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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil und im Besonderen ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil,
das mehrere in einem Verbrennungsmotor angeordnete Ventile in Gemeinschaft öffnet
und schließt.
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2. Beschreibung des einschlägigen
Stands der Technik
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In
der Beschreibung der
US-Patentschrift 6467441 ist
beispielsweise eine Technik beschrieben, die sich auf ein existierendes
elektromagnetisch angetriebenes Ventil bezieht, genauer gesagt ein elektromagnetisches
Stellglied, das ein Ventil eines Verbrennungsmotors unter Verwendung
einer Kombination aus einer elektromagnetischen Kraft und einer
elastischen Kraft einer Feder betätigt. Das in der Beschreibung
der
US-Patentschrift 6467441 beschriebene
elektromagnetische Stellglied beinhaltet ein Ventil, das einen Schaft
und einen Schwenkarm aufweist. Der Schwenkarm weist einen ersten
Endbereich auf, der durch einen Tragbügel schwenkbar gelagert
wird, und einen zweiten Endbereich, der eine Spitze des Schafts
kontaktiert. Die Elektromagneten beinhalten jeweils einen Kern und
eine um den Kern gewundene Spule und sind über und unter
dem Schwenkarm angeordnet.
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Das
elektromagnetische Stellglied beinhaltet ferner einen Torsionsstab,
der am ersten Endbereich des Schwenkarms befestigt ist und der eine
Kraft auf das Ventil ausübt, um das Ventil zu öffnen,
und eine Spiralfeder, die um den äußeren Umfang
des Schafts angeordnet ist und die auf das Ventil eine Kraft ausübt,
um das Ventil zu schließen. Der Schwenkarm wird aufgrund
der elastischen Kraft des Torsionsstabs und der elastischen Kraft
der Spiralfeder abwechselnd von den Kernen der über und
unter dem Schwenkarm angeordneten Elektromagnete angezogen.
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Das
in der Beschreibung der
US-Patentschrift
6467441 beschriebene elektromagnetisch angetriebene Ventil
wird als elektromagnetisch angetriebenes Ventil mit Schwenkeinrichtung
bezeichnet. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil mit Schwenkeinrichtung
wandelt eine Schwenkbewegung des Schwenkarms in eine lineare Bewegung um
und überträgt die lineare Bewegung an das Ventil. Während
sich der Schwenkarm um den ersten Endbereich bewegt, wird bei dieser
Art von elektromagnetisch angetriebenem Ventil am zweiten Endbereich des
Schwenkarms eine Verschiebung in der Richtung bewirkt, die sich
mit der Richtung schneidet, in der sich das Ventil bewegt. Wenn
in diesem Fall zwischen dem zweiten Endbereich und dem Schaft eine unzureichende
Schmierung vorliegt, erfolgt kein reibungsloser Antrieb des Ventils.
Dies kann zu einem erhöhten Verbrauch an elektrischer Leistung
durch das elektromagnetisch angetriebene Ventil oder einer Kürzung
seiner Nutzungsdauer führen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung schafft ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil, bei
dem der Antrieb des Ventils reibungslos erfolgt.
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil, das beinhaltet: ein erstes Ventil und ein zweites Ventil,
die in einem Verbrennungsmotor angeordnet sind und die nebeneinander
angeordnet sind; eine Scheibe, die unter Verwendung einer angelegten
elektromagnetischen Kraft geschwenkt wird, um das erste Ventil und
das zweite Ventil einer vorbestimmten Richtung hin- und herzubewegen;
und ein Verbindungselement, das das erste Ventil mit dem zweiten
Ventil verbindet. Das Verbindungselement beinhaltet einen Eingabebereich,
in den eine Schwenkbewegung der Scheibe eingegeben wird. Durch die
Schwenkbewegung der Scheibe wird eine relative Verschiebung zwischen dem
Eingabebereich und der Scheibe relativ in einer Richtung bewirkt,
die die vorbestimmte Richtung schneidet. Innerhalb des Verbindungselements
ist eine Ölleitung ausgebildet und ermöglicht
eine Ölzufuhr in den Eingabebereich.
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In
dem so strukturierten elektromagnetisch angetriebenen Ventil kann
das Öl durch die innerhalb des Verbindungselements ausgebildete Ölleitung dem
Eingabebereich zugeführt werden. Somit kann der Eingabebereich,
der relativ zur Scheibe verschoben ist, zuverlässig geschmiert
werden, wodurch das erste Ventil und das zweite Ventil reibungslos
angetrieben werden können.
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In
dem ersten Aspekt der Erfindung kann es sich bei dem Eingabebereich
um ein Lager handeln, das so angeordnet ist, dass es mit der Scheibe
in Kontakt gelangt. In dem so strukturierten elektromagnetisch angetriebenen
Ventil kann das Öl dem Lager durch die Ölleitung
zugeführt werden.
