DE102010060826A1

DE102010060826A1 - Variabler-Ventilhub-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010060826A1
Application number: DE102010060826A
Authority: DE
Inventors: Jin Kook Kong; Soo Hyung Woo
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2030-11-27
Also published as: US20110315105A1; KR101209726B1; US8464673B2; KR20120000413A; DE102010060826B4

Abstract

Variabler-Ventilhub-Vorrichtung aufweisend einen Steuerschaft 103, die in einer Nockenwelle verschiebbar angeordnet ist, einen Mitnehmer 110, welcher verschiebbar an dem Steuerschaft 103 angeordnet ist und daran ausgebildet einen Großhub-Nocken und einen Kleinhub-Nocken aufweist, eine Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit, welche den Mitnehmer 110 kontaktiert, und einen Steuerabschnitt, welcher den Mitnehmer 110 bewegt, um den Großhub-Nocken und den Kleinhub-Nocken selektiv in Kontakt mit der Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit gemäß der Betätigung des Steuerschafts 103 zu kontaktieren.

Description

Die Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2010-0060765 , die am 25. Juni 2010 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Variabler-Ventilhub-Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Variabler-Ventilhub-Vorrichtung, welche in der Nockenwelle einen Steuerabschnitt zum Steuern des Ventilhubs hat.
Beschreibung von bezogener Technik
Ein Verbrennungsmotor generiert Leistung durch Verbrennen von Kraftstoff in einer Verbrennungskammer in einem Luftmedium, das in die Kammer gesaugt wurde. Einlassventile werden von einer Nockenwelle betätigt, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in die Verbrennungskammer gesaugt, während die Einlassventile offen sind. Zusätzlich werden Auslassventile von der Nockenwelle betätigt, und das Verbrennungsgas wird von der Brennkammer ausgelassen, während die Auslassventile geöffnet sind.
Ein optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt von der Drehzahl des Motors ab. D. h., ein optimaler Hub oder ein optimales Öffnungs/Schließ-Timing der Ventile hängt von der Drehzahl des Motors ab. Um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu erzielen, wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Z. B. wurden Untersuchungen im Hinblick auf einen variablen Ventilstößel durchgeführt, welcher in Abhängigkeit von der Motordrehzahl unterschiedliche Hübe ermöglicht.
Jedoch benötigt eine konventionelle Variabler-Ventilhub-Vorrichtung einen Raum für einen Steuerabschnitt zum Steuern des Ventilhubs, sodass das gesamte Volumen (der Raumbedarf) eines Motors vergrößert ist.
Ferner, wenn eine Herstelllinie, die einen allgemeinen Ventilhub-Apparat verwendet, geändert wird auf eine Herstelllinie, die eine konventionelle Variabler-Ventilhub-Vorrichtung verwendet, muss eine Ventileinrichtung geändert werden, wodurch die Produktionskosten steigen.
Die Informationen in diesem Hintergrundabschnitt dienen lediglich der Verbesserung und Erleichterung des Verständnisses über den allgemeinen Hintergrund der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der Erfindung sind darauf gerichtet, eine Variabler-Ventilhub-Vorrichtung zu schaffen, welche dahingehend Vorteile hat, das sie verhindert, dass der Motor ein vergrößertes Raumvolumen aufweist, indem sie einen Steuerabschnitt zum Steuern eines Ventilhubs innerhalb der Nockenwelle anordnet.
Gemäß zahlreicher Aspekte der Erfindung muss die Ventileinrichtung (Ventilbetätigungszug) nicht geändert werden, sodass ein Ansteigen von Produktionskosten verhindert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Variabler-Ventilhub-Vorrichtung bereitgestellt, mit einem Steuerschaft, der verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) in einer Nockenwelle angeordnet ist, einem Mitnehmer, der verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) an/auf der Nockenwelle angeordnet ist, wobei ein Großhub-Nocken und eine Kleinhub-Nocken an dem Mitnehmer ausgebildet sein können, einer Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit, die mit dem Mitnehmer im Gleitkontakt ist, und einem Steuerabschnitt, welcher den Mitnehmer bewegt, um den Großhub-Nocken oder den Kleinhub-Nocken selektiv mit der Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit in Kontakt zu bringen, gemäß der Betätigung des Steuerschafts (oder der Steuerwelle).
