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Querverweis auf verbundene
Anmeldung
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Die
vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung 10-2008-0115627 ,
die am 20. November 2008 eingereicht wurde, von der der gesamte
Inhalt hierin für alle Zwecke durch Bezugnahme eingebunden
wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine stufenlos veränderbare
Ventilhubvorrichtung bzw. eine kontinuierlich veränderbare
Ventilhubvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine stufenlos veränderbare Ventilhubvorrichtung, die in Antwort
auf einen Betriebszustand eines Motors einen Ventilhub bzw. eine
Ventilhubmenge bzw. eine Ventilhubgröße einstellen
kann.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
Verbrennungsmotor erzeugt durch Verbrennen von Kraftstoff in einer
Brennkammer in einem Luftmedium, das in die Kammer gesaugt wird, Energie.
Einlassventile werden durch eine Nockenwelle betätigt,
um Luft zuzuführen, und die Luft wird in die Brennkammer
gesaugt, während die Einlassventile offen sind. Zusätzlich
werden Abgasventile bzw. Auslassventile durch die Nockenwelle betätigt, und
das Verbrennungsgas bzw. Abgas strömt aus der Brennkammer,
während die Auslassventile offen sind.
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Ein
optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt
von der Drehzahl des Motors ab. Das heißt, dass die optimale Öffnungs-/Schließsteuerung
bzw. das optimale Öffnungs-/Schließzeitintervall
bzw. der optimale Öffnungs-/Schließtakt der Ventile
oder ein optimaler Hub von der Motordrehzahl abhängt. Um
einen derartigen optimalen Ventilbetrieb zu erzeugen, der von der
Motordrehzahl abhängt, wurde eine veränderbare
Ventilhub(VVL, ab geleitet vom englischsprachigen ”variable
valve lift”)-Vorrichtung erforscht, die variable bzw. veränderbare
Ventilhübe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl
zu ermöglicht. Für eine derartige VVL-Vorrichtung
wurde vorgeschlagen, dass der Energieverlust beim Antreiben der
Ventile, die das Drehmoment der Nockenwelle nutzen, minimiert wird.
Zusätzlich wurde vorgeschlagen, dass die VVL-Vorrichtung
derart symmetrisch gestaltet ist, dass sie in beiden Reihen eines
V-Motors symmetrisch eingebaut werden kann.
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Die
Information, die in diesem ”Hintergrund der Erfindung”-Kapitel
offenbart ist, dient nur zur Verbesserung des Verständnisses
des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und soll nicht als ein
Eingeständnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden
werden, dass diese Information Stand der Technik bildet, der dem
Fachmann bereits bekannt ist.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Verschiedene
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine kontinuierlich
verstellbare Ventilhubvorrichtung bzw. eine stufenlos verstellbare(CVVL,
abgeleitet vom englischsprachigen continuous variable valve lift)-Vorrichtung
(kurz: stufenlos verstellbare Ventilhubvorrichtung) vorzusehen,
die verschiedene Vorteile, wie minimierte Reibung und Energieverlust
ohne Federn, Rollen usw. hat und verbesserte Steuerbarkeit sowie
verbesserte Leichtigkeit der Montage.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine stufenlos veränderbare
bzw. verstellbare bzw. steuerbare Ventilhubvorrichtung (kurz: stufenlos
veränderbare Ventilhubvorrichtung) eine Eingangseinheit,
ein Steuerglied, das an einer Steuerwelle befestigt ist, einen Antriebsnocken,
der einen Kontaktbereicht umfasst und schwenkbar an der Steuerwelle
gekoppelt ist, eine Ventilöffnungseinheit, die den Kontaktbereich
kontaktiert und in Übereinstimmung mit dem Schwenken des
Antriebsnocken geöffnet und geschlossen wird, umfassen,
wobei das Steuerglied, die Eingangseinheit und der Ant riebsnocken
durch eine Verbindungseinheit verbunden sind, und wobei Kontaktpositionen
der Ventilöffnungseinheit mit dem Kontaktbereicht entsprechend
dem relativen Drehwinkel des Steuerglieds um die Steuerwelle veränderlich
bzw. veränderbar sind.