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In
dem ersten Aspekt der Erfindung kann das Verbindungselement einen Ölbadbereich
beinhalten, in dem das Öl, das durch die Ölleitung
zugeführt wird, gespeichert wird und das Lager angeordnet
ist. In dem so strukturierten elektromagnetisch angetriebenen Ventil
kann das Öl dem Lager in zuverlässiger Weise zugeführt
werden.
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In
dem ersten Aspekt der Erfindung kann das Lager einen äußeren
Laufring und mehrere Wälzkörper beinhalten, die
innerhalb des äußeren Laufrings angeordnet sind
und die in Umfangsrichtung des äußeren Laufrings
ausgerichtet sind. Der äußere Laufring kann eine
Außenumfang aufweisen, der mit der Scheibe in Kontakt steht,
einen Innenumfang, der mit den Wälzkörpern in
Kontakt ist, und eine Öffnung, die sich vom Außenumfang
zum Innenumfang erstreckt. In dem so strukturierten elektromagnetisch angetriebenen
Ventil kann das Öl den innerhalb des äußeren Laufrings
angeordneten Wälzkörpern zuverlässiger zugeführt
werden.
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In
dem ersten Aspekt der Erfindung kann das Verbindungselement einen
ersten Einpassbereich und einen zweiten Einpassbereich beinhalten,
in die das erste Ventil und das zweite Ventil jeweils eingepasst
sind. Die Ölleitung kann so ausgebildet sein, dass sie
mit zumindest entweder dem ersten Einpassbereich oder dem zweiten
Einpassbereich in Verbindung steht. In dem so strukturierten elektromagnetisch
angetriebenen Ventil besteht die Möglichkeit, das Öl
zumindest entweder dem ersten Einpassbereich oder dem zweiten Einpassbereich
zuzuführen. Somit kann an zumindest entweder dem ersten Einpassbereich
oder dem zweiten Einpassbereich eine zuverlässige Schmierung
vorgenommen werden, wodurch das erste Ventil und das zweiten Ventil reibungsloser
angetrieben werden können.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß ein
elektromagnetisch angetriebenes Ventil geschaffen werden, bei dem
ein reibungsloserer Antrieb des Ventils erfolgt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
anhand der nachstehenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der identische
oder einander entsprechende Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind, besser verständlich. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht, die einen Benzinmotor darstellt, der mit elektromagnetisch
angetriebenen Ventilen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung versehen ist;
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2 eine
Querschnittansicht, die das elektromagnetisch angetriebene Ventil
gemäß der Ausführungsform der Erfindung
zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht, die die genaue Struktur eines Verbindungselements
in 2 darstellt;
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4 eine
das elektromagnetisch angetriebene Ventil darstellende Querschnittansicht,
die entlang der Linie IV-IV in 3 erstellt
wurde;
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5 eine
Querschnittansicht, die eine Modifizierung eines Nadellagers in 3 darstellt.
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6A bis 6C sind
perspektivische Ansichten, die Formen der Öffnungen darstellen,
die in einem äußeren Laufring des Nadellagers
in 5 ausgebildet sind;
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7 eine
Querschnittansicht, die eine Modifizierung des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils in 2 darstellt; und
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8 eine
Querschnittansicht, die eine weitere Modifizierung des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils in 2 darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es ist zu
beachten, dass identische oder einander entsprechende Bereiche in
der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Ausführungsform der
Erfindung
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1 ist
eine Draufsicht, die einen Benzinmotor zeigt, der mit elektromagnetisch
angetriebenen Ventilen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung versehen ist. Wie in 1 gezeigt
ist, sind die elektromagnetisch angetriebenen Ventile 10 in
einem Benzinmotor 60 angeordnet, bei dem es sich um einen
Verbrennungsmotor handelt. In dem Benzinmotor 60 ist eine
Mehrzahl von Zylindern 200 beinhaltet. Die Zylinder 200 sind
in einer Richtung in vorbestimmten Intervallen ausgerichtet. Bei
dem Benzinmotor 60 handelt es sich um einen mehrzylindrigen
Reihenmotor.
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Bezüglich
der Bauart des Verbrennungsmotors, in dem das elektromagnetisch
angetriebene Ventil 10 angeordnet ist, liegen keine speziellen
Beschränkungen vor. Das elektromagnetisch angetriebene
Ventil 10 kann beispielsweise in einem Dieselmotor angeordnet
sein. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich um einen Einzylindermotor
handeln. Bezüglich der Anordnung der Zylinder 200 liegen
keine speziellen Beschränkungen vor. Das elektromagnetisch
angetriebene Ventil 10 kann beispielsweise in einem V-Motor,
einem Boxermotor oder einem W-Motor angeordnet werden.
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Der
Zylinder des Benzinmotors 60 ist jeweils mit Einlassventilen 14p und 14q und
Auslassventilen 15p und 15q versehen. An jedem
Zylinder sind das Einlassventil 14p und das Einlassventil 14q nebeneinander
angeordnet und das Auslassventil 15p und das Auslassventil 15q nebeneinander
angeordnet. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 nimmt eine
gemeinschaftliche Öffnung oder Schließung des Einlassventils 14p und
des Einlassventils 14q eines jeweiligen Zylinders des Benzinmotors 60 vor.
