DE102007008790A1 - Variable Ventilhubvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Variable Ventilhubvorrichtung, die variabel eine Bewegungsdistanz eines Ventils regelt und die aufweist: einen Nocken, der so eingerichtet ist, dass er durch ein Drehen dessen das Ventil öffnet/schließt, eine Nockenwelle, die mit dem Nocken verbunden ist, so dass sie den Nocken dreht, wenigstens einen Schlepphebel, der selektiv mit einer Endstange verbunden ist, so dass der Schlepphebel korrespondierend zu der Drehung des Nockens das Ventil öffnet/schließt, und eine Variabel-Einrichtung, die selektiv den wenigstens einen Schlepphebel mit der Endstange verbindet, so dass das Ventil selektiv geöffnet/geschlossen wird oder ein Öffnungs-/Schließ-Betrag des Ventils geregelt wird, wobei der Schlepphebel wenigstens einen äußeren Schlepphebel, der fest mit der Endstange verbunden ist, und einen inneren Schlepphebel aufweist, der zwischen den äußeren Schlepphebeln angeordnet ist und der korrespondierend zu einem Betrieb der Variabel-Einrichtung selektiv mit dem äußeren Schlepphebel verbunden ist.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der Koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2006-0128098 , die am 14. Dezember 2006 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
  • Die Erfindung betrifft eine variable Ventilhubvorrichtung, und insbesondere eine variable Ventilhubvorrichtung, deren Betriebsbereich und Lebensdauer vergrößert sind und deren Aufbau vereinfacht ist.
  • Normalerweise regelt eine variable Ventilhubvorrichtung variabel den Öffnungs/Schließ-Betrag eines Ventils.
  • Gemäß dem Stand der Technik sind die hauptsächlich verwendeten Ventilhubvorrichtungen ein zweistufiges variables Ventilhub(Variable Valve Lift – VVL)-System und ein kontinuierliches variables Ventilhub(Continuous Variable Valve Lift – CVVL)-System.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird die Ventilhubvorrichtung im Allgemeinen mittels Hydraulikdruck betrieben.
  • D. h., mittels des Hydraulikdrucks und durch Betätigen eines variablen Ventils wird der Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils oder die Betätigung des Ventils bzw. die Nichtbetätigung des Ventils gesteuert bzw. realisiert.
  • Genauer gesagt wird bei einem Zylinderdeaktivierungs(Cylinder DeActivation – CDA)-System das Ventil mittels der variablen Ventilhubvorrichtung betätigt oder nicht betätigt, und bei einem variablen Ventilhub(VVL)-System wird der Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils geregelt.
  • Jedoch tritt gemäß dem Stand der Technik, da die variable Ventilhubvorrichtung mit Hydraulikdruck betrieben wird, das Problem auf, dass der Betriebsbereich beschränkt ist.
  • Außerdem ist, da Hydraulikleitungen vorgesehen sind, in denen der Hydraulikdruck übertragen wird, der Innenaufbau der variablen Ventilhubvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik kompliziert und wird in einem Fall, in dem der Motor verschlissen ist, das Betriebsverhalten durch eine Veränderung der Ölcharakteristik verschlechtert.
  • Ferner treten, da zusätzliche Überwachungssensoren (Hydraulikdrucksensor, Fluidtemperatursensor) zum Überwachen des Fluids notwendig sind und eine die jeweiligen Zustände des Fluids betreffende Abbildung bzw. Zuordnung zu realisieren ist, die Probleme auf, dass die Entwicklungskosten und die Entwicklungszeit zunehmen.
  • Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart sind, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der in diesem Land Fachleuten schon bekannt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine variable Ventilhubvorrichtung bereitzustellen, die die Vorteile aufweist, dass ihr Betriebsbereich und ihre Lebensdauer vergrößert sind und ihr Aufbau vereinfacht ist.
