufenden Arm-Feder 42 und der schnell laufenden Arm-Feder 43 erstreckenden oberen Ende kommuniziert.
An dem äußeren Rand, in dem der Zylinder 44 der langsam laufenden Arm-Feder 42 und der schnell laufenden Arm-Feder 43 gegenüberliegt, ist jeweils eine Ölförderöffnung 157 ausgebildet, welche mit dem vorderen Ende des Ölförderkanals 156 in Verbindung steht.
Daher wird in den Verbindungskanal 155 fließendes Motoröl der langsam laufenden Arm-Feder 42 und der schnell laufenden Arm- Feder 43 über den Ölförderkanal 156 geführt und ferner von den einzelnen Ölförderöffnungen 157 zu den gleitenden Teilen des Zylinders 44 und des Kolbens 45 geleitet.
Wie oben beschrieben, ist in der Ventilantriebseinrichtung für einen Motor gemäß der ersten Ausführungsform der Ölkanal 151 im Zylinderkopf 11 ausgebildet, während die mit den halbkreisförmigen Lagerteil 152 und 153 der Einlaß-Nockenwelle und der Auslaß-Nockenwelle 13 in Verbindung stehende Ölrinne 154 vorhanden ist und beide über den Verbindungskanal 155 miteinander verbunden sind. Ferner ist ein die Ölförderöffnungen 157 und die Ölrinne 154 und die langsam laufenden und schnell laufenden Arm-Federn 42 und 43 miteinander verbindende Ölförderkanal 156 vorgesehen. Daher fließt von der Ölhauptpumpe des Motors zu dem Ölkanal 151 gefördertes Motoröl in die Ölrinne 154 durch den individuellen Verbindungskanal 156 und weiter durch den Ölförderkanal 156, von der einzelnen Ölförderöffnung 157 der langsam laufenden Arm-Feder 42 und der schnell laufenden Arm-Feder 43 zu den gleitenden Teilen des Zylinders 44 und des Kolbens 45. Auf diese Art und Weise ist ein einzelner Ölförderkanal ausreichend, um die einzelnen Lagerteile 152 und 153 der Einlaß-Nockenwelle 12 und der Auslaß-Nockenwelle 13 mit Motoröl zu versorgen. Dies vereinfacht die Herstellung durch reduzierte Arbeitskraft und verhindert die Abnutzung und eine Fehlfunktion der einzelnen Arm-Federn 42 und 43.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 26 bis 28 das Verhältnis zwischen den Durchgangslöchern 51 und 58 und den Eingriffslöchern 55 und 61 beschrieben werden, welche eine Abwandlung der ersten Ausführungsform darstellen.
Wenn die Basiskreise der Nocken 14 und 15 den Walzenlagern 38 und 39 gegenüberliegen, sind die Durchgangslöcher 51 und 58 den Eingriffslöchern 55 und 61 gegenüber angeordnet. Ein Mittelpunkt 5 der Eingriffslöcher 55 und 61 ist von einem Mittelpunkt P der Schwenkstifte 52 und 53 um den Betrag T versetzt, wobei der Mittelpunkt 5 der Eingriffslöcher 55 und 61 in Rotationsrichtung zur Vorderseite versetzt ist, wenn die Schwenkarme 34 und 35 von den Nockenoberflächen der Nocken 14 und 15 gedreht werden. Der Abweichungsbetrag T ist halb so groß wie die Lücke zwischen den Eingriffslöchern 55 und 61 und den Schwenkstiften 52 und 59. Das bedeutet
T = (∅D - ∅d)/2,
wobei ∅D ein Durchmesser der Eingriffslöcher 51 und 61 und ∅d ein Durchmesser der Schwenkstifte 252 und 259 ist.
Wenn die Schwenkstifte 252 und 259 in die Eingriffslöcher 55 und 61 hineinragen, wie in der Fig. 28 gezeigt, befinden sich die Schwenkstifte 252 und 259 über eine Länge l in einem Linienkontakt mit der Innenwandung der Eingriffslöcher 255 und 261 und werden entlang dieser Linie geleistet.
Da das Eintauchen und Ausrücken des Schwenkstiftes derart durchgeführt wird, daß das Durchgangsloch auf der Seite der Schwenkwelle mit dem Eingriffsloch auf der Seite des Schwenkarmes nur dann fluchtet, wenn das Walzenlager auf dem Schwenkarm dem Basiskreis des Nocken gegenüber angeordnet ist, kann demzufolge in dem oben beschriebenen Mechanismus die Position des Schwenkstiftes nicht leicht verändert werden, wodurch eine zuverlässige Übertragung der Antriebskraft erzielt wird.
Da der Mittelpunkt des Eingriffslochs in Drehrichtung des Schwenkarmes zur Vorderseite verschoben ist, wenn der Schwenkstift dem Eingriffsloch gegenüber angeordnet ist, gelangt darüber hinaus der Schwenkstift mit dem Eingriffsloch in Eingriff über einen Linienkontakt, wenn der Schwenkstift hineinragt, wodurch die Verbindungssteifigkeit verbessert und eine Deformation des Schwenkarmes durch Verbiegen unterdrückt ist.
Ein Beispiel einer Abänderung des Lagerzustands des Schwenkstiftes wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 29, 30 und 31 beschrieben.
Die Schwenkwelle 22 auf der Seite der Hydraulikkanäle 56 und 62 der Durchgangslöcher 51 und 58 sind mit Federaussparungen 51A und 58A versehen, in welchen als Vorspannmittel Druckfedern 54A und 60A eingesetzt sind, wobei die Federausspannungen 51A und 58A an den Durchgangslöchern 51 und 58 angrenzend angeordnet sind.
Die Schwenkstifte 52A und 59A, deren zu den Eingriffslöchern 55 und 61 weisenden Seiten mit Köpfen versehen sind, weisen an den den Köpfen gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Durchgangslöcher 51 und 58 Schultern 52B und 59B auf. Diese Schultern 52B und 59B sind mit Klammern 223 versehen, wobei diese Klammern 223 Platten 223A aufweisen, die in die Federaussparungen 51A und 58A hineinragen. Die Druckfedern 54A und 60A sind auf der nach oben weisenden Oberflächen der Platten 223A angeordnet.
Daher werden im Normalzustand die Schwenkstifte 52A und 59A in Fig. 29 nach unten gedrückt und auf Positionen gesetzt, in denen die Köpfe vollständig in den Durchgangslöchern 51 und 58 aufgenommen sind und nicht mehr in die Eingriffslöcher 55 und 61 hineinragen.
Da gemäß diesem modifizierten Beispiel die Druckrichtung der den Schwenkstift 52A beaufschlagenden Druckfeder 54A entgegengesetzt zu der Druckrichtung der den Schwenkstift 52 beaufschlagenden Druckfeder 54 der ersten Ausführungsform ausgelegt ist, ist die Hydraulikdruckversorgung des Hydraulikdruckkanals 56 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umgekehrt zu diesem Beispiel.
Da die Federaussparungen 51A und 58A in der Schwenkwelle 22 von den Durchgangslöchern 51 und 58 getrennt ausgebildet und die Druckfedern 54A und 60A in den Federaussparungen 52A und 58A angeordnet sind, können sie daher, gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform, die Form eines einfachen Kreiszylinders aufweisen. Darüber hinaus können die Durchmesser der hineinragenden Teile der Schwenkstifte 52A und 59A der Durchgangslöcher 51 und 58 auf ein derartiges Minimum reduziert werden, das noch ein Bewegen der Schwenkstifte 52A und 59A zuläßt. Dies verbessert die Torsionssteifigkeit der Schwenkwelle 22 und vereinfacht die Herstellung der Schwenkstifte 52A und 59A.
In dem oben angegebenen modifizierten Beispiel sind die Normalstellungen der Schwenkstifte 52A und 59A als der Zustand beschrieben worden, in dem die Schwenkstifte 52A und 59A in die Durchgangslöcher 51 und 58 der Schwenkwelle 22 eingefügt sind.
Allerdings ist es ebenfalls möglich, die Normalstellung auf einen Zustand festzulegen, in dem die Schwenkstifte sich im Eingriff mit den Eingriffslöchern 55 und 51 der Schwenkarme 34 und 35 befinden.
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilantriebseinrichtung beschrieben.
Wie in der Fig. 32(A) zeigt, ist in einer Ventilantriebseinrichtung 332, die keinen Mechanismus zum Abschalten der Zylinder aufweist, eine Basis eines Armes 333, der eine Schulter 321A aufweist, einstückig an der Schwenkwelle 321 befestigt, ist des weiteren ein T-förmiger Hebel (L) 330L ausgebildet, und ist ferner ein schnell laufender Schwenkarm 365 in Nebeneinanderstellung mit dem T-förmigen Hebel (L) 330L lösbar befestigt. Das andere Ende des Armes 331 ist der Teil, der ein Ende des Ventilschaftes berührt, wobei mit einer Stellschraube 368 diese Berührung einstellbar sichergestellt wird.
Der T-förmige Hebel (L) 330L wird bei dem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und ähnlichem betätigt und ist mit einem Walzenlager 366 versehen, um mit einem langsam laufenden Nokken in Berührung zu gelangen. Der schnell laufende Schwenkarm 365 weist ein Walzenlager 369 auf, um mit einem schnell laufenden Nocken in Berührung zu gelangen.
Die Länge von der Endoberfläche der Schulter 321A der Ventilantriebseinrichtung 332 bis zur Endoberfläche des schnell laufenden Schwenkarmes 365 wird auf L festgelegt.
In einer Ventilantriebseinrichtung 331, die einen Mechanismus zum Abschalten der Zylinder aufweist, ist eine Basis des Armes 333 einstückig an einer Schwenkwelle 322 befestigt, ist des weiteren ein T-förmiger Hebel 330 ausgebildet, und sind ferner ein langsam laufender Schwenkarm 334 und ein schnell laufender Schwenkarm 335 an beiden Seiten befestigt, um von der Schwenkwelle 322 gelöst werden zu können. Das andere Ende des Armes 333 ist derjenige Teil, der mit einem Ende eines Ventilschaftes in Berührung gelangt. Dieses ist zudem auch noch mit einer Stellschraube 337 versehen. Der langsam laufende Schwenkarm 334 und der schnell laufende Schwenkarm 335 weisen an ihren Vorderenden Walzenlager 338 und 339 auf, wobei die Walzenlager 338 und 339 mit den langsam laufenden Nocken bzw. mit den schnell laufenden Nocken in Kontakt gelangen können.