Desgleichen nimmt das elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 eine
gemeinschaftliche Öffnung oder Schließung des
Auslassventils 15p und des Auslassventils 15q eines
jeweiligen Zylinders des Benzinmotors 60 vor.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 kann so strukturiert
sein, dass es drei oder mehr Einlassventile oder Auslassventile
gemeinschaftlich öffnet oder schließt.
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2 ist
eine Querschnittansicht, die das elektromagnetisch angetriebene
Ventil gemäß der Ausführungsform der
Erfindung zeigt. Nachstehend erfolgt eine Beschreibung des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils 10, das das Einlassventil 14p und das
Einlassventil 14q gemeinschaftlich öffnet oder schließt.
Es ist zu beachten, dass das elektromagnetisch angetriebene Ventil 10,
das das Auslassventil 15p und das Auslassventil 15q gemeinschaftlich öffnet
oder schließt, identisch strukturiert ist.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, handelt es sich
bei dem jeweiligen elektromagnetisch angetriebenen Ventil 10 um
ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil mit einer Schwenkeinrichtung,
das durch eine Kombination aus einer elektromagnetischen Kraft und
einer elastischen Kraft angetrieben wird. Das elektromagnetisch
angetriebene Ventil 10 beinhaltet die Einlassventile 14p und 14q,
eine Scheibe 21, die um eine Mittelachse 25 geschwenkt wird,
bei der es sich um eine virtuell vorgestellte Achse handelt, und
Elektromagneten 51m und 51n, die auf die Scheibe 21 eine
elektromagnetische Kraft ausüben.
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Das
Einlassventil 14p und das Einlassventil 14q beinhalten
einen Schaft 11p bzw. einen Schaft 11q. Der Schaft 11p und
der Schaft 11q erstrecken sich parallel zueinander. Das
Einlassventil 14p und das Einlassventil 14q bewegen
sich gemäß der Schwenkbewegung der Scheibe 21 in
der Richtung auf- und ab, in der sich die Schäfte 11p und 11q erstrecken
(der durch Pfeile 101 angezeigten Richtung).
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Die
Einlassventile 14p und 14q sind in einem Zylinderkopf 18 angeordnet.
Innerhalb des Zylinderkopfs 18 sind Einlasskanäle 16 ausgebildet.
An Positionen, an denen die Einlasskanäle 16 mit
einem Verbrennungsraum 17 in Verbindung stehen, sind Ventilsitze 19 angeordnet.
Das Einlassventil 14p und das Einlassventil 14q beinhalten
glockenförmige Bereiche 12, die an den Spitzen
des Schafts 11p und des Schafts 11q befestigt
sind. Entsprechend der Auf- und Abbewegung der Einlassventile 14p und 14q kontaktieren
die glockenförmigen Bereiche 12 die Ventilsitze 19 oder
entfernen sich von den Ventilsitzen 19, wodurch sich die
Einlasskanäle 16 öffnen oder schließen.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 beinhaltet ein
Verbindungselement 50. Das Verbindungselement 50 verbindet
das Einlassventil 14p und das Einlassventil 14q miteinander
und überträgt die durch die elektromagnetische
Kraft erzeugte Schwenkbewegung an die Einlassventile 14p und 14q.
Das Verbindungselement 50 verbindet die Einlassventile 14p und 14q mit
der Scheibe 21.
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In
der Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungselement 50 aus
einer Ventilplatte 31 und einem dazwischen befindlichen
Schaft 32 gebildet. Die Ventil platte 31 und der
dazwischen befindliche Schaft 32 sind miteinander verbunden.
Die Ventilplatte 31 erstreckt sich vom Einlassventil 14p zum
Einlassventil 14q. Die Ventilplatte 31 verbindet
das Einlassventil 14q und das Einlassventil 14q miteinander. Der
dazwischen befindliche Schaft 32 verbindet die Platte 21 und
die Ventilplatte 31 miteinander. Der dazwischen befindliche
Schaft 32 beinhaltet einen Eingabebereich 32c,
an den die Schwenkbewegung der Platte 21 übertragen
wird. Die durch die elektromagnetische Kraft erzeugte Antriebskraft
wird von der Scheibe 21 durch den dazwischen befindlichen Schaft 32 an
die Ventilplatte 31 übertragen
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Die
Ventilplatte 31 und der dazwischen befindliche Schaft 32 des
Verbindungselements 50 müssen keine separat ausgeführten
Elemente sein. Die Ventilplatte 31 und der dazwischen befindliche Schaft 32 können
einstückig ausgebildet sein.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 beinhaltet Führungselemente 41,
die die Schäfte 11p und 11q führen,
so dass die Schäfte 11p und 11q in ihrer
axialen Richtung gleiten. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 beinhaltet
ein Führungselement 42, das das Verbindungselement 50 führt,
so dass das Verbindungselement 50 in seiner axialen Richtung
gleitet. Das Führungselement 41 führt
den dazwischen befindlichen Schaft 32 des Verbindungselements 50.
