DE102012106876A1

DE102012106876A1 - Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten

Info

Publication number: DE102012106876A1
Application number: DE102012106876A
Authority: DE
Inventors: Back Sik Kim; Sang Hee LEE; Kwangsoon Choi; Joong Soo Kim; Dae Sung Kim; Kyoung Pyo Ha; Hyuk Im
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2032-07-28
Also published as: DE102012106876B4; KR20130063819A; US20130146006A1; KR101326818B1; US8813704B2

Abstract

Eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten kann eine Öffnungszeit eines Ventils verändern. Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten kann eine Nockenwelle aufweisen, in der ein Nockenwellenschlitz gebildet ist, einen Nockenbereich, von dem ein Nocken und ein Nockenschlitz daran gebildet werden und von dem ein Drehzentrum identisch mit einem Drehzentrum der Nockenwelle ist, und einen Nockenbereich, von dem ein Phasenwinkel mit der Nockenwelle veränderbar ist und einen Zeit-Steuerungsbereich, der den Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verändert.

Description

Querverweis auf verbundene Anmeldung
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2011-0130396 , die am 7. Dezember 2011 angemeldet wurde und deren gesamter Inhalt für alle Zwecke durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingebunden wird.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten, die die Ventilöffnungszeiten entsprechend den Betriebsbedingungen eines Motors, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einfacher Gestaltung verändern kann.
Beschreibung verbundener Technik
Eine Brennkraftmaschine erzeugt Energie bzw. Antriebsenergie durch Verbrennen von Kraftstoff in einer Brennkammer in einer Luftumgebung, die in die Kammer angesaugt wird. Einlassventile werden durch eine Nockenwelle betätigt, um Luft einzulassen, und die Luft wird in die Verbrennkammer gesaugt, während die Einlassventile geöffnet sind. Zusätzlich werden durch die Nockenwelle Auslassventile betätigt, und ein Verbrennungsgas wird aus der Brennkammer ausgelassen, während die Auslassventile geöffnet sind.
Ein optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt von einer Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors ab. Das bedeutet, dass ein optimaler Hub oder optimale Öffnungs-/Schließzeiten der Ventile von der Drehzahl des Motors abhängen. Um eine derartige optimale Ventilbetätigung in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors zu erreichen, wurden verschiedene Forschungen bzw. Untersuchungen vorgenommen, wie das Gestalten einer Vielzahl von Nocken und eines stufenlos verstellbaren Hubs (kurz: CVVL, abgeleitet vom englischsprachigen Begriff „Continues Variable Valve Lift”), der den Ventilhub entsprechend der Motordrehzahlverändern kann.
Ferner wurden zu dem Zweck in Abhängigkeit der Motordrehzahl einen optimalen Ventilbetrieb zu erzeugen Forschungen im Bereich der Vorrichtungen zum stufenlosen Verstellen von Ventilzeiten (kurz: CVVT; abgeleitet vom englischen Begriff „Continues Variable Valve Timing”) unternommen, die verschiedene Ventilzeit-Betrieb in Abhängigkeit von Motordrehzahl ermöglichen. Das allgemeine CVVT kann Ventilzeiten mit einer festen Ventilöffnungsdauer verändern.
Jedoch sind die allgemeinen CVVL und CVVT in ihrer Gestaltung kompliziert und hinsichtlich der Fertigungskosten teuer.
Die Information, die in diesem „Hintergrund” Abschnitt offenbart ist, dient nur der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und soll nicht als ein Zugeständnis oder irgendeine Form von Anregung dahingehend verstanden werden, dass diese Information Stand der Technik bildet, die dem Fachmann bereits bekannt ist.
Kurze Darstellung der Erfindung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sehen eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten vor, die Ventilzeiten bzw. Ventilöffnungszeiten bzw. Ventilöffnungsdauer bzw. Ventildauer (kurz: Ventilzeiten) entsprechend den Betriebszuständen eines Motors, insbesondere rennkraftmaschine, einstellen bzw. verändern kann.
Eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten bzw. Ventilsteuerzeiten bzw. Ventildauer (kurz: Ventilzeiten) kann entsprechend verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Nockenwelle aufweisen, in der ein Schlitz gebildet wird, einen Nockenbereich bzw. eine Nockeneinrichtung (kurz: Nockenbereich), von dem ein Nocken und ein Nockenschlitz daran gebildet werden und von dem ein Drehzentrum identisch mit dem Drehzentrum der Nockenwelle ist und von dem ein Phasenwinkel gegenüber der Nockenwelle veränderbar bzw. verstellbar (kurz: verstellbar) ist, sowie einen Zeit-Steuerungsbereich bzw. eine Zeit-Steuerungseinrichtung (kurz: Zeit-Steuerungsbereich), der den Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verändert.
Der Zeit-Steuerungsbereich kann einen Rollen-Führungsbereich bzw. eine Rollen-Führungseinrichtung (kurz: Rollen-Führungsbereich) und einen Rollenring aufweisen, der drehbar in dem Rollenführungsbereich angeordnet ist und mit dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verbunden ist, wobei ein Drehzentrum des Rollenführungsbereichs parallel zum Drehzentrum der Nockenwelle sein kann und das Drehzentrum des Rollenführungsbereichs verändert bzw. verstellt werden kann (kurz: verstellt werden kann).
Der Zeit-Steuerungsbereich kann ein Gelenk aufweisen, das mit der einen Seite des Rollenführungsbereichs verbunden ist, sowie einen Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich bzw. eine Rollenführungseinrichtung-Steuerungseinrichtung (kurz: Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich), der selektiv den Rollenführungsbereich um das Gelenk dreht.
Der Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich kann einen Steuerschlitz aufweisen, der an dem Rollenführungsbereich gebildet wird, sowie eine Steuerwelle, die parallel zur Nockenwelle ist, und von der ein Steuerungszapfen bzw. Steuerungsbolzen bzw. Steuerungswellenabschnitt (kurz: Steuerungszapfen) exzentrisch von dem Zentrum der Steuerwelle gebildet wird und in den Steuerschlitz eingesteckt ist.
Der Rollenring kann zwei Führungsrollen aufweisen, die verschieblich in dem Nockenwellenschlitz bzw. dem Nockenschlitz angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von Kontaktrollen, die den Rollenführungsbereich kontaktieren.
Der Rollenring kann zwei Rollenplatten und zwei Führungsrollenachsen bzw. Führungsrollenwellen (kurz: Führungsrollenachsen) und eine Vielzahl von Kontaktrollenachsen Kontaktrollenachsen bzw. Kontaktrollenwellen (kurz: Kontaktrollenachsen) aufweisen, die zwischen den Rollenplatten und den Führungsrollen gebildet sind und denen die Kontaktrollen angeordnet sind.
Ein Umfang, der von der Führungsrollenachse bzw. Führungsrollenwelle (kurz: Führungsrollenachse) gebildet wird, kann kleiner als ein Umfang sein, der durch die Kontaktrollenachse bzw. Kontaktrollenwelle (kurz: Kontaktrollenachse) gebildet wird.
Der Rollenring kann einen oberen Rollenring und einen unteren Rollenring aufweisen, und er kann durch Verbinden des oberen Rollenrings und des unteren Rollenrings gebildet sein.
Der Nockenwellenschlitz kann in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet sein, und die Nockenwellenschlitzrichtung ist exzentrisch von dem Drehzentrum der Nockenwelle.
Der Nockenschlitz kann in Richtung einer Radialrichtung davon gebildet sein, und die Nockenschlitzrichtung ist exzentrisch vom Drehzentrum der Nockenwelle.
Ein Nockenaufsatzeingriffsbereich kann an dem Nockenbereich gebildet sein.