Die Länge von der Endoberfläche des langsam laufenden Schwenkarmes 334 der Ventilantriebseinrichtung 331 zu der Endoberfläche des schnell laufenden Schwenkarmes 335 wird, wie in der Ventilantriebseinrichtung 331, auf L festgelegt.
Andererseits zeigen die Figuren 4 und 33 bis 36 ein Nockenwellengehäuse und ähnliches zur Halterung der Ventilantriebseinrichtungen 331 und 332. Auf dem Zylinderkopf 11 ist ein Nockenwellengehäuse 316 befestigt. Auf der unteren Oberfläche des Nockenwellengehäuses 316 sind in Nockenwellenrichtung in vorbestimmten Intervallen Lagerungen 316A für die Schwenkwellen ausgebildet. Dabei sind beide Enden der Schwenkwellen 321 und 322 der Ventilantriebseinrichtung 331 und 332 in einander angrenzenden Lagerungen 316A eingefügt. Ferner ist ein Nockenwellendeckel 323 an dem Nockenwellengehäuse 316 befestigt.
Auf der oberen Oberfläche des Nockenwellengehäuses 316 sind Nockenwellen 312 und 313 befestigt, die von einem Nockendeckel 317 gehaltert sind. Die langsam laufenden und die schnell laufenden Nocken 314 und 315 berühren das Walzenlager 366 des langsam laufenden Schwenkarmes 333 bzw. das Walzenlager 369 des schnell laufenden Schwenkarmes 365 der Ventilantriebseinrichtung 332, und berühren das Walzenlager 338 des langsam laufenden Schwenkarmes 334 bzw. das Walzenlager 339 des schnell laufenden Schwenkarmes 335 der Ventilantriebseinrichtung 331.
Die Fig. 33 und 34 zeigen im montierten Zustand lediglich die Ventilantriebseinrichtungen 332 ohne Zylinderabschaltmechanismus und ohne Anhaltemechanismus für den Ventilbetrieb. In Fig. 33 stellt die rechte Seite die Einlaßseite und die linke Seite die Auslaßseite dar. Wie in Fig. 33 gezeigt, wird eine Arm-Feder 371 zum Kontaktieren des schnell laufenden Schwenkarmes 365 mit dem schnell laufenden Nocken 315, wenn der schnell laufende Schwenkarm 365 von der Nockenwelle 321 abgerückt ist, von dem Nockendeckel 317 gehaltert. Des Verbinden des schnell laufenden Schwenkarmes 365 mit sowie das Abrücken von der Nockenwelle 321 wird beispielsweise durch eine hydraulische Kraft und durch eine Federkraft erreicht. Zu diesem Zweck ist ein Ölsteuerventil 389 an dem Ende des Nockenwellengehäuses 315 befestigt. Die Fig. 34 zeigt eine schematische Draufsicht der Ventilantriebseinrichtung 332 und einen Berührungszustand der Stellschraube 368 an einem Ende des Schwenkarmes 332 mit einem Schaftende von einem Ventil 379. Die Mittelachse des Ventils 379 ist um den Betrag d&sub1; zu der Mittellinie der Stellschraube 368 exzentrisch versetzt.
Die Fig. 35 und 36 zeigen einen Motor, der eine Ventilantriebseinrichtung mit einem Zylinderabschaltmechanismus aufweist, um den Betrieb des ersten und des vierten Zylinders zu unterbrechen. Für das Nockenwellengehäuse 316, den Schwenkwellen-Deckel 323 und ähnliches können bekannte Teile verwandt werden. Da es allerdings notwendig ist, daß die Arm- Feder 371 auch auf den langsam laufenden Schwenkarm 334 während der Zylinderabschaltung wirkt, muß sie mit einer Feder ausgetauscht werden, die Arm-Federn 371 an zwei Nockendeckeln 317 aufweist und auch einen zusätzlichen Sitz 317a enthält. Da darüber hinaus auch ein Ölsteuerventil 390 zur Zylinderabschaltung notwendig ist, ist dieses an einem Ende des Nockenwellengehäuses 316 befestigt.
Die Fig. 36 zeigt eine Draufsicht auf die Ventilantriebseinrichtung 331 mit einem Zylinderabaschalt-Mechanismus sowie einen Berührungszustand der Stellschraube 368 an einem Ende des Schwenkarmes 330 mit einem Schaftende des Ventils 379. Wie in der Figur gezeigt, ist in dieser Ausführungsform in der den Zylinderabschalt-Mechanismus aufweisenden Ventilantriebseinrichtung 331 der Berührungspunkt der Stellschraube 361 mit dem Schaftende um den Betrag d&sub3; in bezug auf die Mitte des Schaftendes verglichen mit der Ventilantriebseinrichtung ohne Ventilabschaltmechanismus zur Rückseite versetzt. Dies dient zur Erhöhung der Dicke des langsam laufenden Schwenkarmes 334 für eine verbesserte Steifigkeit beim Verschieben zu der Rückseite. Selbstverständlich bleibt die Funktion der Ventilöffnung unverändert bestehen.
Da die axialen Abmessungen der Schwenkarmanordnung für beide Ventilantriebseinrichtungen sowohl mit als auch ohne Abschaltmechanismus für den Ventilbetrieb gleich sind, kann mit der Schwenkarm-Halterungsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform die Nockenwellenhalterung und ähnliches aus bekannten Teilen bestehen, was bezüglich der Herstellung und Kosten vorteilhaft ist.
Nun wird das Abfasen der in der Schwenkwelle 22 vorhandenen Durchgangslöcher 51 und 58 zum gleitenden Aufnehmen des Schwenkstiftes 52 im einzelnen beschrieben. Die Schwenkwelle 22 ist mit den Durchgangslöchern 51 und 58 versehen, die in einer zu ihr axialen Richtung senkrechten Richtung verlaufen. Eine Öffnung 51B der Durchgangslöcher 51 und 58 wird mit einem zylindrischen Schneidegerät 300, das an seiner äußeren Randoberfläche eine Schneidkante aufweist, abgefast.
Die Richtung einer drehenden Mittelachse 300a des Schneidegerätes 300 wird senkrecht zur Mittelachse 51c der Schwenkwelle 22 und der Durchgangslöcher 51 und 58 festgesetzt, und die Öffnung 51B wird von der an der äußeren Randoberfläche des Schneidegerätes 300 vorhandenen Schneidkante abgefast.
Wie in der Fig. 39 gezeigt, ist der Durchmesser des Schneidegerätes 300 etwas größer festgelegt als ein Näherungskreis der Öffnung 51B, was in einem seitlichen Querschnitt der Durchgangslöcher 51 und 58 gezeigt ist.
Durch Abfasen der Öffnung 51B der Durchgangslöcher 51 und 58 durch die äußere Randoberfläche des Schneidegerätes 300 ist über den gesamten Rand der Öffnung 51B eine annähernd einheitliche Fasungstiefe erreichbar.
Da die Richtung der Drehmittelachse des Schneidegerätes senkrecht zur Achsrichtung eines langgestreckten Objektes und der axialen Streckung des Loches festgesetzt ist und die Öffnung des Loches von der äußeren Randoberfläche des Schneidegerätes abgefast wird, ist mit dem erfindungsgemäßen Abfasungsverfahren für die Lochöffnung ein Abfasen mit einer annähernd einheitlichen Abfasungstiefe über den gesamten Rand des Loches ermöglicht. Das hat zum Ergebnis, das ein mechanisches Abfasen der Öffnung des Loches überhaupt möglich wird, wodurch die Produktivität verbessert wird.
Der Zylinderkopf 11 weist ein aus einer Einlaß-Nockenwelle 12 und aus einer Auslaß-Nockenwelle 13 bestehendes Wellenpaar auf, die beide parallel zueinander entlang der Längsachse angeordnet sind. Dabei ist jeder Zylinder einheitlich mit einem langsam laufenden Nocken 14 mit geringer Hubhöhe und mit einem schnell laufenden Nocken 15 mit großer Hubhöhe versehen. Das aus den Nockenwelle 12 und 13 bestehende Wellenpaar ist zwischen einem oberen Abschnitt des Nockenwellengehäuses 16 und einer Vielzahl von Nockendeckeln 17 eingefügt und drehbar im Zylinderkopf 11 gelagert.
Des weiteren ist der Zylinderkopf 11 mit einem aus einer Einlaß-Schwenkwelle 22 und einer Auslaß-Schwenkwelle 22 bestehendes Wellenpaar für jeden Zylinder versehen, wobei das Wellenpaar sowohl parallel zueinander als auch parallel zu dem aus den Nockenwellen 12 und 13 bestehenden Paar angeordnet ist. Das aus den Schwenkwellen 21 und 22 bestehende Paar ist zwischen dem unteren Abschnitt des Nockenwellen-Gehäuses 16 und einem Paar aus Schwenkwellen-Deckeln 23 zwischengefügt und wird von dem Zylinderkopf 11 drehbar gelagert.
Die einzelnen Schwenkwellen 21 und 22 sind mit einer Ventilantriebseinrichtung versehen, welche in eine schnell laufende Ventilbetriebssteuerung und in eine langsam laufende Steuerung geschaltet werden kann, sowie mit einer Ventilantriebseinrichtung ausgestattet, welche in eine schnell laufende Ventilbetriebssteuerung und in eine langsam laufende Ventilbetriebssteuerung geschaltet werden sowie auch noch eine Zylinderabschaltung bei Niedriglastbetrieb durchführen kann. Das bedeutet, wie in Fig. 11 gezeigt, daß bei den vier Zylindern die Ventilantriebseinrichtungen des oberen und des unteren Zylinders einen Zylinderabschaltmechanismus aufweisen und die Ventilantriebseinrichtungen 32 der beiden in der Mitte angeordneten Zylindern keinen Zylinderabschaltmechanismus haben.
Die Ventilantriebseinrichtungen 31 und 32 weisen für die Einlaß- und die Auslaßseite die gleiche Struktur auf. Wie aus der Fig. 7 und aus der Fig. 10 entnehmbar, ist die keinen Zylinderabschalt-Mechanismus aufweisende Ventilantriebseinrichtung mit einem einstückig mit der Schwenkwelle 22 ausgebildeten Arm 33 versehen und weist dazu benachbart einen schnell laufenden Schwenkarm 35 auf, der mit der Schwenkwelle 22 verbunden und auch wieder gelöst werden kann. Dabei können die an dem Arm 33 angeordneten Walzen 38 und 39 mit dem langsam laufenden Arm und mit dem schnell laufenden Arm 15 der oben beschrieben Nockenwelle 13 in Eingriff gelangen.