  • Dies wird gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung erreicht mit einer variablen Ventilhubvorrichtung, die variabel eine Bewegungsdistanz eines Ventils regelt und die aufweist: einen Nocken, der so eingerichtet ist, dass er durch ein Drehen dessen das Ventil öffnet/schließt, eine Nockenwelle, die mit dem Nocken verbunden ist, so dass sie den das Ventil öffnenden/schließenden Nocken dreht, wenigstens einen Schlepphebel, der selektiv mit einer Endstange verbunden ist, so dass der Schlepphebel korrespondierend zu der Drehung des Nockens das Ventil öffnet/schließt, und eine Variabel-Einrichtung, die selektiv den wenigstens einen Schlepphebel mit der Endstange verbindet, so dass das Ventil selektiv geöffnet/geschlossen wird oder ein Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils geregelt wird. Der Schlepphebel weist wenigstens einen äußeren Schlepphebel, der fest mit der Endstange verbunden ist, und einen inneren Schlepphebel auf, der zwischen den äußeren Schlepphebeln angeordnet ist und der korrespondierend zu einem Betrieb der Variabel-Einrichtung selektiv mit dem äußeren Schlepphebel verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Variabel-Einrichtung einen ersten Bolzen, der an dem äußeren Schlepphebel angeordnet ist, einen zweiten Bolzen, der an dem inneren Schlepphebel angeordnet ist, und einen dritten Bolzen auf, der an einem anderen, äußeren Schlepphebel angeordnet ist, wobei der erste, der zweite und der dritte Bolzen so eingerichtet sind, dass sie sich einheitlich bewegen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Variabel-Einrichtung ein Federelement, das so angeordnet ist, dass sich der erste Bolzen in Richtung zu dem dritten Bolzen hin bewegt, und eine Solenoideinrichtung auf, die so wirkt, dass sich der dritte Bolzen in Richtung zu dem ersten Bolzen hin bewegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Solenoideinrichtung eine Spule, die eine Magnetkraft erzeugt, wenn Strom eingespeist wird, einen Anker, der an dem dritten Bolzen befestigt ist, so dass sich der dritte Bolzen in Richtung zu dem ersten Bolzen hin bewegt, wenn Strom in die Spule eingespeist wird, und ein Bedienelement auf, das die Spule betreibt.
  • Die Erfindung wird anhand exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • 1 zeigt einen Zustand, in dem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung eine in einem Zylinderdeaktivierungs(CDA)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist.
  • 2 zeigt einen Zustand, in dem gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die in dem Zylinderdeaktivierungs(CDA)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung eingeschaltet ist bzw. in Betrieb ist.
  • 3 zeigt einen Zustand, in dem gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung eine in einem variablen Ventilhub(VVL)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist.
  • 4 zeigt einen Zustand, in dem gemäß dieser zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die in einem variablen Ventilhub(VVL)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung eingeschaltet bzw. in Betrieb ist.
  • 1 zeigt einen Zustand, in dem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung eine in einem Zylinderdeaktivierungs(CDA)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist. 2 zeigt einen Zustand, in dem gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die in dem Zylinderdeaktivierungs(CDA)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung eingeschaltet ist bzw. in Betrieb ist.
  • Im Allgemeinen wirkt eine CDA-Vorrichtung selektiv so, dass ein an einem Zylinder angeordnetes Ventil in Betrieb ist/nicht in Betrieb ist.
  • D. h., eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung wird separat für einen Fall, in dem die variable Ventilhubvorrichtung in einem CDA-System verwendet ist, und für einen Fall beschrieben, in dem die variable Ventilhubvorrichtung in einem variablen Ventilhub(VVL)-System verwendet ist.
  • Genauer gesagt zeigt 1(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie I-I in 1(a) und zeigt 2(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 2(a).
  • Bezugnehmend auf 1 und 2 weist gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die variable Ventilhubvorrichtung, die variabel eine Bewegungsdistanz eines Ventils regelt, einen Nocken 101, eine Nockenwelle 103, Schlepphebel 105, 107 und 109 und eine Variabel-Einrichtung 111 auf.
  • Die Schlepphebel 105, 107 und 109 weisen äußere Schlepphebel 105 und 109 und einen inneren Schlepphebel 107 auf.