Eine Nockenbereichsöffnung bzw. Nockeneinrichtungsöffnung (kurz: Nockenbereichsöffnung) kann an dem Nockenbereich gebildet sein, und eine Nockenwelle kann in der Nockenbereichsöffnung eingesetzt sein.
Eine Vorrichtung zur stufenlos verstellbaren Ventilzeit-Steuerung entsprechend verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann eine Nockenwelle aufweisen, an der ein Nockenwellenschlitz gebildet ist, einen Nockenbereich, an dem ein Nocken und ein Nockenschlitz gebildet sind und im Drehzentrum identisch mit einem Drehzentrum der Nockenwelle ist und dessen Phasenwinkel gegenüber der Nockenwelle verstellbar ist, einen Rollenführungsbereich, einen Rollenring, der drehbar gegenüber dem Rollenführungsbereich angeordnet ist und mit Nockenwellenschlitz und den Nockenschlitz verbunden ist, ein Gelenk, des mit der einen Seite des Nockenführungsbereichs verbunden ist, und einen Rollenführungssteuerbereich, der selektiv den Rollenführungsbereich um das Gelenk dreht, wobei ein relativer Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz entsprechend der Betätigung des Rollenführungsbereich-Steuerungsbereichs verändert werden kann.
Der Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich kann einen Steuerschlitz aufweisen, der an dem Rollenführungsbereich gebildet wird, und eine Steuerwelle, die parallel zur Nockenwelle ist, und von der ein Steuerungszapfen exzentrisch von dem Zentrum der Steuerwelle gebildet wird und in den Steuerschlitz eingesetzt ist.
Der Rollenring kann zwei Führungsrollen aufweisen, die verschieblich in dem Nockenwellenschlitz bzw. dem Nockenschlitz angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von Kontaktrollen, die den Rollenführungsbereich kontaktieren.
Der Rollenring kann zwei Rollenplatten und zwei Rollenführungsachsen aufweisen, sowie eine Vielzahl von Kontaktrollenachsen, die zwischen den Rollenplatten und den Führungsrollen gebildet werden, und die Kontaktrollen sind angeordnet.
Ein Umfang, der durch die Führungsrollenachse gebildet wird, kann kleiner als ein Umfang sein, der durch die Kontaktrollenachse gebildet wird, sein.
Der Rollenring kann einen oberen Rollenring und einen unteren Rollenring aufweisen, und er kann durch Verbinden des oberen Rollenrings und des unteren Rollenrings gebildet sein.
Der Nockenwellenschlitz kann in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet sein, und die Nockenwellenschlitzrichtung ist exzentrisch von dem Drehzentrum der Nockenwelle.
Der Nockenschlitz kann in Richtung der radialen Richtung davon gebildet sein, und die Nockenschlitzrichtung ist exzentrisch von bzw. bzgl. des Drehzentrums der Nockenwelle.
Wie oben beschrieben sehen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten vor, die eine Öffnungszeit eines Ventils entsprechend der Betriebsbedingungen eines Motors, der insbesondere eine Brennkraftmaschine ist, bei einfacher Gestaltung verändern kann.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Ventilzeit entsprechend verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann hinsichtlich seiner Größe reduziert sein, und daher kann die Gesamthöhe des Ventiltriebs reduziert sein.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann bei einem Motor ohne aufwändige Gestaltungsänderungen angewendet werden, und daher kann die Produktivität verbessert werden und die Produktionskosten reduziert werden.
Die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, was ersichtlich wird aus und detaillierter dargestellt ist in den beigefügten Figuren, die hierin eingebunden sind, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung, was zusammen dazu dient, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Ventilzeiten entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten.
3 und 4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht bzw. eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus 1.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rollenrings einer beispielhaften Vorrichtung zur Verstellung der Ventilzeiten entsprechend der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Rollenrings einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten.
7 bis 9 sind Zeichnungen, die den Betrieb von einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Bezug wird nun detailliert auf verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Figuren gezeigt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung 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, Modifikationen, äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Gedanken- und Schutzbereich der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert eingebunden sind.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Explosionsansicht einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3 und 4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht bzw. eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus 1.