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Die
Eingangseinheit kann eine Nockenwelle und einen Eingangsnocken,
der exzentrisch an bzw. zu der Nockenwelle angeordnet ist, umfassen,
wobei die Verbindungseinheit ein erstes Verbindungsglied, das den
Eingangsnocken und das Steuerglied verbindet, ein zweites Verbindungsglied,
das den Eingangsnocken und den Antriebsnocken umfasst, umfasst.
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Der
Kontaktbereich kann einen Nullhubbereich bzw. Nullauftriebsbereich
(kurz: Nullhubbereich) umfassen, wobei die Kontur bzw. der Abstand bzw.
die Umrisslinie bzw. Durchmesser (kurz: Kontur) davon konstant von
der Mitte bzw. zentralen Achse der Steuerwelle (kurz: Mitte) ist,
sowie einen Hubbereich, wobei eine Kontur bzw. der Abstand bzw.
die Umrisslinie bzw. der Durchmesser (kurz: Kontur) davon allmählich
länger bzw. dicker weg von der Mitte bzw. Zentralen Achse
der Steuerwelle wird.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die stufenlos verstellbare Ventilhubvorrichtung
eine Nockenwelle, einen Eingangsnocken, der exzentrisch mit der
Nockenwelle gekoppelt ist, eine Steuerwelle, die zur Nockenwelle parallel
ist, einen Antriebsnocken, der schwenkbar mit der Steuerwelle gekoppelt
ist, und eine Ventilöffnungseinheit, die entsprechend dem
Verschwenken des Antriebsnockens geöffnet bzw. geschlossen wird,
umfassen, wobei ein Ventilhub entsprechend eines relativen Schwenkwinkels
des Antriebsnockens um die Steuerwelle veränderlich bzw.
veränderbar ist.
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Die
stufenlos verstellbare Ventilhubvorrichtung kann ferner ein Steuerglied,
das an bzw. auf der Steuerwelle befestigt ist, und eine Verbindungseinheit,
die das Steuerglied, die den Eingangsnocken und den Antriebsnocken
verbindet, umfassen, wobei die Verbin dungseinheit ein erstes Verbindungsglied, das
den Eingangsnocken und das Steuerglied verbindet, und ein zweites
Verbindungsglied, das den Eingangsnocken und den Antriebsnocken
verbindet, umfasst.
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Die
stufenlos veränderbare Ventilhubvorrichtung kann ferner
einen Kontaktbereich umfassen, der an dem Antriebsnocken gebildet
ist, wobei die Ventilöffnungseinheit den Kontaktbereich
kontaktiert, wobei der Kontaktbereich einen Nullhubbereich, in dem eine
Kontur davon von der Mitte der Steuerwelle konstant ist, und einen
Hubbereich, in dem eine Kontur davon allmählich dicker
weg von der Mitte der Steuerwelle wird, umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die stufenlos veränderbare Ventilhubvorrichtung
eine Nockenwelle, einen Eingangsnocken, der exzentrisch mit der
Nockenwelle gekoppelt ist, eine Steuerwelle, die mit einem Aktuator
gekoppelt ist, um einen Rotationswinkel der Steuerwelle zu steuern,
ein Steuerglied, das an bzw. auf der Steuerwelle befestigt ist,
einen Antriebsnocken, der schwenkbar an bzw. auf der Steuerwelle
gekoppelt ist und einen Kontaktbereich aufweist, ein erstes Verbindungsglied,
das den Eingangsnocken und das Steuerglied verbindet, ein zweites
Verbindungsglied, das den Eingangsnocken und den Antriebsnocken verbindet,
und eine Ventilöffnungseinheit, die ausgestaltet ist, um
den Kontaktbereich des Antriebsnockens derart zu kontaktieren, dass
die Ventilöffnungseinheit in Übereinstimmung mit
dem Schwenken des Antriebsnockens geöffnet oder geschlossen ist
bzw. wird, umfassen, wobei ein Ventilhub der Ventilöffnungseinheit
entsprechend dem Drehwinkel der Steuerwelle veränderlich
bzw. veränderbar ist.