  • Der Nocken 101 ist so eingerichtet, dass er durch eine Drehung der Nockenwelle 103, die mit dem Nocken 101 verbunden ist, ein Ventil 100 öffnet/schließt.
  • Wenigstens einer der Schlepphebel 105, 107 und 109 ist selektiv mit einer Endstange 127 verbunden, so dass die Schlepphebel 105, 107 und 109 korrespondierend zu der Drehung des Nockens 101 das Ventil 100 öffnen/schließen.
  • Die Variabel-Einrichtung 111 verbindet selektiv wenigstens einen der Schlepphebel 105, 107 und 109 mit der Endstange 127, so dass das Ventil 100 selektiv geöffnet/geschlossen wird oder ein Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils 100 geregelt wird.
  • Wenigstens einer der äußeren Schlepphebel 105 und 109 der Schlepphebel 105, 107 und 109 ist fest mit der Endstange 127 verbunden, und der innere Schlepphebel 107 ist zwischen den äußeren Schlepphebeln 105 und 109 angeordnet und ist korrespondierend zu einem Betrieb der Variabel-Einrichtung 111 selektiv mit den äußeren Schlepphebeln 105 und 109 verbunden.
  • D. h., wie in 1 und 2 gezeigt, wenn sich der Nocken 101 dreht, werden die Schlepphebel 105, 107 und 109 durch den Nocken 101 nach unten bewegt.
  • Das Ventil 100 wird dann über ein Nadellager 131 geöffnet, das sich nach unten bewegt.
  • Wenn sich der Nocken 101 weiterdreht, werden die Schlepphebel 105, 107 und 109 von einer Totgangfeder bzw. Leerlauffeder 129 in ihre Ursprungspositionen zurückbewegt.
  • Die Variabel-Einrichtung 111 weist einen ersten Bolzen 113, einen zweiten Bolzen 115 und einen dritten Bolzen 117 auf.
  • Der erste Bolzen 113 ist in dem äußeren Schlepphebel 109 angeordnet, der zweite Bolzen 115 ist in dem inneren Schlepphebel 107 angeordnet und der dritte Bolzen 117 ist in dem äußeren Schlepphebel 105 angeordnet.
  • Ferner sind der erste Bolzen 113, der zweite Bolzen 115 und der dritte Bolzen 117 so eingerichtet, dass sie sich einheitlich bewegen.
  • Die Variabel-Einrichtung 111 weist ferner ein Federelement 119 und eine Solenoideinrichtung 150 auf.
  • Das Federelement 119 ist so angeordnet, dass es den ersten Bolzen 113 in Richtung zu dem dritten Bolzen 117 hin bewegt, und die Solenoideinrichtung 150 wirkt so, dass sie den dritten Bolzen 117 in Richtung zu dem ersten Bolzen 113 hin bewegt.
  • Die Variabel-Einrichtung 111 wird von einer Motorsteuereinheit (Engine Control Unit – ECU) gesteuert, und da die Steuerung der Variabel-Einrichtung 111 Fachleuten ersichtlich wird, wird eine detaillierte Beschreibung dieser hierin weggelassen.
  • Die Solenoideinrichtung 150 weist eine Spule 121, einen Magnetanker 123 und ein Bedienelement 125 auf.
  • Die Spule 121 erzeugt eine Magnetkraft, wenn Strom in die Spule eingespeist wird, und der Magnetanker 123 ist an dem dritten Bolzen 117 befestigt, so dass der dritte Bolzen 117 in Richtung zu dem ersten Bolzen 113 hin bewegt wird, wenn Strom in die Spule 121 eingespeist wird.
  • Das Bedienelement 125 betreibt die Spule 121.
  • Wenn der Spule 121 Strom zugeführt wird, wird der Magnetanker 123 durch die Magnetkraft der Spule 121 mit der Spule 121 gekoppelt bzw. durch die Magnetkraft der Spule 121 angezogen.
  • Auf diese Weise drückbetätigt der dritte Bolzen 117 den zweiten Bolzen 115 und drückbetätigt der zweite Bolzen 115 den ersten Bolzen 113.