Die Führungselemente 41 und das Führungselement 42 sind
aus Metall gefertigt, beispielsweise rostfreiem Stahl, so dass diese
Führungselemente den bei hohen Geschwindigkeiten entlang
den Schäften erfolgenden Gleitbewegungen standhalten können.
Mit dieser Struktur bewegt sich das Verbindungselement 50 zusammen
mit den Einlassventilen 14p und 14q in der durch
die Pfeile 101 angezeigten Richtung hin- und her.
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Untere
Federn 43, die als erste Federelemente dienen, werden an
den Umfängen der Schäfte 11p und 11q durch
untere Sicherungselemente 44 gelagert, die in Form einer
Krempe ausgeführt sind. Die unteren Federn 43 sind
aus Schraubenfedern gebildet. Die unteren Federn 43 üben
elastische Kräfte aus, um die Schäfte 11p und 11q relativ
zu den Einlassventilen 14p und 14q in Aufwärtsrichtung
zu bewegen.
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An
der oberen Fläche des Zylinderkopfs 18 ist eine
Lagerungsbasis 48 befestigt. Die Lagerungsbasis 48 lagert
die Elektromagneten 51m und 51n. Der Elektromagnet 51m ist über
der Scheibe 21 angeordnet, und der Elektromagnet 51n ist
unterhalb der Scheibe 21 angeordnet.
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Der
Elektromagnet 51m und der Elektromagnet 51n weisen
eine identische Form auf. Eine Beschreibung der Form des Elektromagneten 51n erfolgt
nachstehend. Der Elektromagnet 51n beinhaltet eine Spule 53 und
einen Kern 52. Die Spule 53 ist um den Kern 52 gewickelt.
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Der
Kern 52 besteht aus einem magnetischen Material. In der
ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Kern 52 aus
mehreren übereinander gestapelten elektromagnetischen Stahlplatten
gebildet. Der Kern 52 kann aus einem anderen magnetischen
Material als den elektromagnetischen Stahlplatten gebildet sein,
beispielsweise aus einem aus Magnetpulver bestehenden Grünling.
Die Spule 53 des Elektromagneten 51m und die Spule 53 des Elektromagneten 51n können
aus einem einzelnen Endlos-Spulendraht oder aus separaten Spulendrähten
bestehen.
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Die
Scheibe 21 wird durch die Lagerungsbasis 48 gelagert.
Die Scheibe 21 besteht aus einem magnetischen Material.
Die Scheibe 21 ist aus einem soliden Material gebildet,
um dauerhaft eine ausreichende Festigkeit aufweisen zu können.
Die Scheibe 21 beinhaltet einen Lagerungsbereich 23 und
einen Verbindungsbereich 22. Die Mittelachse 25 ist
im Lagerungsbereich 23 definiert. Die Scheibe 21 erstreckt sich
vom Lagerungsbereich 23 zum Verbindungsbereich 22 in
der Richtung, die den dazwischen befindlichen Schaft 32 schneidet.
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Im
Lagerungsbereich 23 ist eine Durchgangsöffnung 24 gebildet.
Ein Torsionsstab 30, der als ein zweites Federelement dient,
ist durch Presspassung in die Durchgangsöffnung 24 eingepasst. Der
Torsionsstab 30 erstreckt sich in der axialen Richtung
der Mittelachse 25. Der Lagerungsbereich 23 wird über
den Torsionsstab 30 durch die Lagerungsbasis 48 drehbar
gelagert.
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Der
Torsionsstab 30 übt eine elastische Kraft aus,
um zu bewirken, dass die Scheibe 21 gegen den Uhrzeigersinn
um die Mittelachse 25 relativ zur Scheibe 21 geschwenkt
wird. Das heißt, dass der Torsionsstab 30 über
die Ventilplatte 31 eine elastische Kraft zum Bewegen der
Schäfte 11p und 11q in Abwärtsrichtung
relativ zu den Einlassventilen 14p und 14q ausübt.
Wenn keine elektromagnetische Kraft auf die Scheibe 21 ausgeübt
wird, wird die Scheibe 21 aufgrund der elastischen Kräfte
der unteren Federn 43 und des Torsionsstabs 30 am
mittleren Bereich zwischen der Ventilöffnungsposition und
der Ventilschließungsposition gehalten. Der Kontakt zwischen
dem Eingabebereich 32c und dem Verbindungsbereich 22 wird
durch die elastischen Kräfte der unteren Federn 43 und
den Torsionsstab 30 aufrechterhalten.