In diesem Motor ist die Zündkerze 106 in dem Zylinderkopf 11 an einer Position montiert, die der Mitte eines jeden Zylinders entspricht, wobei deren Zündspitze zur Brennkammer 85 weist. Die Zündkerze 106 ist von einem röhrenförmigen Zündkerzenrohr 105 umgeben, dessen oberer Bereich an dem Zylinderkopfdeckel 25 gehalten wird.
Das Zündkerzenrohr 105 ist zwischen den Armen 33 der einlaßseitigen und auslaßseitigen Ventilantriebseinrichtungen angeordnet. Daher ist an dem Körper des Zündkerzenrohrs 5 eine Vertiefung 107 an einer dem Arm 33 gegenüberliegenden Position vorgesehen. Durch das Vorhandensein der Vertiefung 107 kann das Schwenkzentrum des Armes 33 ohne Beeinflussung durch das Zündkerzenrohr 105 weiter zur zentralen Seite verschoben werden. Daher kann die Nockenwelle 12 ebenfalls zur Mitte des Motors verschoben werden, wobei die Weite des oberen Abschnittes des Zylinderkopfes noch stärker reduziert werden kann.
Die Vertiefung 107 ist durch Abflachen eines Teiles des rohrförmig ausgebildeten Zündkerzenrohres 105 gebildet, wobei deren innere Größe so groß wie möglich festgelegt wird und so weit, daß ein an den Unterabschnitt 108 der Zündkerze 106 angreifendes Werkzeug vorbeigeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Motor mit einer Ventilantriebseinrichtung beschränkt, sondern kann auch noch an üblichen Brennkraftmaschinen angewandt werden. Auch in diesem Fall kann die Beabstandung der Randbauteile reduziert werden, wodurch ein kompakter Zylinderkopf erhalten wird.
Da an dem rohrförmigen Gehäuse eine Vertiefung ausgebildet ist, um die Abstände zu am Rand vorhandenen Bauteilen, wie z. B. den Schwenkarm, soweit wie möglich zu reduzieren, wird mit dem erfindungsgemäßen Zündkerzen-Gehäuse einer kompakter Zylinderkopf erzielt. Da es darüber hinaus unnötig ist, Teile des Schwenkarmes und ähnliche Bauteile für eine Reduzierung der Abmessungen zu schleifen, kann die Festigkeit der einzelnen Teile aufrechterhalten werden.
Die Befestigungsstruktur der Walzenlager 38 und 66 auf der langsam laufenden Seite und der Lager 39 und 69 auf der schnell laufenden Seite wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 10, 42, 43 und 44 im einzelnen beschrieben.
Zunächst ist in der Ventilantriebseinrichtung 32 ohne Zylinderabschalt-Mechanismus das Walzenlager 66, das mit dem langsam laufenden Nocken 14 in Kontakt treten kann, an einem mittigen Teil des T-förmig ausgebildeten Hebels (L) 30L vorgesehen. Das Walzenlager 66 ist dabei so gelagert, daß es durch ein Lagerungsteil 66B auf einer in einem mittleren Bereich des T-förmigen Hebels (L) 30L gelagerten Welle 66A sanft gedreht werden kann.
Andererseits ist der schnell laufende Schwenkhebel 65 an seinem einen Ende derart gelagert, daß er in bezug auf die Schwenkwelle 22 verdreht werden kann, und ist des weiteren an seinem anderen Ende mit einem Walzenlager 69 versehen, das mit dem schnell laufenden Nocken 15 in Kontakt treten kann. Das Walzenlager 69 ist ebenfalls derart gelagert, daß es durch ein Walzenlagerteil 69B um eine auf dem Schwenkarm 65 gelagerte Welle 69A sanft gedreht werden kann.
Wie auch oben schon unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben, ist auch in Fig. 42 ein Federhalter 401 am oberen Ende des Ventilschaftes 400 der Ventile 80 und 79 angeordnet. Auf der Seite des Zylinderkopfes 11 ist ein Federhalter 402 befestigt. Zwischen diesen Federhaltern 401 und 402 sind Ventilfedern 81 und 82 vorhanden. Dadurch werden die Ventile 77 und 80 in die Schließrichtung gedrückt, das bedeutet, zur Seite des oberen Endes des Ventilschaftes 400. Demzufolge wird der T-förmige Hebel (L) 30L von den Ventilfedern 81 und 82 ebenfalls zur Seite der Nocken 14 und 15 gedrückt, wobei die Druckkraft der Ventilfedern 81 und 82 als Rückstellkraft wirkt, wenn der T-förmige Hebel (L) 30L sich schwenkend hinund herbewegt.
Da der Schwenkarm 65 mit dem T-förmigen Hebel (L) 30L, auf den in einem Verbindungsmodus die Druckkraft der Ventilfedern 81 und 82 aufgebracht wird, aber in dem Nichtverbindungsmodus keine Druckkraft aufgebracht wird, zusammenrückt, ist es andererseits notwendig, eine Einrichtung vorzusehen, die ihn zur Seite der Nocken 14 und 15 zwingt, so daß der Schwenkarm 65 den Nocken 14 und 15 folgt. Wie in Fig. 10 gezeigt, ist daher eine Arm-Feder 71 an dem Schwenkarm 65 vorgesehen.
Die Federkraft der Druckfeder 46 ist so festgelegt, daß sie der auf den schnell laufenden Schwenkarm 65 einwirkenden Trägheitskraft entgegenwirkt. Das bedeutet, daß, wenn die auf den schnell laufenden Schwenkarm 65 wirkende Trägheitskraft mit einer Kurve a2 in Fig. 45 bezeichnet wird, die Federkraft der Druckfeder 46 auf einen relativ geringen Wert festgesetzt werden kann, z. B. einen Wert, der in Fig. 45 mit der Kurve b2 bezeichnet wird.
In diesem Ventilantriebseinrichtungssystem ist das langsam laufende Walzenlager 66 mit einem geringeren Gewicht versehen als das schnell laufende Walzenlager 69. Das bedeutet, daß das schnell laufende Walzenlager 69 aus einem gewöhnlichen, eisenhaltigem Material besteht, während das langsam laufende Walzenlager 66 aus einem Material besteht, welches leicht ist und eine notwendige Verschleißfestigkeit wie Keramikmaterialien aufweist.
Das Ventilspiel zwischen dem T-förmigen Hebel (L) 30L und den Ventilen 79 und 80 (das ist das Ventilspiel zwischen dem T- förmigen Hebel (L) 30L und den Ventilen 79 und 80, wenn der T-förmige Hebel (L) 30L in dem Verbindungsmodus durch den langsam laufenden Nocken 14 angetrieben wird) kann durch die Stellschraube 67 eingestellt werden. Da allerdings das Ventilspiel, wenn der T-förmige Hebel (L) 30L in dem Verbindungsmodus einheitlich mit dem Schwenkarm 65 sich bewegt, sich von demjenigen in dem Nichtverbindungsmodus unterscheidet, ist es notwendig, das Ventilspiel in dem Verbindungsmodus (während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs) einzustellen. Die Ventilspiel-Einstellung ist in diesem Fall hauptsächlich die anfängliche Einstellung während des Zusammenbaus.
In der Struktur dieses Ventilantriebseinrichtungssystems sind eine Vielzahl von Arten schnell laufender Walzenlager 69 mit unterschiedlichen Außendurchmessern vorgesehen. Es wird daher ein geeigneter Außendurchmesser ausgewählt, so daß ein geeignetes Ventilspiel des T-förmigen Hebels (L) 30L in dem Verbindungsmodus erreicht wird, wobei das schnell laufende Walzenlager 69 an dem Schwenkarm 65, wie in Fig. 44 gezeigt, befestigt wird.
Das führt dazu, daß in der Ventilantriebseinrichtung ohne Zylinderabschaltungsmechanimus das langsam laufende Walzenlager 66 immer als eine Ventilantriebseinrichtungssystem-Masse für den langsam laufenden und für den schnell laufenden Betrieb wirkt. Da allerdings das langsam laufende Walzenlager 66 aus einem leichteren Material als das schnell laufende Walzenlager 69 besteht, ist ein Anstieg der Masse des Ventilantriebseinrichtungssystems des T-förmigen Hebels (L) 30L aufgrund der Gewichtsreduktion des langsam laufenden Lagers 66 auf einen geringeren Wert reduziert, wodurch die dynamischen Charakteristika (die Charakteristika zum geeigneten Betätigen des Ventils gemäß der Nockenprofile der Nocken 14 und 15) des Ventilantriebseinrichtungssystems verbessert werden.
Daher werden die Ventile 79 und 80 immer geeignet angetrieben und das Ansaugen der Luft in die Brennkammer wird für jeden Zylinder zu einer geeigneten zeitlichen Steuerung durchgeführt und die Leistung des Motors ist verbessert.
Da das langsam laufende Walzenlager 66 aus einem leichten Material besteht, ist darüber hinaus die Trägheitsmasse der an den Ventilen 79 und 80 angeordneten Ventilfedern 81 und 82 ebenfalls reduziert, wodurch die Ventilfedern 81 und 82 eine geringere Federkraft aufweisen können, das heißt, sie können kompakter und leichter ausgebildet sein und die Reibung dieses Bereiches ist reduziert, wodurch die Leistung des Motors verbessert wird.
Da das Ventilspiel in dem Verbindungsmodus (in diesem Fall der Betrieb mit geringer Geschwindigkeit) von der Stellschraube 67 eingestellt wird, und das Ventilspiel in dem Verbindungsmodus (in diesem Fall der Betrieb mit hoher Geschwindigkeit) justiert wird durch die Auswahl des Außendurchmessers des schnell laufenden Walzenlagers 69, kann darüber hinaus die Anfangseinstellung des Ventilspiels genau und einfach erreicht werden. Da sowohl der T-förmige Hebel (L) 30L als auch der Schwenkarm 65 mit Walzenlagern ausgestattet sind, wird der aufgrund des Kontaktes mit den Nocken 14 und 15 auftretende Verschleiß sehr gering, wobei eine Änderung des Ventilspiels im Laufe der Zeit nahezu vernachlässigbar ist und der Normalbetrieb des Ventilantriebseinrichtungssystems wartungsfrei aufrechterhalten werden kann.