  • Daraus resultierend werden die Verbindungen zwischen den jeweiligen Schlepphebeln 105, 107 und 109 gelöst.
  • D. h., die jeweiligen Schlepphebel 105, 107 und 109 werden separiert und die äußeren Schlepphebel 105 und 109 sowie der innere Schlepphebel 107 können sich einzeln bzw. separat bewegen.
  • Wie in 1 gezeigt, bewegen sich daher, wenn die Variabel-Einrichtung 111 nicht in Betrieb ist, die jeweiligen Schlepphebel 105, 107 und 109 einheitlich bzw. als eine Einheit. Wenn jedoch, wie in 2 gezeigt, die Variabel-Einrichtung 111 in Betrieb ist, bewegen sich die Schlepphebel 105, 107, 109 einzeln bzw. separat.
  • Daher bewegt sich in einem Fall, in dem die Variabel-Einrichtung 111 in Betrieb ist und sich der Nocken 101 dreht, nur der innere Schlepphebel 107 nach unten und die äußeren Schlepphebel 105 und 109 bewegen sich nicht.
  • Infolgedessen wird, wenn die Variabel-Einrichtung 111 in Betrieb ist, das Ventil 100 nicht geöffnet.
  • D. h., wenn die variable Ventilhubvorrichtung bei einem CDA-System verwendet ist, ist gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die Möglichkeit gegeben, dass das Ventil nicht geöffnet wird.
  • Wie im Obigen beschrieben, hat gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die variable Ventilhubvorrichtung einen einfachen Aufbau und kann deren Lebensdauer verlängert werden, da kein Hydraulikdruck verwendet wird.
  • 3 zeigt einen Zustand, in dem gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der Erfindung eine in einem variablen Ventilhub(VVL)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist. 4 zeigt einen Zustand, in dem gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die in einem variablen Ventilhub(VVL)-System verwendete, variable Ventilhubvorrichtung eingeschaltet bzw. in Betrieb ist.
  • Genauer gesagt zeigt 3(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 3(a) und zeigt 4(b) eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 4(a).
  • Bezugnehmend auf 3 und 4 wird nachstehend eine variabel Ventilhubvorrichtung gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Der grundsätzliche Betrieb und der grundsätzliche Aufbau der variablen Ventilhubvorrichtung gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung sind identisch mit jenen der wie in 1 und 2 gezeigten, variablen Ventilhubvorrichtung, die bei dem CDA-System verwendet ist.
  • Bezugnehmend auf 3 sind jedoch gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, wenn die variable Ventilhubvorrichtung zum Regeln eines Öffnungs/Schließ-Betrages des Ventils 100 verwendet wird, zusätzlich ein äußerer Nocken 303 und ein äußeres Nadellager 301 vorgesehen.
  • Der äußere Nocken 303 hat einen kleineren Radius als der Nocken 101 und ist an dem Ventil 100 angeordnet, d. h. an den äußeren Schlepphebeln 105 und 109.
  • Weiter auf 3 bezugnehmend, bewegen sich gemäß der variablen Ventilhubvorrichtung dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, wenn die Variabel-Einrichtung 111 nicht in Betrieb ist, die Schlepphebel 105, 107 und 109 derart, dass die Schlepphebel 105, 107 und 109 jeweils separiert sind.
  • Bezugnehmend auf 4 bewegen sich, wenn die Variabel-Einrichtung 111 in Betrieb ist, die äußeren Schlepphebel 105 und 109 und der innere Schlepphebel 107 einheitlich bzw. als eine Einheit.
  • Daher bewirkt, wenn die Variabel-Einrichtung 111 nicht in Betrieb ist, eine Drehung des Nockens 101 keine Bewegung der äußeren Schlepphebel 105 und 109, sondern die äußeren Schlepphebel 105 und 109 werden durch eine Drehung des äußeren Nockens 303 hoch und runter bewegt.
  • Da der äußere Nocken 303 einen kleineren Radius als der Nocken 101 hat, ist der Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils 100 reduziert.
  • Wie in 4 gezeigt, werden die Schlepphebel 105, 107 und 109 von dem Nocken 101 einheitlich bzw. als eine Einheit bewegt, wenn die Variabel-Einrichtung 111 in Betrieb ist.