Der Steuerabschnitt kann aufweisen einen Schalthebel, welcher an dem Steuerschaft verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) montiert ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad entlang der Außenfläche des Schalthebels ausgebildet sein können, und wobei ein Abtrennabschnitt dazwischen ausgebildet sein kann, und einen Steuerzapfen, welcher von einer Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad rotiert, wobei ein Verbindungsdurchgang in dem Abtrennabschnitt für den Steuerzapfen ausgebildet sein kann, sodass der Steuerzapfen zwischen dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad hin- und herbewegbar ist, wobei der Steuerabschnitt ferner aufweisen kann einen Steuerring, der an dem Steuerschaft befestigt ist, einen Drehring, der verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) und drehbar an dem Steuerschaft angebracht sein kann und der mit der Nockenwelle rotiert, wobei ein Mitnehmerverbindungszapfen den Mitnehmer mit dem Drehring verbindet, und ein elastisches Element, das zwischen dem Steuerring und dem Drehring angeordnet ist.
Der Steuerabschnitt kann aufweisen einen Steuerring, der an dem Steuerschaft befestigt ist, einen Schalthebel, der an dem Steuerschaft verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) montiert ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad an dem Schalthebel ausgebildet sein können und durch einen Abtrennabschnitt dazwischen voneinander abgetrennt sein können, welcher mit einem Verbindungsdurchgang ausgebildet sein kann, wobei der Schalthebel in Längsrichtung des Steuerschafts gemäß der Bewegung des Steuerrings bewegbar sein kann, einen Steuerzapfen, der von einer Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad gemäß der Bewegung des Schalthebels rotiert, einen Drehring, welcher verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) und drehbar an dem Steuerschaft montiert ist, wobei ein Mitnehmerverbindungszapfen den Mitnehmer und den Drehring miteinander verbindet, sodass der Drehring mit der Nockenwelle rotiert, und ein elastisches Element, das zwischen dem Steuerring und dem Drehring angeordnet ist, wobei der Drehring an einem Ende des Schalthebels angeordnet sein kann, wobei der Steuerring als ein Paar (von Ringen) vorgesehen sein kann, und wobei der Schalthebel und der Drehring zwischen dem Steuerring (zwischen den Paar von Ringen) angeordnet sein, und wobei das elastische Element zwischen dem Drehring und dem Steuerring angeordnet sein kann.
Ein Nockenwellenführungsschlitz kann an der Nockenwelle ausgebildet sein und den Mitnehmerverbindungszapfen darin aufnehmen, sodass der Mitnehmerverbindungszapfen darin in Längsrichtung der Nockenwelle bewegbar ist (geführt bewegbar ist).
Der Steuerabschnitt kann ferner einen Elastikelement-Haltering aufweisen, der zwischen dem elastischen Element und dem Drehring angeordnet ist.
Die Nockenwelle und der Mitnehmer können in einem Keilwelleneingriff miteinander stehen, sodass der Mitnehmer anhand dieses Keilwelleneingriffs in Längsrichtung des Steuerschafts verschiebbar ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Steuerabschnitt aufweisen einen Schalthebel, welcher verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) an/auf dem Steuerschaft montiert ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad an dem Steuerhebel ausgebildet sein können und durch einen Abtrennabschnitt dazwischen abgetrennt sein können, wobei der Abtrennabschnitt mit einem Verbindungsdurchgang ausgebildet sein kann, wobei ein Schalthebelführungsschlitz in dem Schalthebel in Längsrichtung davon verlaufend ausgebildet sein kann, und wobei ein Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt entlang einem Außenumfang des Schalthebels ausgebildet sein kann, einen Steuerzapfen, welcher von einer Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad rotiert, einen Steuerring, welcher an dem Schalthebel angeordnet sein kann und welcher innerhalb einer vorbestimmten Distanz verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) ist und welcher durch den Schalthebelführungsschlitz hindurch mit dem Steuerschaft verbunden ist, und einen Mitnehmerverbindungszapfen, der mit dem Mitnehmer verbunden ist und entlang dem Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt rotiert, wobei der Schalthebel in Längsrichtung des Steuerschafts durch die Bewegung des Steuerrings bewegbar sein kann, wobei eine Mehrzahl von Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten an dem Schalthebel ausgebildet sein können, wobei der Steuerring zwischen den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten angeordnet sein kann, und wobei ein elastisches Element zwischen dem Steuerring und dem Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt angeordnet sein kann.