Wenn, wie oben beschrieben, das Ventilspiel durch die Auswahl des Außendurchmessers des schnell laufenden Walzenlagers 69 eingestellt wird, ist es darüber hinaus notwendig, eine Vielzahl von Arten für die schnell laufenden Lager 69 mit unterschiedlichen Außendurchmessern zur Verfügung zu stellen, wodurch die Herstellungskosten für das schnell laufende Walzenlager 69 ansteigen können. Da allerdings das schnell laufende Walzenlager 69 aus einem relativ kostengünstigen Eisenmetallmaterial hergestellt ist, kann der Kostenanstieg auf einen geringen Wert begrenzt werden. Wohingegen demgegenüber das langsam laufende Walzenlager 69 aus einem relativ kostspieligem Material wie Karamiken oder ähnlichem hergestellt sind, kann ein Kostenanstieg für das langsam laufende Walzenlager 66 allerdings dennoch begrenzt werden, da das langsam laufende Walzenlager 66 nur in sehr geringer Stückzahl benötigt wird.
In der Ventilantriebseinrichtung 31 mit einem Zylinderabschaltmechanismus sind die Schwenkarme 34 und 35 mit Walzen versehen. Dabei wird der langsam laufende Schwenkarm 34 von der Schwenkwelle 22 drehbar gelagert und ist an dem anderen Ende mit einem langsam laufenden Walzenlager 38 versehen, das mit dem langsam laufenden Nocken 14 in Kontakt treten kann. Das langsam laufende Walzenlager 38 ist gelagert, um durch ein Walzenlager 38B um eine Welle 38A, die auf dem Schwenkarm 34 gehaltert ist, sanft gedreht werden zu können.
Andererseits ist der schnell laufende Schwenkarm 35 mit seinem einen Ende an der Schwenkwelle 22 drehbar gelagert und weist an seinem anderen Ende ein schnell laufendes Walzenlager 39 auf, welches in Kontakt mit dem schnell laufenden Nokken 15 treten kann. Das Walzenlager 39 ist ebenfalls gelagert, um durch einen Lagerabschnitt 39B um eine Welle 39A, die in dem Schwenkarm 35 gelagert ist, sanft gedreht werden zu können.
Auch in diesem Ventilantriebseinrichtungssystem ist das langsam laufende Walzenlager 38 aus einem Material hergestellt, das leichter ist als dasjenige des schnell laufenden Walzenlagers 39. Das bedeutet, das schnell laufende Walzenlager 39 ist aus einem gewöhnlichen eisenhaltigen Material hergestellt, während das langsam laufende Walzenlager 38 aus einem Material besteht, welches leicht ist und die benötigte Verschleißfestigkeit wie z. B. keramische Materialien aufweist.
Wie oben beschrieben, benötigt von den Schwenkarmen 34 und 35 die Arm-Feder 42 des langsam laufenden Schwenkarmes 34 ein Nachfolgevermögen in dem schnell laufenden Rotationsbereich, nachdem der Antriebsmodus des Ventils in den schnell laufenden Antriebsmodus umgeschaltet worden ist. Dabei steigt die auf den langsam laufenden Schwenkarm 34 einwirkende Trägheitskraft mit der Geschwindigkeit an und erhöht sich auch noch weiter aufgrund des Nockenprofils und des engen Ventilöffnungswinkels des langsam laufenden Nockens 40. Daher ist es im allgemeinen notwendig, die Federkraft der Feder 46 auf einen großen Wert festzulegen, um dies durchführen zu können.
Das bedeutet im allgemeinen, daß die Trägheitskraft des langsam laufenden Schwenkarmes 34 (Kurve a1 in Fig. 45) größer ist als die Trägheitskraft des schnell laufenden Schwenkarmes (Kurve a2 in Fig. 45), und die Federkraft der langsam laufenden Seite (gerade Linie b1 in Fig. 45) muß dann größer sein als diejenige für die schnell laufende Seite (grade Linie b2 in Fig. 45).
Da das an dem Schwenkarm 34 angeordnete langsam laufende Walzenlager 38 aus einem Material besteht, das leichter ist als das an dem schnell laufenden Schwenkarm 35 angeordnete schnell laufende Walzenlager 39, ist das Gewicht des Schwenkarmes 34 bis zu diesem Umfang reduziert, und es ist auch die Trägheitskraft des Schwenkarmes 34 reduziert. Das bedeutet, daß in dem Schwenkarm 34 die Trägheitskraft um den Betrag des reduzierten Gewichtes des langsam laufenden Walzenlagers 38 verringert ist, wodurch die durch die Kurve a3 in Fig. 45 dargestellten Trägheitskraft-Charakteristika erhalten werden.
Aus diesem Grunde ist die für den langsam laufenden Schwenkarm 34 benötigte minimale Kraft der Arm-Feder mit der geraden Linie b3 dargestellt, die geringer ist als die der üblichen Federn (gerade Linie b1 in Fig. 45), um nahe an derjenigen der schnell laufenden Feder (grade Linie b2 in Fig. 45) heranzureichen.
Das Ventilspiel des T-förmigen Hebels 30 zu den Ventilen 79 und 80 kann mittels der Stellschraube 36 justiert werden, wobei diese Einstellung in dem langsam laufenden Modus durchgeführt wird, indem der T-förmige Hebel 30 mit dem langsam laufenden Schwenkarm 34 in Eingriff steht, sich aber nicht mit dem schnell laufenden Schwenkarm 35 in Eingriff befindet.
Da andererseits an dem schnell laufenden Modus, wenn der T- förmige Hebel 30 nicht mit dem langsam laufenden Schwenkarm 34 in Eingriff steht, aber sich mit dem schnell laufenden Schwenkarm 35 in Eingriff befindet, sich das Ventilspiel des T-förmigen Hebelbereiches 30 von demjenigen des langsam laufenden Modus unterscheidet, ist es notwendig, in dem Verbindungsmodus (das ist der Betrieb bei hoher Geschwindigkeit) das Ventilspiel mit einigen Einrichtungen zu justieren (hauptsächlich durch eine Anfangseinstellung bei dem Zusammenbau).
Dann wird in dieser Struktur des Ventilantriebseinrichtungssystems, das eine Vielzahl von Arten schnell laufender Walzenlager 39 mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweist, ein geeigneter Außendurchmesser ausgewählt, so daß ein geeignetes Ventilspiel in dem schnell laufenden Modus erreicht wird, und das schnell laufende Walzenlager 39 wird an dem Schwenkarm 35 (siehe Fig. 44) befestigt.
Da in der Ventilantriebseinrichtung mit Zylinderabschaltmechanismus das langsam laufende Walzenlager 39 aus einem Material besteht, das leichter ist als dasjenige des schnell laufenden Walzenlagers 39, ist das Gewicht des langsam laufenden Schwenkarmes 34 bis zu diesem Umfang reduziert und die Trägheitskraft des Schwenkarmes 34 ist ebenfalls reduziert.
Aus diesem Grunde ist die für den langsam laufenden Schwenkarm 34 notwendige minimale Kraft der Arm-Feder mit der geraden Linie b3 in Fig. 45 dargestellt, welche geringer ist als die Federkraft einer üblichen Feder (gerade Linie b1 in Fig. 45), um nahe an die Federkraft für die schnell laufende Feder (gerade Linie b2 in Fig. 45) heranzureichen, wodurch die Reibung dieses Teiles reduziert und die Leistung des Motors verbessert ist.
Da das langsam laufende Walzenlager 38 aus einem Material besteht, das leichter ist dasjenige des schnell laufenden Walzenlagers 39, kann selbstverständlich, wie oben beschrieben, die Gewichtszunahme des Ventilantriebssystems des T-förmigen Hebels 30 aufgrund des langsam laufenden Walzenlagers 38 auf einen geringen Wert begrenzt werden, und die dynamischen Charakteristika des Ventilantriebssystems (das bedeutet, die Durchführkeit, die Ventile geeignet gemäß den Nockenprofilen der Nocken 14 und 15 anzutreiben) sind verbessert.
Daher werden die Ventile 79 und 80 immer in der geeigneten Weise angetrieben und das Ansaugen der Luft in die Brennkammer eines jeden Zylinders wird zu einer geeigneten zeitlichen Steuerung durchgeführt, wodurch die Leistungsfähigkeit des Motors verbessert wird.
Da das Ventilspiel in dem langsam laufenden Modus durch die Stellschraube 36 justiert wird und das Ventilspiel in dem schnell laufenden Modus durch die Auswahl des Außendurchmessers des schnell laufenden Walzenlagers 39 eingestellt wird, kann eine geeignete Festlegung des Ventilspieles auch für die Struktur dieses Ventilantriebseinrichtungssystems exakt und einfach erzielt werden.
Da beide Schwenkarme 34 und 35 mit Walzen versehen sind, wird der durch den Kontakt mit den Nocken 14 und 15 erzeugte Verschleiß sehr gering, die Änderung des Ventilspiels mit der Zeit ist nahezu vernachlässigbar und der Normalbetrieb des Ventilantriebseinrichtungssystems kann in einem wartungsfreien Zustand aufrechterhalten werden.
Da darüber hinaus, wie oben beschrieben, das Ventilspiel durch die Auswahl des Außendurchmessers des schnell laufenden Walzenlagers 39 eingestellt wird, ist es notwendig, eine Vielzahl von Arten von schnell laufenden Walzenlagern 39 mit unterschiedlichen Außendurchmessern zur Verfügung zu stellen, so daß die Produktionskosten des schnell laufenden Walzenlagers 39 auf einen gewissen Umfang ansteigen kann. Da allerdings das schnell laufende Walzenlager 39 aus einem relativ kostengünstigen Material, nämlich aus Eisenmetall besteht, kann der Kostenanstieg auf einen geringen Wert begrenzt werden. Während das langsam laufende Walzenlager 38 aus einem relativ teuerem Material, wie Keramiken oder ähnlichem hergestellt ist, kann andererseits ein Kostenanstieg für das langsam laufende Walzenlager 38 dennoch begrenzt werden, da das langsam laufende Walzenlager 38 ein Einzelstück sein kann.