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Der
Kontaktbereich kann einen Nullhubbereich umfassen, wobei eine Kontur
davon von der Mitte der Steuerwelle konstant ist, und eine Hubbereich,
wobei eine Kontur davon allmählich weg von der Mitte der
Steuerwelle dicker wird.
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Die
Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere
Merkmale und Vorteile, was ersichtlich wird von detaillierter dargestellt ist
anhand der beigefügten Figuren, die hierin eingebunden
werden, und der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung,
was zusammen dazu dient, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung
zu erklären.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer veränderbaren Ventilhubvorrichtung
gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
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2 ist
eine Zeichnung, die den Betrieb im Modus mit hohem bzw. großem
Hub einer stufenlos veränderbaren Ventilhubvorrichtung
gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Ausführungsform zeigt.
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3 ist
eine Zeichnung, die den Betrieb im Modus mit niedrigem bzw. geringem
Hub einer veränderbaren Ventilhubvorrichtung gemäß einer
beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt.
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4 ist
eine Zeichnung, die ein Ventilhubprofil einer stufenlos veränderbaren
Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften
erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
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Es
sollte verstanden werden, dass die beigefügten Figuren
nicht notwendiger Weise maßstabsgetreu sind, wobei eine
gewissermaßen vereinfachte Darstellung von verschiedenen
Merkmalen dargestellt wird, die erläuternd von bzw. für
Grundprinzipien der Erfindung sind. Die speziellen Gestaltungsmerkmale
der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart werden, umfassend
zum Beispiel spezielle Dimensionen, Orientierungen, Orte und Formen
werden teilweise durch die im speziellen beabsichtige Anwendung
und Benutzungsumgebungen bestimmt.
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In
den Figuren beziehen sich Bezugszeichen auf gleiche oder äquivalente
Teile der vorliegenden Erfindung über verschiedene Figuren
der Zeichnungen hinweg.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Bezug
wird nun detaillierter auf verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung genommen, von der Beispiele in den beigefügten
Figuren dargestellt und unten Beschrieben sind. Während die
Figuren in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben werden wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende
Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielhaften
Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil
ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die beispielhaften
Ausführungsformen abdeckt, sondern auch verschiedene Alternativen,
Modifikation, Äquivalente oder andere Ausführungsformen,
die in den Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung,
wie durch die beigefügten Ansprüche definiert
wird, eingeschlossen sein kann.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer veränderbaren Ventilhubvorrichtung
gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst eine veränderbare
Ventilhubvorrichtung entsprechend einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Ausführungsform eine Eingangseinheit, wobei ein Steuerglied 40 an
einer Steuerwelle 30 angeordnet ist.
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Die
Eingangseinheit umfasst eine Nockenwelle 10 und einen Eingangsnocken 20,
der exzentrisch auf der Nockenwelle 10 angeordnet ist,
und die Steuerwelle 30 ist parallel zur Nockenwelle 10.
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Ein
Antriebsnocken 50 ist schwekbar auf der Steuerwelle 30 angeordnet,
ein Kontaktbereich 60 ist an dem Antriebsnocken 50 gebildet,
und eine Ventilöffnungseinheit 70 ist zum Kontaktieren
des Kontaktbereichs 60 angeordnet, um in Übereinstimmung
mit dem Schwenkwinkel des Antriebsnockens 50 geöffnet
und geschlossen zu werden.
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Das
Steuerglied 40, der Eingangsnocken 20 und der
Antriebsnocken 50 sind durch eine Verbindungseinheit 80 verbunden
und Kontaktbereiche der Ventilöffnungseinheit 70 und
der Kontaktbereich 60 sind entsprechend des relativen Drehwinkels
des Steuerglieds 40 um die Steuerwelle 30 herum
veränderbar.