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Wenn
der Spule 53 des Elektromagneten 51m ein elektrischer
Strom zugeführt wird, entsteht eine Magnetflussströmung
bzw. ein Magnetfluss, der sich durch den Kern 52 des Elektromagneten 51m und
die Scheibe 21 bewegt. Der Elektromagnet 51m erzeugt
somit eine elektromagnetische Kraft, die die Scheibe 21 an
den Elektromagneten 51m zieht. Wenn der Spule 53 des
Elektromagneten 51n ein elektrischer Strom zugeführt
wird, entsteht ein Magnetfluss, der sich durch den Kern 52 des
Elektromagneten 51n und die Scheibe 21 bewegt.
Der Elektromagnet 51n erzeugt somit eine elektromagnetische Kraft,
die die Scheibe 21 an den Elektromagneten 51n zieht.
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Die
Scheibe 21 wird durch die durch den Elektromagneten 51m erzeugte
elektromagnetische Kraft und die elastische Kraft der unteren Feder 43 und
die durch den Elektromagneten 51n erzeugte elektromagnetische
Kraft und die elastische Kraft des Torsionsstabs 30 abwechselnd
vom Elektromagneten 51m und dem Elektromagneten 51n angezogen. Folglich
wird die Scheibe 21 um die Mittelachse 25 geschwenkt.
Wenn die Scheibe 21 vom Elektromagneten 51m angezogen
wird, bewegen sich die Schäfte 11p und 11q aufwärts,
und die Einlassventile 14p und 14q werden in die
Ventilschließungspositionen versetzt. Wenn die Scheibe 21 vom
Elektromagneten 51n angezogen wird, bewegen sich die Schäfte 11p und 11q abwärts,
und die Einlassventile 14p und 14q werden in die
Ventilöffnungspositionen versetzt.
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3 ist
eine Querschnittansicht, die die genaue Struktur des Verbindungselements
in 2 zeigt. Wie in den 2 und 3 gezeigt
ist, ist in dem elektromagnetisch angetriebenen Ventil 10 gemäß der
Ausführungsform der Erfindung ein Nadellager 81 am
Eingabebereich 32c angeordnet. Das Nadellager 81 ist
an der Spitze des dazwischen befindlichen Schafts 32 angeordnet.
Das Nadellager 81 ist mit dem Verbindungsbereich 22 in
Kontakt.
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Wenn
die Scheibe 21 um den Lagerungsbereich 23 geschwenkt
wird, schwenkt der Verbindungsbereich 22 um die Mittelachse 25,
während der gleichzeitig eine bogenförmige Spur
beschreibt. Insbesondere wenn die Scheibe 21 aus der Position,
wo die Scheibe 21 eine vollständige Schwenkbewegung ausführt,
so dass das Ventil geschlossen wird, in Richtung der mittleren Position
herausgeschwenkt wird, bewegt sich der Verbindungsbereich 22 nach unten,
während er sich in die Richtung bewegt, in der sich der
Verbindungsbereich 22 von oben betrachtet von der Mittelachse 25 wegbewegt.
Wenn die Scheibe 21 die mittlere Position überschreitet
und zu der Position geschwenkt wird, an der die Scheibe eine vollständige
Schwenkbewegung ausgeführt hat, so dass das Ventil offen
ist, bewegt sich der Verbindungsbereich 22 nach unten,
während er sich in die Richtung bewegt, in der sich der
Verbindungsbereich 22 von oben betrachtet der mittleren
Achse 25 nähert. Während es durch das
Führungselement 42 gelagert wird, bewegt sich
das Verbindungselement 50 zusammen mit den Einlassventilen 14p und 14q in der
Richtung hin –und her, die durch die Pfeile 101 angezeigt
wird.
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Daher
bewirkt die Schwenkbewegung der Scheibe 21 eine Verschiebung
zwischen der Scheibe 21 und dem Verbindungselement 50 in
der Richtung, die die Richtung schneidet, in der sich die Einlassventile 14p und 14q auf-
und abbewegen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform
dreht sich das Nadellager 81 in der Vorwärtsrichtung
und der Rückwärtsrichtung, während es
mit der Scheibe 21 in Kontakt gelangt, wodurch die relative
Verschiebung aufgehoben wird.
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Das
Verbindungselement 50 weist eine Ölleitung 66 auf.
Die Ölleitung 66 ist innerhalb des Verbindungselements 50 ausgebildet
und öffnet sich in der Nähe des Na dellagers 81.
Das Öl strömt durch die Ölleitung 66 und
wird dem Nadellager 81 zugeführt.
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Das
Verbindungselement 50 beinhaltet einen pfannenförmigen Ölbadbereich 61.
Das Nadellager 81 ist in dem Ölbadbereich 61 angeordnet.
Die Ölleitung 66 führt zum Ölbadbereich 61.
Das durch die Ölleitung 66 zugeführte Öl
wird im Ölbadbereich 61 gespeichert. Das Nadellager 81 wird
teilweise in das Öl eingetaucht, das in dem Ölbadbereich 61 gespeichert
ist. Das in dem Ölbadbereich 61 gespeicherte Öl
steigt durch die Drehung des Nadellagers 81 auf und wird
dem Bereich zugeführt, an dem das Nadellager 81 und
die Scheibe 21 einander kontaktieren. Auf diese Weise kann
das Nadellager 81 zuverlässige geschmiert und
gekühlt werden.