Die Strukturen der Modus-Umschalteinrichtung, des Haupt- Schwenkarmes und der Unter-Schwenkarme sind nicht auf diejenigen der beschriebenen Ausführungsform beschränkt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 46 ein modifiziertes Beispiel für die Stellschrauben 36 und 67 beschrieben.
Eine elefantenfußartige Struktur W ist an dem Berührungsabschnitt der Stellschrauben 36 und 67 mit den Ventilen 79 und 80 angeordnet. Als Beispiel wird die Stellschraube 36 beschrieben. Wie in Fig. 46 gezeigt, weist die Stellschraube 36 einen Stellschrauben-Hauptkörper 36A auf, der in den Armen 33 und in eine Mutter 37 eingeschraubt ist, um den Stellschrauben-Hauptkörper 36A in einer vorbestimmten Position zu halten. Die elefantefußartige Struktur E ist an dem bodenseitigen Ende des Stellschrauben-Hauptkörpers 36A vorhanden.
Die elefantenfußartige Struktur W umfaßt den Stellschrauben- Hauptkörper 36A, eine sich im Gleitkontakt mit dem Stellschrauben-Hauptkörper 36A befindende Einlage 420 und eine Halteeinrichtung 421 zur Halterung der Einlage 420, damit sie nicht von dem Stellschrauben-Hauptkörper 36A abrücken kann.
Ein Abschnitt 36B mit vergrößertem Durchmesser ist in dem unteren Abschnitt des Stellschrauben-Hauptkörpers 36A ausgebildet, und ein gebogener Vorsprungabschnitt 36D ist an dem Bodenende des Abschnittes 36D mit vergrößertem Durchmesser angeformt. Darüber hinaus ist eine gebogene Aussparung 420A an der Einlage 420 ausgebildet. Die gekrümmte Aussparung 420A steht im Linienkontakt mit dem gekrümmten Vorsprungabschnitt 36B entlang einer Linie 421, was in Fig. 46 gezeigt ist. Die untere Oberfläche der Einlage 420 steht im Deckungskontakt mit den Enden der Schäfte 79A und 80A der Ventile 79 und 80. Der Halter 421 ist so montiert, daß er sich mit einem Außenrand 36C des Abschnittes 36B mit vergrößertem Durchmesser des Stellschrauben-Körpers 36A im Eingriff befindet.
Mit einem derartigen Linienkontakt der gekrümmten Aussparung 420A mit dem gekrümmten Vorsprungsabschnitt 36D sowie dem Deckungskontakt der Einlage 420 mit dem Ventil 80 ist der Verschleiß der sich berührenden Teile deutlich reduziert.
Da die Berührungsbereiche der Stellschraube 67 mit den Ventilen 79 und 80 genauso wie oben beschrieben ausgebildet sind, wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
Darüber hinaus ist mit dem Linienkontakt des gekrümmten Vorsprungabschnittes 36D des Stellschrauben-Hauptkörpers 36A mit der gekrümmten Aussparung 420A der Einlage 420 sowie durch den Deckungskontakt der Einlage 420 mit den Ventilen 79 und 80 ein Punktkontakt dieser Abschnitte vermieden und der Verschleiß dieser Berührungsabschnitte ist deutlich reduziert.
Aufgrund dieser Reduktion des Verschleißes kann die Veränderung des Ventilspiels mit der Zeit nahezu vernachlässigt werden, und es kann der Normalbetrieb dieses Ventilantriebseinrichtungssystems wartungsfrei aufrechterhalten werden.
Das heißt, in einem Phasenzustand, in dem die einzelnen Schwenkarme 34, 35, 64 und 65 die Basiskreise der Nocken 14 und 15 berühren, sind die Rotationsphasen der zwei aus den Schwenkarmen 34, 35, 64 und 65 bestehende Sätze genau in einer Linie ausgerichtet, wodurch der Eingriff der Schwenkstifte 52, 59 und 74 sanft durchgeführt werden kann und ein Umschalten der Ventilsteuerung durch den variablen Ventilsteuermechanismus in geeigneter Weise erfolgen kann.
Mit der Stellschraube, die das bei dem Berühungsbereich des Ventilantriebsarmes mit dem Einlaßventil oder mit dem Auslaßventil auftretende Ventilspiel justieren kann, und der an der Stellschraube angeordneten elefantenfußartigen Struktur und auch aus dem Grund, daß das Ventilspiel während der Montage des Ventilsantriebssystems justiert werden kann, ist eine Anderung des Ventilspiels mit der Zeit reduziert, und der Normalbetrieb des Ventilantriebseinrichtungssystems kann wartungsfrei aufrechterhalten werden.
Die elefantenfußartige Struktur ist mit einem ersten Berührungsteil versehen, das auf der Seite des Ventilantriebseinrichtungsarmes angeordnet ist, und mit einem zweiten Berührungsteil ausgestattet, das zwischen dem ersten Berührungsteil und dem Schaftende des Einlaßventils oder des Auslaßventils angeordnet ist. Dabei ist der erste Berührungsteil mit einer konvex gekrümmten Oberfläche versehen, während der zweite Berührungsteil mit einer konkav gekrümmten Oberfläche ausgestattet ist. Der zweite Berührungsteil steht dabei in Deckungskontakt mit dem Schaftende. Dadurch ist ein Punktkontakt des Ventilantriebsarms mit dem Ventil immer exakt verhindert, selbst wenn das Ventilspiel von der Stellschraube eingestellt worden ist, und es kann ein Normalbetrieb des Ventilantriebseinrichtungssystems aufrechterhalten werden.
Als nächstes wird die Schmierung der Walzenlager 339, 366 und 369 unter Bezugnahme auf die Fig. 32(A) und (B) sowie auf die Fig. 46 im einzelnen beschrieben.
Die Schwenkwellen 321 und 322 sind mit Ölkanälen 5 versehen, wobei die Hydraulikdruckkanäle 62 und 67 mit einer Öldüse 34 ausgebildet sind, die zur Berührungsoberfläche der Walzenlager 339, 366 und 369 mit den Nocken 14 und 15 und ähnlichen gerichtet sind. Ferner ist ein Ölreservoir 431 an dem Auslaß der Öldüse 430 ausgebildet.
Wenn der Hydraulikdruck der Hydraulikdruckkanäle 63 und 77 hoch ist, wird Öl aus der Öldüse 430 herausgesprüht und direkt der Berührungsoberfläche der Walzenlager 339, 366 und 369 mit den Nocken 14 und 15 zugeführt, um diese zu schmieren.
Wenn der Hydraulikdruck niedrig ist, sammelt sich Öl 432 in den Ölreservoir 431 an, was in Fig. 47 gezeigt ist. Wenn das Ölreservoir 431 durch das Verschwenken der Schwenkarme 335 und 365 geneigt wird, fließt aus dem Ölreservoir 431 während der Verschwenkung Öl heraus und eine große Ölmenge wird den Walzenlagern 339, 366 und 369 zugeführt. Das hat zum Ergebnis, daß die Walzenlager 339, 366 und 369 und die Nocken 14 und 15 zwangsläufig geschmiert werden.
Der Grund, warum Öl nicht von der Seite des Hydraulikdruckkanals 46 in dem Schwenkarm 334 zum Walzenlager 338 zugeführt wird, besteht darin, aufgrund einer Öldruckänderung durch eine derartige Ölzuführung herrührende Fehlfunktion des Schwenkstiftes 52 zu verhindern. Das Walzenlager 338 wird von einer anderen Ölfördereinrichtung (nicht gezeigt) geschmiert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch noch auf einen Schwenkarm eines Typs angewandt werden, bei dem ein Ende an einem Zurr-Stellglied gelagert ist und das andere Ende sich in Kontakt mit dem Ende des Ventils befindet, aber auch auf andere Arten von Schwenkarmen. Ferner sind die Größe und die Form des Ölreservoirs nicht auf diejenigen der vorliegenden Ausführungsform beschränkt.
Da das Ölreservoir am Auslaß der Öldüse angeordnet ist und das sich in dem Ölreservoir angesammelte Öl durch das Verschwenken der Schwenkarme überfließt und auf die Walzen trifft, wenn der Hydraulikdruck niedrig ist, werden mit der erfindungsgemäßen Schmierungstruktur des Schwenkarmes die Walzen und Nocken immer eindeutig geschmiert, wodurch eine verbesserte Zuverlässigkeit und Haltbarkeit sichergestellt ist. Darüber hinaus führt das Vorsehen eines Ölreservoirs zu keinem Kostenanstieg für die Schmierungsstruktur.
Die Unterdrückung von Ventilprellen während der Hubbetätigung der Ventile 79 und 80 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 48 bis 52 beschrieben.
Wie aus Fig. 48 und Fig. 49 entnehmbar, ist ein Lagerabschnitt 520 vorgesehen für einen der Schwenkarme 503 und 504, deren Basen 503a und 504a beispielsweise an einer Position geringfügig oberhalb der Basis 503a des Schwenkarmes 503 an eine Schwenkwelle 501 befestigt sind. Der Lagerabschnitt 520 ist einstückig an einer Position ausgebildet, die nicht die Bewegung der Ventilantriebseinrichtung beeinträchtigt, beispielsweise an dem Zylinderkopf 11, an dem die Ventilantriebseinrichtung angeordnet ist. Die Basis einer Feder 521 als Vorspanneinrichtung, z. B. eine bandförmige Blattfeder, ist mit einem Bolzen 522 an einer Endfläche des Lagerabschnittes 520 befestigt. In der Nähe ihrer Basis ist die Feder 521 gekrümmt, und sie erstreckt sich in Richtung eines Spannendes 503b entlang der oberen Oberfläche 503c des Schwenkarmes 503, wobei das Spannende in etwa im Zentrum der oberen Oberfläche 503c angepreßt wird.
Die Feder 521 beaufschlagt die obere Oberfläche 503c des Schwenkarmes 503, um diesen Schwenkarm 503 und den Schwenkarm 504 derart zu drücken, daß sie sich in Uhrzeigerrichtung um die Schwenkwelle 501 drehen. Die anfängliche Last der Feder 521 ist auf einen Wert festgesetzt, der größer ist als ein Drehmoment, das von der Reibung zwischen dem Schwenkarm 502, der auf der Schwenkwelle 501 gelagert ist, und der Schwenkwelle 501 herrührt, wodurch die Schwenkwelle 501 daran gehindert wird, zusammen mit dem Schwenkarm 502 zu drehen.