Eine Vorrichtung 100 zur stufenlos verstellbaren Ventilzeit bzw. Ventilöffnungszeit (kurz: Ventilzeit) entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst eine Nockenwelle 10, in der ein Nockenwellenschlitz 12 gebildet wird, einen Nockenbereich 20, von dem ein Nocken 22 und ein Nockenschlitz 24 daran gebildet sind und von dem ein Drehzentrum identisch mit dem Drehzentrum der Nockenwelle 10 ist und von dem ein Phasenwinkel bzw. eine Phasenverschiebung (kurz: Phasenwinkel) gegenüber der Nockenwelle 10 veränderbar bzw. verstellbar (kurz: verstellbar) ist, und ein Zeit-Steuerungsbereich bzw. eine Zeit-Steuerungseinrichtung bzw. Öffnungszeit-Steuerungsbereich bzw. eine Öffnungszeit-Steuerungseinrichtung (kurz: Zeit-Steuerungsbereich), der den Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz 12 und dem Nockenschlitz 14 verändert.
Der Nockenbereich 20 und die Nockenwelle 10 ist in eine Nockenbereich-Öffnung 28 eingesetzt.
Der Zeit-Steuerungsbereich weist einen Rollenführungsbereich 30 und einen Rollenring 40 auf, der drehbar an bzw. in dem Rollenführungsbereich 30 angeordnet und mit dem Nockenwellenschlitz 12 und dem Nockenschlitz 24 verbunden ist, wobei ein Drehzentrum des Nockenführungsbereichs 30 parallel zu dem Drehzentrum der Nockenwelle 10 ist, und das Drehzentrum des Rollenführungsbereichs 30 variieren kann.
Der Zeit-Steuerungsbereich weist ein Gelenk 32 auf, das mit der einen Seite des Rollenführungsbereichs 30 verbunden ist, und einen Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich 50, der selektiv den Rollenführungsbereich 30 um das Gelenk 32 dreht.
Das Gelenk 32 ist mit einem Motor (z. B. Zylinderkopf) durch ein Befestigungsteil 70 verbunden.
Der Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich 50 weist einen Steuerschlitz 52 auf, der an dem Rollenführungsbereich 30 ausgebildet ist, und eine Steuerwelle 56, die parallel zur Nockenwelle 10 ist und in der ein Steuerungszapfen 54 exzentrisch von dem Zentrum bzw. der Mittelängsachse (kurz: Zentrum) der Steuerwelle 56 ausgebildet ist und der in den Steuerschlitz 52 eingesetzt ist.
Jedoch ist das Schema des Rollenführungsbereich-Steuerungsbereichs 50 nicht darauf beschränkt, und im Gegenteil kann ein Aktor oder ein Zylinder zum Verändern des Drehzentrums des Rollenführungsbereichs 30 verwendet werden.
Der Nockenwellenschlitz 12 kann in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet sein, und die Nockenwellenschlitzrichtung ist exzentrisch von dem Drehzentrum der Nockenwelle 10.
Der Nockenschlitz 24 kann in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet sein, und die Nockenschlitzrichtung ist exzentrisch von dem Drehzentrum der Nockenwelle 10.
Das heißt, wie in 4 gezeigt, die Richtungen des Nockenschlitzes 24 und des Nockenwellenschlitzes 12 können in Richtung „A” bzw. „B” weg von den Drehzentrum der Nockenwelle 10 sein.
Die Abweichung oder der Versatz jedes Schlitzes 24 und 12 kann eine Verringerung der Größe zu jeder Betriebsbelastung eines jeden der Schlitze 24 und 12 ermöglichen, und daher kann die Lebensdauer der Vorrichtung vergrößert werden.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rollenrings einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Rollenrings einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf die 4 bis 6 weist ein Rollenring 40 einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten 100 entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zwei Führungsrollen 42 auf, die verschieblich innerhalb des Nockenwellenschlitzes 12 bzw. des Nockenschlitzes 24 angeordnet sind, und eine Vielzahl von Kontaktrollen 44, die den Rollenführungsbereich 30 kontaktieren.