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4 ist
eine das elektromagnetisch angetriebene Ventil darstellende Querschnittansicht,
die entlang der Linie IV-IV in 3 erstellt
wurde. Wie in 4 gezeigt ist, weist das elektromagnetisch
angetriebene Ventil 10 ein die Ölleitung ausbildendes
Element 71 auf. Das die Ölleitung ausbildende
Element 71 ist an der oberen Fläche des Zylinderkopfs 18 angeordnet.
Das die Ölleitung ausbildende Element 71 bildet
eine Öleinführkammer 73 aus, durch die
ein Öl in die Ölleitung 66 eingeführt
wird. Das Motoröl innerhalb des Zylinderkopfs 18 wird
in die Ölleitung 66 durch die Öleinführkammer 73 eingeführt.
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Die
Ventilplatte 31 pass sich gleitend in die Öleinführkammer 73 ein.
Die Ventilplatte 31 bewegt sich zusammen mit den Einlassventilen 14p und 14q hin-
und her, während sie sich gleichzeitig in der Öleinführkammer 73 bewegt.
Eine Runddichtring 72, der als ein Dichtungselement dient,
ist zwischen der Ventilplatte 31 und der Innenwand der Öleinführkammer 73 angeordnet.
Bei dieser Struktur besteht die Möglichkeit, der Ölleitung 66 das Öl
zuzuführen, während ein Austreten von Öl
aus der Öleinführkammer 73 verhindert
wird.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet die
Ventilplatte 31 einen Einpassbereich 34, der als
ein erster Einpassbereich dient, und einen Einpassbereich 35,
der als ein zweiter Einpassbereich dient. Das Einlassventil 14p und
das Einlassventil 14q sind jeweils in den Einpassbereich 34 und
den Einpassbereich 35 eingepasst. Eine Öffnung 36 und eine Öffnung 37 sind
jeweils in dem Einpassbereich 34 und dem Einpassbereich 35 ausgebildet.
Der Schaft 11p des Einlassventils 14p und der
Schaft 11q des Einlassventils 14q sind jeweils
in die Öffnung 36 und die Öffnung 37 eingepasst.
Der Einpassbereich 34 und der Einpassbereich 35 sind
derart ausgebildet, dass zwischen der Innenwand der Öffnung 36 und
dem Schaft 11p und zwischen der Innenwand der Öffnung 37 und
dem Schaft 11q Zwischenräume ausgebildet sind.
Die Ölleitung 66 ist so ausgebildet, dass der
Einpassbereich 34 und der Einpassbereich 35 miteinander
in Verbindung stehen.
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In
der Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand zwischen
der Öffnung 36 und der Öffnung 37 basierend
auf dem Abstand zwischen dem Einlassventil 14p und dem
Einlassventil 14q bestimmt. Es gestaltet sich jedoch aufgrund
der unterschiedlichen Verarbeitungsgenauigkeit der Bauteile und
der Fertigungsfehler als schwierig, den Abstand zwischen den Öffnungen 36 und 37 exakt
an den Abstand zwischen den Einlassventilen 14p und 14q anzupassen.
Daher werden zwischen der Innenwand der Öffnung 36 und
dem Schaft 11p und zwischen der Innenwand der Öffnung 37 und
dem Schaft 11q Zwischenräume ausgebildet. In diesem
Fall kommt es entsprechend der Hin- und Herbewegung des Einlassventils 14p und
des Einlassventils 14q zu einer Reibung zwischen der Innenwand
der Öffnung 36 und dem Schaft 11p und
zwischen der Innenwand der Öffnung 37 und dem
Schaft 11q, was zur Entstehung von Metallpulver führen
kann. Wird jedoch den Einpassbereichen 34 und 35 durch
die Ölleitung 66 Öl zugeführt,
können die Einpassbereiche angemessen geschmiert werden.
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In
der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind
in dem Einpassbereich 34 und dem Einpassbereich 35 Zwischenräume
ausgebildet. Alternativ dazu kann ein Zwischenraum entweder in dem
Einpassbereich 34 oder dem Einpassbereich 35 ausgebildet sein.