Die Variabler-Ventilhub-Vorrichtung kann ferner aufweisen einen Endring, welcher an einem Ende des Schalthebels angeordnet sein kann, und einen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt, welcher an dem Endring ausgebildet sein kann, wobei der Steuerring zwischen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten angeordnet sein kann, die an dem Endring und (bzw.) an dem Schalthebel ausgebildet sind, und wobei ein elastisches Element zwischen dem jeweiligen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt und dem Steuerring angeordnet sein kann.
Ein Begrenzungsring zum Begrenzen der Bewegung des Schalthebels kann an dem Steuerschaft nahe zu dem Schalthebel ausgebildet sein.
Ein Nockenwellenführungsschlitz kann in der Nockenwelle ausgebildet sein, um den Mitnehmerverbindungszapfen aufzunehmen, sodass der Mitnehmerverbindungszapfen in Längsrichtung der Nockenwelle (geführt) bewegbar ist.
Die Nockenwelle und der Mitnehmer können anhand einer daran ausgebildeten Keilwellenstruktur im Keilwelleneingriff miteinander stehen, sodass der Mitnehmer in Längsrichtung des Steuerschafts (entsprechend geführt) bewegbar ist.
Wie oben erläutert kann die Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung mit einem Steuerabschnitt versehen sein zum Steuern des Ventilhubs, wobei der Steuerabschnitt in der Nockenwelle angeordnet ist, sodass ein vergrößertes Volumen des Motors verhindert ist.
Auch muss bei der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung nicht vorab eine Änderung der Ventileinrichtung vorgenommen werden, sodass die Herstellkosten reduziert sind.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus der nachfolgenden Detailbeschreibung mit Bezug auf die angehängte Zeichnung besser ersichtlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mitnehmers der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
3 und 4 sind perspektivische Ansichten von Teilelementen der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Schalthebels der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht von Teilelementen der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Schalthebels der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Endrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Steuerrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und demgemäß die zahlreichen Merkmale, die für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind, teilweise vereinfacht darstellen. Spezifische Gestaltungsmerkmale der Erfindung wie hierin offenbart, umfassend z. B. spezifische Abmessungen, Orientierungen, Örtlichkeiten und Gestaltungen werden teilweise durch die besondere Verwendung und die Verwendungsumgebung bestimmt.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile über die gesamten Figuren hinweg verwendet.
Detailbeschreibung der Erfindung
Nachfolgend werden zahlreiche Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen erläutert. Obwohl die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen nachfolgend beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese exemplarischen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern dass auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und weitere Ausführungsformen von der Erfindung erfasst sind, sofern vom Schutzumfang der Ansprüche umfasst.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mitnehmers der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
3 und 4 sind perspektivische Ansichten von Teilelementen der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Schalthebels der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
Mit Bezug auf die 1 bis 6 weist eine Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf: einen Steuerschaft 103 (oder Steuerwelle), welcher in einer Nockenwelle 101 verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) angeordnet ist, einen Mitnehmer 110, welcher an der Nockenwelle 101 verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) angeordnet ist und welcher einen Großhub-Nocken 112 und einen Kleinhub-Nocken 114 aufweist, die daran (d. h. an dem Mitnehmer 110) ausgebildet sind, eine Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit, welche mit dem Mitnehmer 110 in Kontakt ist, und einen Steuerabschnitt, welcher den Mitnehmer 110 bewegt, so dass der Großhub-Nocken 112 oder der Kleinhub-Nocken 114 die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit selektiv kontaktiert, gemäß der Betätigung des Steuerschafts 103.
Die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit wird in 7 mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet.
Der Steuerabschnitt weist auf einen Schalthebel 120 und einen Steuerzapfen 130, der an der Nockenwelle 101 fest angebracht (befestigt) ist und der nach innen hin vorsteht.
Der Schalthebel (oder Schaltbuchse) 120, siehe 5 und 6 ist verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) and/auf dem Steuerschaft 103 vorgesehen, ein Großhub-Pfad 122 und ein Kleinhub-Pfad 124 sind entlang der (Außen)-Fläche des Schalthebels 120 ausgebildet, und eine Abtrennabschnitt (Trennsteg) 126 ist am Schalthebel 120 zwischen dem Großhub-Pfad 122 und dem Kleinhub-Pfad 124 ausgebildet.
Der Schalthebel 120 kann auch als Schaltstück oder Schaltmuffe bezeichnet werden.