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Die
Verbindungseinheit 80 umfasst ein erstes Verbindungsglied 82,
das den Eingangsnocken 60 und das Steuerglied 40 verbindet,
und ein zweites Verbindungsglied 84, das den Eingangsnocken 20 und
den Antriebsnocken 50 verbindet.
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Der
Kontaktbereich 60 umfasst einen Nullhubbereich 62 und
einen Hubbereich 64, und wobei ein Querschnitt bzw. Abstand
des Nullhubbereichs 62 von der Mitte der Steuerwelle 30 bzw.
von der zentralen Achse der Steuerwelle 30 konstant (R)
ist und ein Querschnitt bzw. Abstand des Hubbereichs 64 allmählich
dicker bzw. größer von der Mitte bzw. zentralen
Achse der Steuerwelle 30 weg wird.
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Der
relative Drehwinkel bzw. Rotationswinkel des Steuerglieds 40 um
die Steuerwelle 30 herum kann entsprechend einer Motorbetriebsbedingung veränderbar
sein und der relative Drehwinkel des Steuerglieds 40 kann
durch einen Aktuator, einen Schrittmotor, usw. gesteuert werden.
Die Steuerung des relativen Drehwinkels des Steuerglieds 40 um die
Steuerwelle 30 herum kann durch einen Fachmann erzeugt
werden, so dass eine detaillierte Erklärung hier ausbleibt.
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(a)
und (b) von 2 zeigen einen geschlossen Ventilzustand
bzw. einen offenen Ventilzustand in einem Modus mit hohem bzw. großem
Hub und (a) und (b) von 3 zeigen einen geschlossen Ventilzustand
bzw. einen offenen Ventilzustand in einem Modus mit geringem Hub.
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Im
Folgenden wird, Bezug nehmend auf die 2 und 3,
der Betrieb einer veränderbaren Ventilhubvorrichtung entsprechend
einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
beschrieben.
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”A” zeigt
in der Figur eine Mitte bzw. zentrale Achse der Steuerwelle 30 an
und ”B” zeigt einen Verbindungsbereich des Steuergliedes 40 und
des ersten Verbindungsgliedes 82.
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”C” ist
eine imaginäre Linie, die ”A” und ”B” in einem
Modus mit hohem bzw. großem Hub verbindet und ”D” ist
eine imaginäre Linie, die ”A” und ”B” in
einem Modus mit geringem bzw. kleinem Hub verbindet.
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Der
Querschnitt bzw. Radius bzw. Abstand zur Mitte bzw. zentralen Achse
der Welle 30 (kurz: Querschnitt) ist konstant (R) von ”A” und
der Querschnitt bzw. Abstand des Hubbereichs 64 wird allmählich
dicker bzw. größer weg von ”A”.
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Der
relative Drehwinkel des Steuerglieds 40 um die Steuerwelle 30 ist
in den Zeichnungen relativ in Gegenuhrzeigersinnrichtung positioniert.
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Wenn
die Nockenwelle 10 dreht, dreht der Eingangsnocken 20,
der exzentrisch an bzw. auf der Nockenwelle 10 angeordnet
ist, die Verbindungseinheit 80 bewegt sich hin und her
und der Antriebsnocken 50, der mit der Verbindungseinheit 80 verbunden
ist, schwenkt um die Steuerwelle 30.
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Dann
kontaktiert der Nullhubbereich 62 und der Hubbereich 64 wiederholt
die Ventilöffnungseinheit 70 durch Schwenken des
Antriebsnockens 50, und die Ventilöffnungseinheit
wird geschlossen und geöffnet.
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Die
veränderbar Ventilhubvorrichtung bzw. Vorrichtung mit veränderveränderbarem
Ventilhub wird in einen Modus mit geringem Hub gewechselt, wenn
das Fahrzeug mit niedriger Leistungsfähigkeit des Motors
fährt.