In diesem Fall ist die Ölleitung 66 so ausgebildet,
dass sie nur zu dem Einpassbereich führt, in dem ein Zwischenraum
ausgebildet ist. Die Einpassbereiche 34 und 35 sind
nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt. Es können
beispielsweise Wellenbereiche an der Ventilplatte 31 angebracht
sein, und die Wellenbereiche können in Öffnungen
eingepasst sein, die in den Schäften 11p und 11q ausgebildet sind.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 beinhaltet gemäß der
Ausführungsform der Erfindung: das Einlassventil 14p und
das Einlassventil 14q, die in dem Benzinmotor 60,
bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor handelt, angeordnet sind und
die nebeneinander angeordnet sind und die jeweils als das erste
Ventil und das zweite Ventil dienen; die Scheibe 21, die
unter Verwendung einer zugeführten elektromagnetischen
Kraft geschwenkt wird und die das Einlassventil 14p und
das Einlassventil 14q in der vorbestimmten Richtung (der
durch die Pfeile 101 angezeigten Richtung) hin- und herbewegt;
und das Verbindungselement 50, das das Einlassventil 14p mit
dem Einlassventil 14q verbindet. Das Verbindungselement 50 beinhaltet
das Nadellager 81, das als der Eingabebereich dient, in
den die Schwenkbewegung der Scheibe 21 eingegeben wird. Die
Schwenkbewegung der Scheibe 21 bewirkt eine Verschiebung
zwischen dem Nadellager 81 und der Scheibe 21 in
der Richtung, die die vorbestimmte Richtung schneidet. Die Ölleitung 66 ist
in dem Verbindungselement 50 ausgebildet und führt
dem Nadellager 81 Öl zu.
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In
dem so strukturierten elektromagnetisch angetriebenen Ventil 10 gemäß der
Ausführungsform der Erfindung wird das Nadellager 81 zuverlässig
mit dem durch die Ölleitung 66 zugeführten Öl
geschmiert. Dadurch wird die Reibung im Nadellager 81 reduziert,
wodurch die reibungslose Hin- und Herbewegung der Einlassventile 14p und 14q ermöglicht wird.
Somit kann die Menge an elektrischer Leistung, die durch das elektromagnetisch
angetriebene Ventil 10 verbraucht wird, reduziert und seine
Nutzungsdauer verlängert werden.
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Ein
Beispiel für das Verfahren zum Zuführen des Öls
zum Nadellager 81 ist die Ausbildung der Ölleitung
innerhalb der Scheibe 21. Wie jedoch vorstehend beschrieben
wurde, entsteht in der Scheibe 21 ein Magnetfluss, wenn
die Einlassventile 14p und 14q angetrieben werden.
Daher wird der Magnetfluss durch die Ausbildung der Ölleitung
in der Scheibe 21 unterbrochen. Folglich können
dadurch die magnetischen Eigenschaften der Scheibe 21 beeinträchtigt werden.
Darüber hinaus kontaktiert die Scheibe 21 immer
wieder die Kerne 52 der Elektromagneten 51m und 51n.
Es ist daher von dem Standpunkt aus betrachtet, eine ausreichende
Festigkeit sicherstellen zu wollen, nicht zu be vorzugen, die Ölleitung
in der Scheibe 21 auszubilden. Demgegenüber wird
die Ölleitung 66 gemäß der Ausführungsform
der Erfindung im Verbindungselement 60 ausgebildet. Somit kann
eine Verringerung der magnetischen Eigenschaften und der Festigkeit
der Scheibe 21 verhindert werden.
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Modifizierung der Ausführungsform
der Erfindung
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung der verschiedenen Modifizierungen des
elektrisch angetriebenen Ventils 10 gemäß der
Ausführungsform der Erfindung. Von einer Beschreibung der
Struktur, die die Modifizierungen und die Ausführungsform
gemein haben, wird nachstehend abgesehen.
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5 ist
eine Querschnittansicht, die eine Modifizierung des Nadellagers
in 3 darstellt. 5 zeigt
den Querschnitt, der senkrecht zu dem Querschnitt verläuft,
der in 3 gezeigt ist. Wie in 5 gezeigt
ist, beinhaltet das Nadellager 81 einen äußeren
Laufring 82, einen inneren Laufring 83 und mehrere
Nadelstifte 84, die mehrere Wälzkörper
darstellen. Der innere Laufring 83 wird durch den dazwischen
befindliche Schaft 32 gelagert. Die mehreren Nadelstifte 84 sind
zwischen dem äußeren Laufring 82 und
dem inneren Laufring 83 angeordnet und in Umfangsrichtung
dieser Laufringe ausgerichtet. Der äußere Laufring 82 weist
einen äußeren Umfang 82a auf, der die
Scheibe 21 kontaktiert, und einen inneren Umfang 82b,
der die Nadelstifte 84 kontaktiert. Eine Öffnung 86,
die sich von dem äußeren Umfang 82a zum
inneren Umfang 82b erstreckt, ist im äußeren Laufring 82 ausgebildet.
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6A bis 6C sind
perspektivische Ansichten, auf denen Formen der Öffnungen
dargestellt sind, die in dem äußeren Laufring
des Nadellagers in 5 ausgebildet sind. Wie in 6A gezeigt
ist, können mehrere Öffnungen 86 in einer
solchen Weisen ausgebildet werden, dass die Öffnungen 86 auf dem äußeren
Umfang 82a und auf dem inneren Umfang 82b voneinander
beabstandet sind. Wie in 6B gezeigt
ist, können mehrere längliche Öffnungen 86 derart
ausgebildet werden, dass die länglichen Öffnungen 86 auf
dem äußeren Umfang 82a und auf dem inneren
Umfang 82b voneinander beabstandet sind. Wie in 6C gezeigt
ist, kann die fugenförmige Öffnung 86,
die sich durchgehend in Umfangsrichtung der Umfänge erstreckt,
derart ausgebildet sein, dass die Öffnung 86 den äußeren
Laufring 82 in zwei Bereiche aufteilt.