Der Steuerzapfen 130 ist an der Nockenwelle 101 an deren Innenseite nach innen vorstehend ausgebildet und rotiert entlang dem Großhub-Pfad 122 und dem Kleinhub-Pfad 124.
Ein Verbindungsdurchgang 128 ist an dem oder in dem Abtrennabschnitt 126 ausgebildet, sodass der Steuerzapfen 130 durch den Verbindungsdurchgang 128 hindurch zwischen dem Großhub-Pfad 122 und dem Kleinhub-Pfad 124 (hin- und her) bewegbar ist.
Der Steuerabschnitt kann ferner aufweisen einen Steuerring 140, der mit dem Steuerschaft 103 verbunden ist, einen Drehring 150, der auf dem Steuerschaft 103 verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) angeordnet ist und mit der Nockenwelle 101 (zusammen) rotiert und der mit einem Mitnehmerverbindungszapfen 152 ausgestattet ist, der mit dem Mitnehmer 110 verbunden ist, und ein elastisches Element 160, das zwischen dem Steuerring 140 und dem Drehring 150 angeordnet ist.
Der Drehring 150 ist an jedem Ende des Schalthebels 120 angeordnet (d. h. an jedem Ende des Schalthebels 120 ist ein Drehring (oder Drehringteil) 150 angeordnet), der Steuerring 140 ist in Form eines Paars von Steuerringen 140 angeordnet, wobei der Schalthebel 120 und der Drehring 150 (die Drehringe 150) zwischen den Steuerringen 140 angeordnet sind, und das elastische Element 160 ist jeweils zwischen dem Drehring 150 und dem Steuerring 140 angeordnet.
Ein Nockenwellenführungsschlitz 105 ist in der Nockenwelle 101 ausgebildet, sodass der Verbindungszapfen 152 in dem Nockenwellenführungsschlitz 105 entlang der Längsrichtung der Nockenwelle 101 (geführt) bewegbar ist.
Der Steuerabschnitt weist ferner einen Elastikelement-Haltering 170 auf, der zwischen dem elastischen Element 160 und dem Drehring 150 angeordnet ist.
Eine Nockenwellekeilverzahnung oder Nockenwellekeilwellenstruktur 107 und eine Mitnehmerkeilverzahnung oder Mitnehmerkeilwellenstruktur 116 sind an der Nockenwelle 101 bzw. am Mitnehmer 110 ausgebildet, und damit sind die Nockenwelle 101 und der Mitnehmer 110 über diese Keilwellenstruktur miteinander in Eingriff, sodass der Mitnehmer 110 in Längsrichtung des Steuerschafts 103 und damit auch in Längsrichtung der Nockenwelle 101 (geführt) bewegbar ist.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnung der Betrieb der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Der Kleinhub-Modus der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung ist in den 1 bis 4 dargestellt.
Im Kleinhub-Modus rotiert der Steuerzapfen 130 entlang dem Kleinhub-Pfad 124 des Schalthebels 120, und der Kleinhub-Nocken 114 des Mitnehmers 110 kontaktiert die Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit (siehe Bezugszeichen 300 in 7) und öffnet und schließt die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit, wobei das Ventil hier einen nur kleinen maximalen Hub hat.
Wenn gemäß der Verbrennungsmotorbetriebsbedingung ein Wechsel von dem Kleinhub-Modus zu dem Großhub-Modus erforderlich ist, dann steuert eine Motorsteuereinheit (ECU) (nicht gezeigt) einen Aktuator, wie z. B. einen Schrittmotor oder dergleichen Motor, um den Steuerschaft (oder die Steuerwelle) 103 in eine Richtung in der Zeichnung nach rechts zu bewegen.
In diesem Falle sind der Betrieb und das Schema der ECU, der Aktuator und dergleichen Auslösereinrichtungen nicht Kern der Erfindung, sodass eine detaillierte Erläuterung dieser Aspekte weggelassen wird.
Dann wird der Steuerring 140, der mit dem Steuerschaft 103 verbunden ist, in der Zeichnung in Richtung nach rechts bewegt, und zwar zusammen mit dem Steuerschaft 103.
Auch der Schalthebel 120 wird in die in der Zeichnung rechte Richtung bewegt, und zwar durch die elastische Kraft des elastischen Elements 160, das gegen den Steuerring 140 kontaktiert und drückt.