Daruber hinaus sinkt die Federkraft der Feder 521 allmählich mit der Zunahme der Hubgröße der Ventile 79 und 80 ab, was in Fig. 50 gezeigt ist, das heißt, wenn der Schwenkarm 503 sich nach unten dreht, so daß sie keine Federkraft anlegt, die einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Wenn kein Hydraulikdruck anliegt, wird ein Schwenkstift 513 durch die Federkraft einer Feder 514 aus einem Durchgangsloch 501a der Schwenkwelle 501 ausgestoßen. Dabei kommt sein Spitzenende mit einem Eingriffsloch 502c des Schwenkarmes 502 in Eingriff, um den Schwenkarm 502 mit der Schwenkwelle 501 zu verbinden. Das führt dazu, daß die Schwenkarme 503 und 504 von dem Schwenkarm 502 und der Schwenkwelle 501 verschwenkt werden, um die einzelnen Ventile 79 und 80 zu bewegen.
Während der Zylinderabschaltung ist der Schwenkstift 513 durch den gegen die Federkraft der Feder 514 wirkenden Hydraulikdruck in dem Durchgangsloch 501a der Schwenkwelle 501 eingerückt. Dabei kommt sein Spitzenende von dem Durchgangsloch 502c des Schwenkarmes 502 frei. Das hat zum Ergebnis, daß der Eingriff des Schwenkarmes 502 mit der Schwenkwelle 501 freigegeben ist und die Schwenkwelle 501 von dem Schwenkarm 502 freikommt. Dabei unterbrechen die Schwenkarme 503 und 504 ihre Schwenkbewegung selbst dann, wenn der Schwenkarm 502 sich der Rotation eines Nockens 506 gemäß verschwenkt, wobei die einzelnen Ventile 79 und 80 in einem angehaltenen Zustand (Ventil geschlossen) gehalten werden. Daher sind die Zylinder dieser Ventile 79 und 80 abgeschaltet (geschlossen).
Da die einheitlich mit der Schwenkwelle 501 ausgebildeten Schwenkarme 503 und 504 durch das Ventilende reguliert werden, rotiert die Schwenkwelle 501 nicht in einem aufsteigenden Bereich des Nockens 506. Da die Schwenkarme 503 und 504 des weiteren bei den einzelnen Spitzenenden 503b und 504b gegen die Schaftköpfe der einzelnen Ventile 79 und 80 durch die Federkraft 521 angedrückt sind, ist deren Prellen in einem absteigenden Bereich des Nockens 506 unterdrückt. Daher ist die Schwenkwelle 501 auch daran gehindert, mit dem Schwenkarm 502 zu drehen. Das hat zum Ergebnis, daß in dem Basiskreis- Abschnitt des Nockens 506 während der Zylinderabschaltung das Durchgangsloch 502c des Schwenkarmes 502 und der Schwenkstift 513 in einer Linie gehalten werden und daß das Spitzenende des Schwenkstiftes 513 mit dem Durchgangsloch 513 des Schwenkarmes 502 in Eingriff gelangen kann. Dies ermöglicht es, daß die Ventile 79 und 80 von ihrem abgeschalteten Zustand sanft wieder in ihren Betriebszustand zurückkehren können.
Da die Wirkrichtung der Feder 521 umgekehrt der Wirkrichtung der Ventilfedern 81 und 82 ist, falls die Wirkkraft der Feder 521 während der Hubbewegung der Ventile 79 und 80, wie in Fig. 52 gezeigt, immer während der Ventilantriebseinrichtung anliegt, wird die Federkraft der Trägheitskraft der Ventile 79 und 80 hinzugezählt, was zu einem Prellen der Ventile 79 und 80 führt, so daß die gewünschte Ventilantriebseinrichtungscharakteristik nicht erreicht werden kann. Daher ist die Anordnung so ausgeführt, daß die Federkraft der Feder 521 nur vor einem Anheben oder vor einem Anheben und während des Anfangshubs anliegt. Bei der Wechselwirkung zwischen einer Walze 505 des Schwenkarmes 502 und dem Nocken 506 wird eine Federkraft nur dann angelegt, wenn die Walze 505 den Basiskreis des Nockens 506 berührt, oder nur während des Basis-Kreis- und Anfangshubes, wo hingegen bei den anderen Perioden keine oder fast keine Federkraft an einem Schaftkopf 509a der Ventile 79 und 80 anliegt.
Das führt dazu, daß, wie in Fig. 51 gezeigt, die Federkraft der Feder 521 nicht anliegt, wenn die Ventile 79 und 80 angehoben sind, wodurch ein Prellen der Ventile 79 und 80 unterdrückt wird.
Die in Fig. 53 gezeigte Ventilantriebseinrichtung verwendet anstelle der Feder 521 eine Arm-Feder 521A, wobei der Lagerabschnitt 520 mit oberen und unteren Löchern 520A oberhalb des Schwenkarmes 503 in der Nähe des Spitzenendes 503b des Schwenkarmes 503 versehen ist. Dabei greift ein Zylinder 524 in das Loch 520a so ein, daß sein offenes Ende nach unten weist, wobei der Zylinder 524 derart in das Loch 520a eingreift, das er sich in axialer Richtung mit einem Plunger 525 mit seinem geschlossenen, nach oben weisenden Ende bewegen kann. Ferner ist eine Druckfeder 520 in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Zylinder 524 und dem Plunger 525 eingefügt. Ein am Zentrum der geschlossenen Oberfläche des Plungers 525 vorgesehener Vorsprung 525a wird gegen einen Buckelvorsprung 503d gedrückt, der sich in der Nähe des Spitzenendes 503b aus der oberen Oberfläche 503c des Schwenkarmes 503 heraus erstreckt. Innerhalb der Öffnung des Zylinders 524 ist als Halteeinrichtung ein Sprengring 532 angeordnet.
Daher beaufschlagt der Plunger 525 die Schwenkarme 503 und 504 in der Figur in Uhrzeigerrichtung mit einer Druckkraft durch die Federkraft der Feder 526. Wenn die Schwenkarme 503 und 504 sich geringfügig drehen, schlägt allerdings das untere Ende des Zylinders 524 gegen den Sprengring 532 und ist nicht mehr in der Lage, sich weiter nach unten zu bewegen, und kann auch keine Federkraft mehr auf die Schwenkarme 503 und 504 aufbringen. Das bedeutet, daß, wie in Fig. 54 gezeigt, die Federkraft lediglich während der anfänglichen Periode der Ventile 79 und 80 anliegt, aber während der anderen Periode keine Federkraft wirkt.
Daher ist, ähnlich wie in der oben beschriebenen Art und Weise, ein Prellen der Schwenkarme 503 und 504 im absteigenden Bereich des Nockens 506 während der Zylinderabschaltung unterdrückt. Ferner ist ein Drehen der Schwenkwelle 501 mit dem Schwenkarm 502 verhindert, was in Fig. 55 gezeigt ist. Da die Ventile 79 und 80 während ihres Antriebs mit keinerlei überschüssiger Wirkkraft beaufschlagt sind, ist ein Prellen der Ventile 79 und 80 unterdrückt, wodurch die gewünschten Ventilantriebseinrichtungscharakeristika erreicht werden.
Die Fig. 56 zeigt ein anderes modifiziertes Beispiel, welches eine Torsionsfeder verwendet. Insbesondere greift eine Torsionsfeder 533 an der Basis 503a des Schwenkarmes 503 an, um ein Ende der Torsionsfeder 532 aufzunehmen, während das andere Ende an einem festen Lagerabschnitt 520 angeschlossen ist.
Wenn die Torsionsfeder 531 verwandt wird, was in Fig. 57 mit a angedeutet ist, ist es auch möglich, daß nicht nur die Federkraft mit der Hubgröße der Ventile 79 und 80 allmählich ansteigt, sondern auch die die Ventile 79 und 80 niederdrükkende Federkraft mit der Hubgröße der Ventile 79 und 80 allmählich abfällt und eine Federkraft wirkt in umgekehrter Richtung anliegt. Das bedeutet, eine Federkraft wirkt in der gleichen Richtung wie diejenige Federkraft der Ventilfeder 531. Daher wird ein Ventilprellen der Ventile 79 und 80 beim Öffnen und beim Schließen der Ventile 79 und 80 eindeutig unterdrückt.
Zusätzlich zu dem oben ausgeführten kann als eine Feder 521 auch eine Zugfeder oder ähnliches verwandt werden, und es können als Einwirkeinrichtungen auch andere Einrichtungen als Federn verwandt werden.
Die vorliegende Ausführungsform ist beschrieben worden unter Anwendung auf eine Ventilantriebseinrichtung eines Motors mit einer variablen Anzahl sich in Betrieb befindlicher Zylinder, allerdings ist diese Ausführungsform nicht auf das oben beschriebene beschränkt. Die Feder 521 oder die Arm-Feder 524 können nämlich auch Anwendung an dem T-förmigen Hebel 30 von Fig. 6 und dem T-förmigen Hebel (L) 30L von Fig. 10 finden. Darüber hinaus können sie an einer Ventilantriebseinrichtung angewandt werden, welche die Ventilsteuerung gemäß den Motorbetriebszuständen variieren kann.
Mit der oben angegebenen Struktur, in welcher die Vorspanneinrichtungen 521, 521A und 533 das Spitzenende des Schwenkarmes 503 gegen den Schaftkopf 509a drücken, wird eine Verschiebung der Schwenkwelle 501 bezüglich der einzelnen Durchgangslöcher 502c des Schwenkarmes 502 während der Zylinderabschaltung verhindert. Dabei kann der in das Durchgangsloch 502c der Schwenkwelle 501 eingerückte Schwenkstift 513 leicht mit dem Durchgangsloch 502c des Schwenkarmes 502 in Eingriff gelangen, wodurch die Umschaltung von dem Zustand mit abgeschalteten Zylindern zum Betrieb mit allen Zylindern oder das Variieren der Ventilsteuerung sanft durchgeführt werden kann.
Da die Einwirkeinrichtungen die Einwirkkraft lediglich vor dem Ventilhub oder während des anfänglichen Hubes aufbringen, werden die Ventile während ihres Öffnens und Schließens nicht prellen. Ferner ist die Reibung nicht erhöht und es ist unnötig, die Ventilfeder zu verstärken.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einer Ventilantriebseinrichtung, umfassend