Ein Innenumfang des Rollenführungsbereichs 30 ist zylindrisch, und die Vielzahl von Kontaktrollen 44 kann ermöglichen, dass der Rollenring 40 sanft innerhalb des Rollenführungsbereichs 30 gedreht wird.
Der Rollenring 40 umfasst zwei Rollenplatten bzw. Rollenscheiben bzw. Rollenflansche (kurz: Rollenplatten) 46 auf, und zwei Führungsrollenachsen bzw. Führungsrollenwellen (kurz: Führungsrollenachsen) 48 und eine Vielzahl von Kontaktrollenachsen bzw. Kontaktrollenwellen (kurz: Kontaktrollenachsen) 49, die zwischen den Rollenplatten 46, den Führungsrollen 42 und den Kontaktrollen 44 gebildet werden, sind daran angeordnet.
Bezugnehmend auf 5 ist ein Radius bzw. Umfang C (kurz: Umfang), der von der Führungsrollenachse 48 gebildet wird, kleiner als ein Umfang B, der durch die Kontaktrollenachse 49 gebildet wird. Daher können Interferenzen, die während der Drehung jedes der Schlitze 24 und 12 und des Rollenrings 40 auftreten könnten, verhindert werden.
Bezugnehmend auf 6 kann der Rollenring 40 einen oberen Rollenring 40a und einen unteren Rollen 40b aufweisen, und wird gebildet durch Verbinden des oberen Rollenrings 40a und des unteren Rollenrings 40b. Wenn der Rollenring 40 durch zwei Teile verbunden wird, kann die Produktivität verbessert werden und Toleranzen des Rollenrings 40 und des Rollenführungsbereichs 30 können auf einfache Weise durch bloßes Anpassen bzw. Modulieren der Kontaktbereiche des Rollenrings 40a und 40b angepasst werden.
Ein Nockenaufsatzeingriffsbereich 26 ist an dem Nockenbereich 20 gebildet.
In der Zeichnung treibt der eine Schlitz zwei Nocken und der Schlitz wird an einer Seite der beiden Nocken gebildet, wobei dies eine beispielhafte Ausführungsform darstellen soll. Dieses Schema kann bei einem Motor bzw. Brennkraftmaschine (kurz: Motor) angewendet werden, von dem ein Nockenaufsatz im Zentrum einer Zylinderbohrung angeordnet ist. Jedoch kann der Schlitz zwischen zwei Nocken angeordnet sein, wenn der Schlitz bei einem Motor angewendet wird, bei dem ein Nockenaufsatz zwischen Bohrungen eines jeden Zylinders angeordnet ist.
Die 7 bis 9 sind Zeichnungen, die den Betrieb einer Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezugnehmend auf die 7 bis 9 wird der Betrieb einer Vorrichtung 100 zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
7 ist eine Zeichnung, die den Betrieb einer Vorrichtung 100 zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten unter Last zeigt, 8 ist eine Zeichnung, die den Betrieb einer Vorrichtung 100 zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten im mittleren Lastbereich zeigt, und 9 ist eine Zeichnung, die den Betrieb einer Vorrichtung 100 zu stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten im hohen Lastbereich zeigt.
Die kurzen Pfeile in den Figuren bezeichnen Relativdrehungen der Nockenwelle 10 und die langen Pfeile bezeichnen Relativdrehungen des Nockens 22.
Das Bezugszeichen 58 bezeichnet in den Figuren ein Schneckenrad, eine Schnecke dreht das Schneckenrad 58 in Richtung des Steuerungszapfens 54, um entsprechend den Motorbetriebsbedingungen zu verstellen, und die Positionen des Rollenführungsbereichs 30 werden entsprechend den Positionsveränderungen des Steuerungszapfens 54 geändert, und daher verändert sich bzw. wird verstellt das Drehzentrum des Rollenrings 40.