Im Schalthebel 120 passiert der Steuerzapfen 130 durch den Verbindungsdurchgang 128 und rotiert entlang dem Großhub-Pfad 122.
Dann bewegt sich der Drehring 150 in die in der Zeichnung rechte Richtung, und auch der Mitnehmer 110 bewegt sich in diese Richtung nach rechts auf der Nockenwelle 101.
Daher kontaktiert letztlich die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit den Großhub-Nocken 112 und wird von diesem geöffnet und geschlossen, wobei das Ventil damit einen maximalen großen Hub hat.
Wenn es gemäß der Verbrennungsmotorbetriebsbedingung erforderlich ist, den Modus von dem Großhub-Modus zu dem Kleinhub-Modus zu ändern, dann wird der Steuerschaft 103 in die in der Zeichnung linke Richtung bewegt, und der Steuerring 140, der mit dem Steuerschaft 103 verbunden ist, bewegt sich entsprechend in die in der Zeichnung linke Richtung zusammen mit dem Steuerschaft 103.
Entsprechend wird der Schalthebel 120 in die in der Zeichnung linke Richtung bewegt, und zwar durch die elastische Kraft des elastischen Elements 160, das den Steuerring 140 kontaktiert und drückt, und der Steuerzapfen 130 passiert durch den Verbindungsdurchgang 128 und rotiert entlang dem Kleinhub-Pfad 124.
Dann bewegt sich der Steuerring 150 in die in der Zeichnung linke Richtung, und auch der Mitnehmer 110 bewegt sich in Richtung nach links auf der Nockenwelle 101.
Daher kontaktiert die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit den Kleinhub-Nocken 114 und wird entsprechend mit kleinem Maximalhub geöffnet und geschlossen.
Gemäß 4, obwohl die elastischen Abschnitte 160 als ein Paar von Schraubenfedern, die an einer jeweiligen Seite des Schalthebels 120 angeordnet sind, dargestellt sind, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es kann auch ein einziges elastisches Element vorgesehen sein, welches sowohl eine Kompressions- als auch eine Expansions-Elastikkraft bereitstellen kann.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 8 ist eine perspektivische Ansicht von Teilelementen der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Schalthebels der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Endrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Steuerrings der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
Eine wiederholte Erläuterung des gleichen Schemas der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung der zweiten exemplarischen Ausführungsform, welches schon bei der ersten exemplarischen Ausführungsform angewandt und erläutert wurde, wird nachfolgend weggelassen.
Mit Bezug auf die 7 bis 11 weist bei der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung der Steuerabschnitt auf einen Schalthebel (oder ein Schaltstück bzw. eine Schaltmuffe) 220, einen Steuerzapfen 240, einen Steuerring 250 und einen Mitnehmerverbindungszapfen 252.
Der Schalthebel 220 ist verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) an oder auf dem Steuerschaft 203 angeordnet, ein Großhub-Pfad 222 und ein Kleinhub-Pfad 224 sind über einen Abtrennabschnitt 226 abgetrennt voneinander am Schalthebel 220 ausgebildet, und ein Verbindungsdurchgang 228 ist im Abtrennabschnitt 226 ausgebildet.
Ein Schalthebelführungsschlitz 230 ist entlang der Längsrichtung des Schalthebels 220 im Schalthebel ausgebildet, und ein Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt 232 ist entlang der Umfangsrichtung des Schalthebels 220 darin ausgebildet.
Der Steuerzapfen 240 steht von der Innenseite der Nockenwelle 201 nach innen hin vor und rotiert entlang dem Großhub-Pfad 222 und dem Kleinhub-Pfad 224 (selektiv).
Der Steuerring 250 ist auf dem Schalthebel 220 verschiebbar (z. B. gleitverschiebbar) angeordnet und mit dem Steuerschaft 203 (der Steuerwelle) durch den Schalthebelführungsschlitz 230 hindurch verbunden. Der Steuerring 250, wie aus 11 ersichtlich ist, kann mit dem Steuerschaft 203 durch ein Loch 254 hindurch verbunden sein, und zwar mittels eines Zapfens.
Der Mitnehmerverbindungszapfen 252 rotiert entlang dem Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt 232 und ist mit dem Mitnehmer 210 verbunden.
Die Nockenwelle 201 ist ausgestattet mit dem Mitnehmer 210, wobei ein Großhub-Nocken 212 und ein Kleinhub-Nocken 214 am Mitnehmer 210 ausgebildet sind, und eine Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit 300 kontaktiert selektiv den Großhub-Nocken und den Kleinhub-Nocken 214.