eine Einlaß-Nockenwelle (12) und eine Auslaß-Nockenwelle (13), deren jede einen langsam laufenden Nocken (14) und einen schnell laufenden Nocken (15) aufweist,

eine nahe jeder Nockenwelle (12, 13) angeordnete Hebelanordnung (30) mit einer Schwenkwelle (22) und einem an diese angeformten Arm (33), der mit einem Paar von Einlaß- bzw. Auslaßventilen (79, 80) in Eingriff steht,

einen von dem langsam laufenden Nocken (14) angetriebenen langsam laufenden Schwenkarm (34) und einen von dem schnell laufenden Nocken (15) angetriebenen schnell laufenden Schwenkarm (35), wobei die Schwenkarme (34, 35) auf der Schwenkwelle (22) einzeln drehbar gelagert sind,

einen Umschaltmechanismus (47, 48) zum selektiven Koppeln der Schwenkwelle (22) mit dem langsam oder dem schnell laufenden Schwenkarm (34, 35),

eine Hydraulik-Druckversorgung (87, 89, 90) zur hydraulischen Betätigung des Umschaltmechanismus (47, 48) entsprechend dem Betriebszustand der Maschine, und

eine langsam laufende Arm-Federeinrichtung (42), die den langsam laufenden Schwenkarm (34) gegen den langsam laufenden Nocken (34) vorspannt, und eine schnell laufende Arm-Federeinrichtung (43), die den schnell laufenden Schwenkarm (35) gegen den schnell laufenden Nocken (15) vorspannt,

dadurch gekennzeichnet, daß die langsam laufende Arm-Federeinrichtung (42) eine größere Vorspannkraft aufweist als die schnell laufende Arm-Federeinrichtung (43).