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Bei
der Struktur, bei der zumindest eine Öffnung 86 ausgebildet
ist, die sich durch den äußeren Laufring 82 erstreckt,
kann das Öl den Nadelstiften 84 zuverlässig
zugeführt werden. Somit besteht die Möglichkeit,
das Nadellager 81 zuverlässige schmieren zu können.
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7 ist
eine Querschnittansicht, die eine Modifizierung des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils in 2 darstellt. Wie in 7 gezeigt
ist, ist das Nadellagers 81, das als der Eingabebereich 32c dient,
in dieser Modifizierung nicht vorgesehen, und der Eingabebereich 32c kontaktiert
dabei die Scheibe 21. Bei dem Eingabebereich 32c handelt
es sich um den oberen Bereich des dazwischen befindlichen Schafts 32.
Die Ölleitung 66 ist innerhalb des Verbindungselements 50 ausgebildet
und öffnet sich am Eingabebereich 32c. Wenn die
Einlassventile 14p und 14q angetrieben werden,
gleitet der Eingabebereich 32c am Verbindungsbereich 22 der
Scheibe 21. Die Struktur des Eingabebereichs 32c ist
nicht auf die vorstehend beschriebenen Strukturen beschränkt. Zum
Beispiel kann ein separates Element, das aus einem Material mit
einer hohen Abriebfestigkeit gefertigt ist, als der Eingabebereich 32 verwendet
werden, der an der Oberseite des dazwischen befindlichen Schafts 32 befestigt
ist.
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8 ist
eine Querschnittansicht, die eine weitere Modifizierung des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils in 2 darstellt. Wie in 8 gezeigt
ist, sind in 2 anstelle der Scheibe 21 eine obere
Scheibe 21x und eine untere Scheibe 21y angeordnet,
und anstelle der Elektromagneten 51m und 51n ist
in 2 ein Elektromagnet 51 angeordnet.
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Die
obere Scheibe 21x und die untere Scheibe 21y sind
mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet. Der Lagerungsbereich 23 der oberen
Scheibe 21x und der Lagerungsbereich 23 der unteren
Scheibe 21y weisen jeweils eine mittlere Achse 25x und
eine mittlere Achse 25y auf. Die obere Scheibe 21x und
die untere Scheibe 21y sind jeweils um die mittlere Achse 25x und
die mittlere Achse 25y schwenkbar. Der Elektromagnet 51 ist
zwischen der oberen Scheibe 21x und der unteren Scheibe 21y angeordnet.
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Die
Verbindungsbereiche 22 der oberen Scheibe 21x und
der unteren Scheibe 21y beinhalten einen Stift 91.
In dem dazwischen befindlichen Schaft 32 sind längliche Öffnungen 92 ausgebildet
und dienen als Eingabebereiche. Wenn die Stifte 91 in die länglichen Öffnungen 92 eingepasst
werden, sind die obere Scheibe 21x und die untere Scheibe 21y mit dem
dazwischen befindlichen Schaft 32 verbunden. Wenn die Einlassventile 14p und 14q angetrieben werden,
bewegen sich die Stifte 91 innerhalb der länglichen Öffnungen 92 in
der Längsrichtung der länglichen Öffnungen 92 hin-
und her. Somit kann eine relative Verschiebung zwischen der oberen Scheibe 21x/unteren
Scheibe 21y und dem Verbindungselement 50 in der
Richtung, die die Richtung schneidet, in der sich die Einlassventile 14p und 14q hin-
und herbewegen, aufgehoben werden.
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Die Ölleitung 66 ist
innerhalb des Verbindungselements 50 so ausgebildet, dass
sie sich an den inneren Wänden der länglichen Öffnungen 92 öffnet.
Mit dieser Struktur kann durch die Ölleitung 66 das Öl
den Bereichen zuverlässig zugeführt werden, an
denen die Innenwände der länglichen Öffnungen 92 und
die Stifte 91 aneinander gleitend berühren.
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Das
so strukturierte elektromagnetisch angetriebene Ventil erzeugt weitgehend
die gleichen vorteilhaften Effekte wie in der Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Ausführungsform der Erfindung, die in der Beschreibung
offenbart worden ist, ist in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend
und nicht einschränkend zu betrachten. Der technische Schutzbereich der
Erfindung ist durch die Ansprüche definiert, und alle Veränderungen,
die unter den Bedeutungsumfang und Entsprechungsbereich der Ansprüche
fallen, sind somit darin umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6467441 [0002, 0002, 0005]
- - JP 2007-23889 [0004, 0004]
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- - DE 10025491 A [0004]
- - US 7088209 [0004]
- - US 6571823 [0004]
- - US 6481396 [0004]