Der Schalthebel 220 kann entlang der Längsrichtung des Steuerschafts 203 gemäß der Bewegung des Steuerrings 250 bewegt werden.
Eine Mehrzahl von Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282 sind an dem Schalthebel 220 ausgebildet, wobei der Steuerring 250 zwischen den (beiden) Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282 angeordnet ist, und wobei ein elastisches Element 260 zwischen dem Steuerring 250 und den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282 angeordnet ist, (d. h. ein jeweiliges elastisches Element (hier in Form einer Schraubenfeder) ist an einer jeweiligen Seite des Steuerrings 250 zwischen dem Steuerring und dem jeweiligen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitts 232 und 282 angeordnet).
Eine Mehrzahl von Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282 kann am Schalthebel 220 ausgebildet sein, und, wie aus 9 und 10 ersichtlich ist, können der Schalthebel 220 und ein Endring 280 separat ausgebildet sein, und eine Mehrzahl von Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282 können jeweilig ausgebildet sein.
D. h., die Variabler-Ventilhub-Vorrichtung kann ferner einen Endring 280 aufweisen, der mit einem Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt 282 ausgestattet ist, und an einem Ende des Schalthebels 220 ausgebildet ist, wobei der Steuerring 250 zwischen den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten 232 und 282, die an dem Endring 280 (der eine Führungsabschnitt 282) bzw. an dem Schalthebel 220 (der andere Führungsabschnitt 232) ausgebildet sind, angeordnet sein kann, und wobei das elastische Element 260 zwischen dem jeweiligen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt 232 und 282 und dem Steuerring 250 angeordnet sein kann.
Ein Begrenzungsring 270 ist auf dem Steuerschaft 203 ausgebildet, um die Bewegung des Schalthebels 220 zu begrenzen (die axiale Bewegung des Schalthebels 220).
Ein Nockenwelleführungsschlitz 205 ist in der Nockenwelle 201 ausgebildet, sodass der Mitnehmerverbindungszapfen 250 in diesem Schlitz 205 geführt entlang der Längsrichtung der Nockenwelle 201 bewegbar ist.
Eine Nockenwellenkeilverzahnung 207 (Keilwellenstruktur) und eine Mitnehmerkeilverzahnung (Keilwellenstruktur) (siehe 2) sind jeweils an der Nockenwelle 201 und (bzw.) am Mitnehmer 210 ausgebildet, sodass die Nockenwelle 201 und der Mitnehmer 210 über eine Keilwellenverbindung miteinander verbunden sind, sodass der Mitnehmer 210 entlang von dem Steuerschaft 203 über die Keilwellenverbindung geführt bewegbar ist.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die 7 bis 11 der Betrieb der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Der Kleinhub-Modus der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist in 7 dargestellt.
Im Kleinhub-Modus rotiert der Steuerzapfen 240 entlang dem Kleinhub-Pfad 224 des Schalthebels 220, und der Kleinhub-Nocken 214 des Mitnehmers 210 kontaktiert die Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit 300 und öffnet und schließt die Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit 300, wobei das Ventil hierdurch einen kleinen Maximalhub erfährt.
Wenn es gemäß der Verbrennungsmotorbetriebsbedingung erforderlich ist, den Betriebsmodus vom Kleinhub-Modus zum Großhub-Modus zu ändern, dann betätigt eine Motorsteuereinheit (ECU; nicht dargestellt) einen Aktuator, wie z. B. einen Schrittmotor oder dergleichen Motor, um den Steuerschaft 203 in der Zeichnung in der Richtung nach links zu bewegen.
Hierauf bewegt sich der Steuerring 250, der mit dem Steuerschaft 203 verbunden ist, ebenfalls in der Zeichnung in die linke Richtung, und zwar zusammen mit dem Steuerschaft 203.
Entsprechend wird der Schalthebel 220 in der Zeichnung in die linke Richtung bewegt, und zwar durch die elastische Kraft des elastischen Elements 260, welches den Steuerring 250 kontaktiert und hier nach links drückt.
Beim Schalthebel 220 passiert der Steuerzapfen 240 durch den Verbindungsdurchgang 228 hindurch und rotiert entlang dem Großhub-Pfad 222.
Dann wird der Mitnehmerverbindungszapfen 252 in der Zeichnung in der linken Richtung bewegt, und der Mitnehmer 210 bewegt sich in die linke Richtung auf der Nockenwelle 201.