2. Maschine nach Anspruch 1, wobei der langsam laufende Schwenkarm (34) eine langsam laufende Wälzlagereinrichtung (38) und der schnell laufende Schwenkarm (35) eine schnell laufende Wälzlagereinrichtung (39) umfaßt, wobei die langsam laufende Wälzlagereinrichtung (38) an dem langsam laufenden Schwenkarm (34) drehbar gelagert und von dem langsam laufen den Nocken (14) angetrieben und die schnell laufende Wälzlagereinrichtung (39) an dem schnell laufenden Schwenkarm (35) drehbar gelagert und von dem schnell laufenden Nocken (15) angetrieben ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, mit einer Lagereinrichtung, die mindestens einen Hebel der Hebelanordnung (30) in Berührung mit den Ventilen (79, 80) drückt.

4. Maschine nach Anspruch 3, wobei die Ventile (79, 80) nur in einer Anfangsstufe des Abhebens von der Hebelanordnung (30) gedrückt werden.

5. Maschine nach Anspruch 1, mit einem die Nockenwellen (12, 13) abstützenden Nockendeckel (17), wobei die Hydraulik- Druckversorgung (87, 89, 90) einen in dem Nockendeckel (17) angeordneten Ölkanal zur Versorgung beider Arm-Federeinrichtungen (42, 43) mit Schmieröl aufweist.

6. Maschine nach Anspruch 3, wobei die Vorspanneinrichtung eine weitere Arm-Federeinrichtung, eine Blattfeder oder eine Torsionsfeder ist.

7. Maschine nach Anspruch 2, wobei die Schwenkwelle (22) mit Öldüsen zur Zuführung von Öl an die langsam und die schnell laufende Wälzlagereinrichtung (38, 39) versehen ist.

8. Maschine nach Anspruch 7, wobei jeder der Öldüsen einen Auslaßteil und einen diesem benachbarten Ölvorrat aufweist.

9. Maschine nach Anspruch 1, wobei der langsam und der schnell laufende Schwenkarm (34, 35), die auf beiden Seiten des Arms (33) gelagert sind, in Axialrichtung der Schwenkwelle (22) gleich lang sind.

10. Maschine nach Anspruch 1, wobei die Hydraulik-Druckversorgung (87, 89, 90) ein erstes Ölsteuerventil (89) zur Zuführung von Hydraulikdruck von der Ölpumpe der Maschine an eine Ölkammer des Umschaltmechanismus (48) für den schnell laufenden Schwenkarm (35) aufweist.

11. Maschine nach Anspruch 10, wobei die Hydraulik-Druckversorgung (87, 89, 90) ein zweites Ölsteuerventil (90) zur Zuführung von Hydraulikdruck von der Ölpumpe der Maschine über einen Zwischenspeicher (88) und eine Ölhilfspumpe (87) an eine Ölkammer des Umschaltmechanismus (48) für den langsam laufenden Schwenkarm (34) aufweist.

12. Maschine nach Anspruch 11, wobei das zweite Ölsteuerventil (90) zwischen der Einlaß- und der Auslaß-Nockenwelle (12, 13) angeordnet ist.

13. Maschine nach Anspruch 11, wobei das zweite Ölsteuerventil (90) an dem Zwischenspeicher (88) ausgebildet ist.

14. Maschine nach Anspruch 11, wobei die Ölhilfspumpe (87) an einer Seite der Einlaß-Nockenwelle (12) ausgebildet und von einem Ölpumpen-Nocken (97) angetrieben ist.

15. Maschine nach Anspruch 14, wobei der Ölpumpen-Nocken (97) an einem Ende der Einlaß-Nockenwelle (12) ausgebildet ist.

16. Maschine nach Anspruch 2, wobei jeder Umschaltmechanismus (47, 48) umfaßt:

ein an einer Drehfläche des sich auf der Schwenkwelle (22) drehenden Schwenkarms (34) ausgebildetes Eingriffsloch (55),

ein in der Schwenkwelle (22) senkrecht zu deren Achse ausgebildetes Durchgangsloch (51) mit einer Mittelachse, die mit der Mittelachse des Eingriffslochs (55) fluchtet, wenn die Wälzlagereinrichtung (38) einen Grundkreis des Nockens (14) berührt,

einen Schwenkstift (52), dessen eines Ende von einer in das Durchgangsloch (51) zurückgezogenen Stellung in eine auf der Seite des Eingriffslochs ausgefahrene Stellung bewegbar ist und in das Eingriffsloch (55) eingreift, wenn die beiden Mittelachsen miteinander fluchten,

eine zwischen einem Ende des Schwenkstifts (52) und einer Drehfläche des Schwenkarms (34) angeordnete Ölkammer, und

eine zwischen dem anderen Ende des Schwenkstifts (52) und der Drehfläche des Schwenkarms (34) angeordnete Druckfeder (54).

17. Maschine nach Anspruch 16, wobei der Umschaltmechanismus (47, 48) ferner einen in dem Schwenkstift (52) ausgebildeten Ölkanal (56, 57), der mit dem Eingriffsloch (55) kommuniziert, und einen an dem Eingriffsloch (55) angebrachten Blechdeckel (111) zum Verschließen der Ölkammer aufweist.

18. Maschine nach Anspruch 17, wobei der Deckel (111) innerhalb des Eingriffslochs (55) des langsam laufenden Schwenkarms (34) angeordnet ist.

19. Maschine nach Anspruch 16, wobei der Umschaltmechanismus (47, 48) ferner einen in dem Schwenkstift (52) ausgebildeten und mit dem Eingriffsloch (55) kommunizierenden ersten Ölkanal (57), einen in der Schwenkwelle (22) ausgebildeten Hydraulikdruckkanal (56) und einen an der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs (51) ausgebildeten zweiten Ölkanal (113) zur Verbindung des ersten Ölkanals (57) mit dem Hydraulikdruckkanal (56) aufweist.

20. Maschine nach Anspruch 19, wobei der zweite Ölkanal (113) ringförmig um das Durchgangsloch (51) herum ausgebildet ist.

21. Maschine nach Anspruch 16, wobei die Druckfeder (54) an der von der Seitenfläche der Ölkammer der Schwenkstifts (52) abgewandten Stirnfläche angeordnet ist und mit einer von dem Schwenkarm (34) gestützten Federscheibe (53) zusammenwirkt, deren Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Eingriffslochs (55).

22. Maschine nach Anspruch 16, wobei der Umschaltmechanismus (47, 48) eine getrennt von dem Durchgangsloch (51) in der Schwenkwelle (22) vorgesehenes Federloch und eine darin angeordnete Druckfeder (54A) aufweist.

23. Maschine nach Anspruch 16, wobei eine Stirnkante des Durchgangslochs (56) abgeschrägt ist.

24. Maschine nach Anspruch 2, wobei der Umschaltmechanismus (47, 48) umfaßt:

ein an einer Drehfläche des Schwenkarms (35) ausgebildetes Durchgangsloch (61),

ein in der Schwenkwelle (22) senkrecht zu deren Achse angeordnetes Durchgangsloch (58) mit einer Mittelachse, die bezüglich der Mittelachse des Eingriffslochs (61) exzentrisch verläuft, wenn die Wälzlagereinrichtung (39) einen Grundkreis des Nockens (15) berührt,

einen Schwenkstift (59), dessen eines Ende aus einer in das Durchgangsloch (58) zurückgezogenen Stellung in eine auf der Seite des Eingriffslochs ausgefahrenen Stellung bewegbar ist und in das Eingriffsloch (61) eingreift, wenn das Durchgangsloch und das Eingriffsloch einander überlappen, und

eine zwischen dem anderen Ende des Schwenkstifts (59) und einer Drehfläche des Schwenkarms (35) angeordnete Ölkammer (63).

25. Maschine nach Anspruch 24, wobei die Mittelachse des Eingriffslochs (61) gegenüber der Mittelachse des Durchgangslochs (58) zur Seite der Wälzlagereinrichtung hin exzentrisch ausgebildet ist.

26. Maschine nach Anspruch 1, wobei zwei Nockenwellen (12, 13) vorgesehen und als obenliegende Zwillingsnockenwellen angeordnet sind.

27. Maschine nach Anspruch 26, ferner umfassend ein zwischen den Armen (33) angeordnetes Zündkerzenrohr (105), das an einem den Armen gegenüberliegenden Teil eine Vertiefung (107) aufweist.

28. Maschine nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Hebel der Hebelanordnung (30) eine an einem Berührungsteil des Ventils (80) montierte Stellschraube (36), eine mit dieser in Linienkontakt und mit dem Ventil in Flächenkontakt stehende Auflage und eine Halterung zur Befestigung der Auflage an der Stellschraube (36) umfaßt.

29. Maschine nach Anspruch 1, wobei die Hydraulik-Druckversorgung (87, 89, 90) eine Ölnut zur Zuführung von Hydraulikdruck von der Ölpumpe der Maschine an ein Lagerteil jeder Nockenwelle (12, 13) aufweist.

30. Maschine nach Anspruch 29, wobei eine Ölhilfspumpe (87) oder ein Zwischenspeicher (88) der Hydraulik-Druckversorgung (87, 89, 90) zwischen der Einlaß- und der Auslaß-Nockenwelle (12, 13) angeordnet ist.