In 8 ist das Drehzentrum des Rollenrings 40 im Wesentlichen identisch mit dem Drehzentrum der Nockenwelle 10, und daher werden die Nockenwelle 10, der Rollenring 40 und der Nocken 22 mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht, und daher wird ein Ventil 60 ständig geöffnet und geschlossen.
In 7 ist die Relativposition des Steuerungszapfens 54 höher als die des in 8 gezeigten Steuerungszapfen, die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der Nockenwelle 10 wird verändert. Die gestrichelten Linien, die in den Abbildung (b) und Abbildung (c) der 7 gezeigt sind, werden für den Vergleich von Relativpositionen des in 8 gezeigten Nockens verwendet.
Die Relativdrehzahl bzw. Relativgeschwindigkeit des Nockens 22 gegenüber der Nockenwelle 10 wird von der Ansicht (a) zur (b) aus 7 verzögert, und die Relativdrehzahl des Nockens 22 zu der der Nockenwelle 10 wird von der Ansicht (b) zur Ansicht (c) in 7 angehoben. Die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der der Nockenwelle 10 ist von der Ansicht (c) zur Ansicht (d) aus 7 angehoben, und die Relativdrehzahl des Nockens 22 zu der der Nockenwelle 10 ist von der Ansicht (d) zur Ansicht (a) aus 7 verzögert. Daher ist die Schließzeit des Ventils 60 relativ erhöht im Vergleich zu der aus 8.
In 9 ist die Relativposition des Steuerungszapfens 54 niedriger als die des in 8 gezeigten Steuerungszapfens und die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der Nockenwelle 10 wir verändert. Die gestrichelten Linien, die in den Abbildung (b) und Abbildung (c) in 9 gezeigt sind, werden für den Vergleich von Relativpositionen des gezeigten Nockens 22 verwendet.
Die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der der Nockenwelle 10 wird von Abbildung (a) zur Abbildung (b) aus 9 angehoben und die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der der Nockenwelle 10 wird von Abbildung (b) zur Abbildung (c) aus 9 verzögert. Die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der der Nockenwelle 10 wird von Abbildung (c) zur Abbildung (d) aus 9 verzögert und die Relativdrehzahl des Nockens 22 gegenüber der der Nockenwelle 10 wird von Abbildung (d) zur Abbildung (a) aus 9 angehoben. Daher wird die Schließzeit des Ventils 60 im Vergleich zu der, die in 8 gezeigt ist, relativ verzögert.
Die oben beschriebene Veränderung der Drehzahl kann aufgrund einer Differenz oder Variation zwischen den Drehzentren des Rollenrings 40 und der Nockenwelle 10 erzeugt werden.
In Abbildung (c) in jeder der 7 bis 9 ist das Ventil 60 geöffnet. Jedoch ist dies nicht darauf beschränkt, und im Gegenteil können die Öffnungszeiten oder Schließzeiten des Ventils entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors sein.
Bei Verbrennungsmotoren können bevorzugte Variationen der Öffnungs- und Schließzeiten von Ventilen realisiert sein durch z. B. das Festhalten des Öffnen des Ventils (kurz: VO, abgeleitet vom englischen Begriff „Valve Opening”) das Festhalten des maximalen Öffnens (größter Hub), das Festhalten des Ventilschließens (kurz: VC, abgeleitet vom englischsprachigen „Valve Closing”), das Festhalten der Ventilzeiten, usw.. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können verschiedene Strategien entsprechend der Gestaltung der Position des Gelenks 32 möglich sein.
Das heißt, die Wirkung des CVVD kann entsprechend der Motorbetriebsbedingungen (Drehzahl, Betriebslast) verschieden sein, und daher ist es im niedrigen Drehzahlbereich und im niedrigen Lastbereich (einschließlich des Leerlaufs) möglich, ein Überlappen des Einlassventils und des Auslassventils zu minimieren oder zu verringern (angrenzende Ventilöffnungszeiten an dem oberen Totpunkt, und Entfernen der Einlassventilöffnungszeit vom unteren Totpunkt.) und daher werden Motorpumpverluste reduziert.