Daher kontaktiert abschließend die Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit 300 den Großhub-Nocken 212 und öffnet und schließt entsprechend das Ventil mit großem Maximalhub.
Falls gemäß der Motorbetriebsbedingung der Modus vom Großhub-Modus zum Kleinhub-Modus zu ändern ist, dann wird der Steuerschaft 203 in die in der Zeichnung rechte Richtung bewegt, und der Steuerring 250, der mit dem Steuerschaft 203 verbunden ist, wird entsprechend in die in der Zeichnung rechte Richtung bewegt, und zwar mit dem Steuerschaft 203.
Ebenso wird der Schalthebel 220 in die in der Zeichnung rechte Richtung bewegt, und zwar durch die elastische Kraft des elastischen Elements 260, und der Steuerzapfen 240 passiert durch den Verbindungsdurchgang 228 hindurch und rotiert entlang dem Kleinhub-Pfad 224.
Dann wird der Mitnehmerverbindungszapfen 252 in die in der Zeichnung rechte Richtung bewegt, und auch der Mitnehmer 210 bewegt sich auf der Nockenwelle 201 in der Dichtung nach rechts.
Daher kontaktiert abschließend die Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit 300 den Kleinhub-Nocken 214 und wird entsprechend geöffnet und geschlossen, sodass das Ventil einen wiederum nur kleinen Maximalhub erfährt.
In der 8, obwohl die elastischen Abschnitte 260 als ein Paar von auf der jeweiligen Seite des Schalthebels 220 angeordneten Elastikabschnitten gezeigt ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Es kann auch ein einziges elastisches Element vorgesehen sein, welches eine Kompressions/Expansions-Elastikkraft liefert.
In der ersten und in der zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, obwohl nur ein Großhub-Betriebsmodus und ein Kleinhub-Betriebsmodus der Variabler-Ventilhub-Vorrichtung erläutert wurden, ist die Erfindung jedoch auf diese zwei Modi nicht beschränkt. Falls der Kleinhub-Nocken ein Basiskreis ist, kann ein CDA(Zylinderdeaktivierungs)-Modus realisiert werden.
Obwohl die Erfindung vorausgehend mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen erläutert wurde, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen eingeschränkt ist. Stattdessen sollen zahlreiche Modifikationen und abgewandelte Anordnungen erfasst sein, sofern vom Schutzumfang der Ansprüche umfasst.
Zur Erleichterung der Erläuterung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen, werden Ausdrücke wie „obere”, „untere”, „innere” und „äußere” dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezugnahme auf deren Positionen, wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2010-0060765 [0001]

Claims

Variabler-Ventilhub-Vorrichtung mit einem Steuerschaft (103), der in einer Nockenwelle verschiebbar angeordnet ist, einem Mitnehmer (101), welcher verschiebbar auf der Nockenwelle angeordnet ist und einen Großhub-Nocken (112) und einen Kleinhub-Nocken (114) hat, die an dem Mitnehmer (110) ausgebildet sind, einer Ventil-Öffnungs/Schließ-Einheit, die im Gleitkontakt mit dem Mitnehmer ist, und einem Steuerabschnitt, von welchem der Mitnehmer (110) bewegbar ist, um den Großhub-Nocken und den Kleinhub-Nocken gemäß dem Betrieb des Steuerschafts (103) selektiv in Kontakt mit der Ventil-Öffnung/Schließ-Einheit zu bringen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt aufweist: einen Schalthebel (120), welcher verschiebbar auf dem Steuerschaft (103) montiert ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad entlang der Außenfläche des Schalthebels ausgebildet sind und wobei ein Abtrennabschnitt zwischen den Pfaden ausgebildet ist, und einen Steuerzapfen, welcher von der Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad rotiert, wobei ein Verbindungsdurchgang in dem Abtrennabschnitt ausgebildet ist, sodass der Steuerzapfen zwischen dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad bewegbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Steuerabschnitt ferner aufweist: einen Steuerring, der an dem Steuerschaft (103) fest angebracht ist, einen Drehring, der verschiebbar und drehbar an dem Steuerschaft angebracht ist und zusammen mit der Nockenwelle rotiert, wobei ein Mitnehmerverbindungszapfen den Mitnehmer mit dem Drehring verbindet, und ein elastisches Element, das zwischen dem Steuerring und dem Drehring angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt aufweist: einen Steuerring, der an dem Steuerschaft fest angebracht ist, einen Schalthebel, der an dem Steuerschaft verschiebbar angebracht ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad am Schalthebel ausgebildet sind und durch einen Abtrennabschnitt dazwischen abgetrennt sind, wobei ein Verbindungsdurchgang durch den Abtrennabschnitt hindurch an diesem ausgebildet ist, wobei der Schalthebel in Längsrichtung des Steuerschafts gemäß der Bewegung des Steuerrings bewegbar ist, einen Steuerzapfen, welcher von einer Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad gemäß der Bewegung des Schalthebels rotiert, einen Drehring, welcher verschiebbar und drehbar auf dem Steuerschaft montiert ist, wobei ein Mitnehmerverbindungszapfen den Mitnehmer und den Drehring miteinander verbindet, sodass der Drehring zusammen mit der Nockenwelle rotiert, und ein elastisches Element, das zwischen dem Steuerring und dem Drehring angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Drehring an einem Ende des Schalthebels angeordnet ist, wobei der Steuerring als ein Paar angeordnet ist, wobei der Schalthebel und der Drehring zwischen dem Steuerring angeordnet ist, und wobei das elastische Element zwischen dem Drehring und dem Steuerring angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein Nockenwellenführungsschlitz in der Nockenwelle ausgebildet ist und den Mitnehmerverbindungszapfen darin aufnimmt, sodass der Mitnehmerverbindungszapfen entlang der Längsrichtung der Nockenwelle bewegbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerabschnitt ferner einen Elastikelement-Haltering aufweist, der zwischen dem elastischen Element und dem Drehring angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Nockenwelle und der Mitnehmer über eine Keilwellenverbindung miteinander verbunden sind, sodass der Mitnehmer in Längsrichtung des Steuerschafts bewegbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt aufweist: einen Schalthebel, der verschiebbar auf dem Steuerschaft angebracht ist, wobei ein Großhub-Pfad und ein Kleinhub-Pfad am Schalthebel ausgebildet sind und durch einen Abtrennabschnitt dazwischen unterteilt sind, und wobei ein Verbindungsdurchgang im Abtrennabschnitt ausgebildet ist, wobei ein Schalthebelführungsschlitz im Schalthebel in Längsrichtung davon verlaufend ausgebildet ist, und wobei ein Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt entlang einem Außenumfang des Schalthebels ausgebildet ist, einen Steuerzapfen, welcher von der Innenfläche der Nockenwelle aus vorsteht und selektiv entlang dem Großhub-Pfad und dem Kleinhub-Pfad rotiert, einen Steuerring, welcher am Schalthebel angeordnet ist und innerhalb einer vorbestimmten Distanz verschiebbar ist und durch den Schalthebelführungsschlitz hindurch mit dem Steuerschaft verbunden ist, und einen Mitnehmerverbindungszapfen, der mit dem Mitnehmer verbunden ist und entlang dem Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt rotiert, wobei der Schalthebel in Längsrichtung des Steuerschafts bewegbar ist durch die Bewegung des Steuerrings.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei eine Mehrzahl von Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten am Schalthebel ausgebildet sind, wobei der Steuerring zwischen den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten angeordnet ist, und wobei ein elastisches Element zwischen dem Steuerring und den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Variabler-Ventilhub-Vorrichtung ferner aufweist einen Endring, welcher an einem Ende des Schalthebels angeordnet ist, und einen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt, der an dem Endring ausgebildet ist, wobei der Steuerring zwischen den Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitten, die an dem Endring und an dem Schalthebel ausgebildet sind, angeordnet ist, und wobei ein elastisches Element zwischen dem jeweiligen Mitnehmerverbindungszapfenführungsabschnitt und dem Steuerring angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei ein Begrenzungsring zum Begrenzen der Bewegung des Schalthebels an dem Steuerschaft nahe dem Schalthebel ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei ein Nockenwellenführungsschlitz in der Nockenwelle ausgebildet ist, um den Mitnehmerverbindungszapfen aufzunehmen, sodass der Mitnehmerverbindungszapfen in Längsrichtung der Nockenwelle bewegbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Nockenwelle und der Mitnehmer über eine Keilwellenverbindung miteinander verbunden sind, sodass der Mitnehmer in Längsrichtung des Steuerschafts bewegbar ist.