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In
dem Modus mit geringem Ventilhub wird die Steuerwelle 30 in
Uhrzeigersinnrichtung gedreht.
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Das
heißt, dass das Steuerglied 40 gedreht wird, wie ”α” in 3 gezeigt
ist.
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Dann
wird der relative Abstand zwischen dem Antriebsnocken 50 und
dem Eingangsnocken 20 nahe bzw. eng bzw. gering, ein Intervall,
während welchem der Nullhubbereich 62 die Ventilöffnungseinheit 70 kontaktiert,
wird relativ ausgedehnt, und ein Intervall, während welchem
der Hubbereich 64 die Ventilöffnungseinheit 70 kontaktiert,
wird relativ verkürzt.
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Der
Querschnitt bzw. Abstand des Nullhubbereichs 62 ist konstant
(R) von ”A”, so dass das Ventil nicht geöffnet
wird. Daher ist der Ventilhub (L) der stufenlos veränderbaren
Ventilhubvorrichtung relativ kürzer im Vergleich zu dem
in dem Modus mit größerem Ventilhub (H).
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In
der beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind der Modus mit hohem bzw. großem Ventilhub und der
Modus mit niedrigem bzw. kleinem Ventilhub erklärt; jedoch
kann der Ventilhub kontinuierlich bzw. stufenlos durch Steuerung
des relativen Drehwinkels des Steuerglieds 40 um die Steuerwelle 30 angepasst
bzw. angestellt werden.
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Wenn
der relative Drehwinkel des Steuerglieds 40 um die Steuerwelle 30 angepasst
bzw. eingestellt wird oder die Gestaltung des Nullhubbereichs 62 und
des Hubbereichs 64 verändert wird, kann eine Zylinderdeaktivierung
(CDA, abgeleitet vom englischsprachigen cylinder deactivation).
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Das
heißt, wenn das Steuerglied 40 in Uhrzeigersinnrichtung
in 3 gedreht wird, kontaktiert der Hubbereich 60 nicht
die Ventilöffnungseinheit 70, so dass das Ventil
nicht geöffnet wird.
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Der
Betrieb der stufenlos einstellbaren Ventilhubvorrichtung entsprechend
der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann auf andere Weise erklärt werden.
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Das
heißt, die relative Schwenkwinkelveränderung des
Antriebsnockens 50 um die Steuerwelle 30 wird
entsprechend der Relativwinkeländerung (a) des Steuerglieds 40 proportional
verändert.
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4 ist
eine Zeichnung, die ein Ventilhubprofil einer stufenlos veränderbaren
Ventilhubvorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Wie
in 4 gezeigt ist, wird der Ventilhub angehoben bzw.
erhöht bzw. vergrößert, wenn die Drehrichtung
der Nockenwelle 10 entgegengesetzt zur Drehrichtung des
Steuerglieds 40 von dem Modus mit hohem bzw. großem
Hub in den Modus mit geringem bzw. niedrigem Hub ist.
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Daher
kann die Motorleitstungsfähigkeit unter den Niedriglast-Fahrbedingungen
verbessert werden.
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Für
die Einfachheit der Erklärung und exakte Definition in
den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe ”niedriger” und ”höher” verwendet,
um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug
auf die Positionen von solchen Merkmalen wie sie in den Figuren
gezeigt sind zu beschreiben.
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Die
voranstehenden Beschreibungen von beispielhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist für Zwecke der Darstellung
und Beschreibung dargelegt worden. Sie sollen nicht dazu dienen,
erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzisen
offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind
im Lichte der obigen Lehre viele Modifikation und Variationen möglich.
Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt
und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre
praktischen Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann
zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu ma chen und zu benutzen, ebenso wie
verschiedene Alternativen und Modifikationen davon. Es ist beabsichtigt,
dass der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten
Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - kr 10-2008-0115627 [0001]