Bei niedriger Drehzahl und mittlerer Last ist es möglich, ein Überlappen eines Einlassventils und eines Auslassventils zu maximieren und die Ventilschließzeit vom unteren Totpunkt weg zu setzen, und daher kann der Motorpumpverlust bzw. Motorverdichtungsverlust (kurz: Motorpumpverlust) reduziert werden und die Klopfcharakteristik kann verbessert werden.
Bei niedriger Drehzahl und hoher Last ist es möglich, das Überlappen eines Einlassventils und eines Auslassventils zur Verbesserung der Leistung zu minimieren und das Einlassventil in der Nähe des unteren Totpunkts zur Verbesserung der Ladeeffizienz zu schließen.
Bei mittlerer oder hoher Drehzahl und hoher Last ist es möglich, das Überlappen eines Einlassventils und eines Auslassventils zur Verbesserung der Leistung zu minimieren und das Einlassventil entsprechend der Drehzahl zur Verbesserung der Ladeeffizienz zu schließen.
Durch Anwenden der Steuerungsstrategien, de oben beschrieben wurden, kann der Kraftstoffverbrauch im Niedriglastbereich verbessert werden und die Motorleistung kann im Volllastbereich verbessert werden. Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Positionen des Gelenks 32 und das Drehzentrum des Rollenrings 40 entsprechend der erforderlichen Motorcharakteristiken bestimmen und daher können verschiedenen Motorleistungen bzw. Motorverhalten erreicht werden.
Zum Zwecke der Erläuterung und akkuraten Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe obere oder untere, vordere oder hintere, innen oder außen, usw. verwendet, um Merkmale von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen dieser Merkmale wie sie in den Figuren gezeigt sind zu beschreiben.
Die vorangehende Beschreibung von speziellen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung dargelegt. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend sind oder die Erfindung auf diese präzisen Formen, die offenbart sind, beschränken sollen und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der oben beschriebenen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, und dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu machen 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 bestimmt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0130396 [0001]

Claims

Eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten, aufweisend: eine Nockenwelle, die einen Nockenwellenschlitz aufweist, wobei die Nockenwelle drehbar um eine Nockenwellenachse ausgerichtet und/oder zentriert ist; einen Nockenbereich, der einen Nocken und einen Nockenschlitz aufweist, wobei der Nockenbereich eine Nockenachse hat, die koaxial mit der Nockenwellenachse ist, sowie einen veränderbaren Phasenwinkel relativ zur Welle; und einen Zeitdauersteuerbereich, der den Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verändert.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß Anspruch 1, wobei der Zeit-Steuerungsbereich aufweist: einen Rollenführungsbereich; und einen Rollenring, der drehbar an dem Rollenführungsbereich angeordnet ist und mit dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verbunden ist; wobei eine drehbare Mittelachse oder Mittelwelle des Rollenführungsbereichs parallel zu der Nockenwellenachse ist, und die drehbare Mittelachse des Rollenführungsbereichs verändert wird.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zeitensteuerbereich aufweist: ein Gelenk, dass mit der einen Seite des Rollenführungsbereichs verbunden ist; und Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich, der selektiv den Rollenführungsbereich um das Gelenk dreht.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich aufweist: einen Steuerschlitz, der an dem Rollenführungsbereich gebildet wird; und eine Steuerwelle, die parallel zur Nockenwelle ist, und von der ein Kontrollstift exzentrisch von dem Zentrum der Steuerwelle gebildet wird und in den Steuerschlitz eingesetzt ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rollenring aufweist: zwei Führungsrollen, die verschieblich in dem Nockenwellenschlitz oder dem Nockenschlitz angeordnet sind; und eine Vielzahl von Kontaktrollen, die den Rollenführungsbereich kontaktieren.