  • Daher nimmt der Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils 100 zu.
  • Gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung weist die variable Ventilhubvorrichtung einen vergrößerten Betriebsbereich auf und hat einen einfachen Aufbau, da sie nicht mit Hydraulikdruck betrieben wird.
  • Ferner besteht, da die erfindungsgemäße, variable Ventilhubvorrichtung kein Öl verwendet, nicht die Gefahr, dass sich aufgrund der Veränderung der Charakteristik des Öls das Betriebsverhalten verschlechtert. Außerdem sind, da keine zusätzlichen Sensoren notwendig sind, die Kosten reduziert und kann der Entwicklungszeitraum verkürzt werden.
    • 100
    Ventil
    103
    Nockenwelle
    101
    Nocken
    105, 109
    äußere Schlepphebel
    107
    innerer Schlepphebel
    113
    erster Bolzen
    115
    zweiter Bolzen
    117
    dritter Bolzen
    111
    Variabel-Einrichtung
    150
    Solenoideinrichtung

Claims (4)

  1. Variable Ventilhubvorrichtung, die variabel eine Bewegungsdistanz eines Ventils (100) regelt und die aufweist: einen Nocken (101, 303), der so eingerichtet ist, dass er durch ein Drehen dessen das Ventil (100) öffnet/schließt, eine Nockenwelle (103), die mit dem Nocken (101, 303) verbunden ist, so dass sie den das Ventil (100) öffnenden/schließenden Nocken (101, 303) dreht, wenigstens einen Schlepphebel (105, 107, 109), der selektiv mit einer Endstange (127) verbunden ist, so dass der Schlepphebel (105, 107, 109) korrespondierend zu der Drehung des Nockens (101, 103) das Ventil (100) öffnet/schließt, und eine Variabel-Einrichtung (111), die selektiv den wenigstens einen Schlepphebel (105, 107, 109) mit der Endstange (127) verbindet, so dass das Ventil (100) selektiv geöffnet/geschlossen wird oder ein Öffnungs/Schließ-Betrag des Ventils (100) geregelt wird, wobei der Schlepphebel (105, 107, 109) wenigstens einen äußeren Schlepphebel (105, 109), der fest mit der Endstange (127) verbunden ist, und einen inneren Schlepphebel (107) aufweist, der zwischen den äußeren Schlepphebeln (105, 109) angeordnet ist und der korrespondierend zu einem Betrieb der Variabel-Einrichtung (111) selektiv mit dem äußeren Schlepphebel (105, 109) verbunden ist.
  2. Variable Ventilhubvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Variabel-Einrichtung (111) aufweist: einen ersten Bolzen (113), der an dem äußeren Schlepphebel (109) angeordnet ist, einen zweiten Bolzen (115), der an dem inneren Schlepphebel (107) angeordnet ist, und einen dritten Bolzen (117), der an einem anderen, äußeren Schlepphebel (105) angeordnet ist, wobei der erste Bolzen (113), der zweite Bolzen (115) und der dritte Bolzen (117) so eingerichtet sind, dass sie sich einheitlich bewegen.
  3. Variable Ventilhubvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Variabel-Einrichtung (111) zusätzlich ein Federelement (119), das so angeordnet ist, dass sich der erste Bolzen (113) in Richtung zu dem dritten Bolzen (117) hin bewegt, und eine Solenoideinrichtung (150) aufweist, die so wirkt, dass sich der dritte Bolzen (117) in Richtung zu dem ersten Bolzen (113) hin bewegt.
  4. Variable Ventilhubvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Solenoideinrichtung (150) aufweist: eine Spule (121), die eine Magnetkraft erzeugt, wenn Strom eingespeist wird, einen Anker (123), der an dem dritten Bolzen (117) befestigt ist, so dass sich der dritte Bolzen (117) in Richtung zu dem ersten Bolzen (113) hin bewegt, wenn Strom in die Spule (121) eingespeist wird, und ein Bedienelement (125), das die Spule (121) betreibt.
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