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rollenring aufweist: zwei Rollenplatten; und zwei Führungsrollenachsen und eine Vielzahl von Kontaktrollenachsen, die zwischen den Rollenplatten und den Führungsrollen gebildet werden und an denen die Kontaktrollen angeordnet sind.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Umfang, der von der Führungsrollenachse gebildet wird, kleiner als ein Umfang ist, der durch die Kontaktrollenachse gebildet wird.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rollenring einen oberen Rollenring und einen unteren Rollenring aufweist und durch Verbinden des oberen Rollenrings und des unteren Rollenrings gebildet ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Nockenwellenschlitz in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet wird und die Nockenwellenschlitzrichtung exzentrisch bezüglich der Nockenwellenachse ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Nockenschlitz in Richtung einer radialen Richtung davon gebildet wird und die Nockenwellenschlitzrichtung exzentrisch bezüglich der Nockenwellenachse ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Nockenaufsatzeingriffsbereich an dem Nockenbereich gebildet wird.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Nockenbereichöffnung an dem Nockenbereich gebildet wird, und die Nockenwelle in die Nockenbereichöffnung eingesetzt ist.
Eine Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten, aufweisend: eine Nockenwelle, die einen Nockenwellenschlitz aufweist, wobei die Nockenwelle drehbar um eine Nockenwellenachse angeordnet und/oder zentriert ist; einen Nockenbereich, der einen Nocken und einen Nockenschlitz aufweist, wobei der Nockenbereich eine Nockenachse hat, die koaxial mit der Nockenwellenachse ist, sowie einen verstellbaren Phasenwinkel relativ zur Nockenwelle; einen Rollenführungsbereich; einen Rollenring, der drehbar an dem Rollenführungsbereich angeordnet ist und mit dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz verbunden ist; ein Gelenk, das mit der einen Seite des Rollenführungsbereichs verbunden ist; und einen Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich, der selektiv den Rollenführungsbereich um das Gelenk dreht, wobei ein relativer Phasenwinkel zwischen dem Nockenwellenschlitz und dem Nockenschlitz entsprechend der Betätigung des Rollenführungssteuerbereichs verändert wird.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß Anspruch 13, wobei der Rollenführungsbereich-Steuerungsbereich aufweist: einen Steuerschlitz, der an dem Rollenführungsbereich gebildet wird; und eine Steuerwelle, die parallel zur Nockenwelle ist, und von der ein Steuerungszapfen exzentrisch von einem Zentrum der Steuerwelle gebildet wird und in den Steuerschlitz eingesetzt ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der Ansprüche 13 und 14, wobei der Rollenring aufweist: zwei Führungsrollen, die verschieblich in dem Nockenwellenschlitz und dem Steuerschlitz angeordnet sind; und eine Vielzahl von Kontaktrollen, die den Rollenführungsbereich kontaktierten.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem Ansprüche 13 bis 15, wobei der Rollenring aufweist: zwei Rollenplatten; und zwei Führungsrollenachsen und eine Vielzahl von Kontaktrollenachsen, die zwischen den Rollenplatten und den Führungsrollen gebildet sind, und die Kontaktrollen daran angeordnet sind.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei ein Umfang, der von der Führungsrollenachse gebildet wird, kleiner als sein Umfang ist, der von der Kontaktrollenachse gebildet wird.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Rollenring einen unteren Rollenring und einen oberen Rollenring aufweist und durch Verbinden des oberen Rollenrings und des unteren Rollenrings gebildet ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der Nockenwellenschlitz in Richtung einer Radialrichtung davon gebildet ist und die Nockenwellenschlitzrichtung exzentrisch von der Nockenwellenachse ist.
Die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung von Ventilzeiten gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Nockenwellenschlitz in Richtung einer Radialrichtung davon gebildet wird, und die Nockenwellenschlitzrichtung exzentrisch von der Nockenwellenachse ist.