DE102015119770A1

DE102015119770A1 - Kontinuierlich-variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung und Verbrennungsmotor, der mit dieser ausgestattet ist

Info

Publication number: DE102015119770A1
Application number: DE102015119770.7A
Authority: DE
Inventors: You Sang SON; Kyoung Pyo Ha; Back Sik Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: US20160160703A1; DE102015119770B4; CN105697090B; CN105697090A; US10544716B2; KR101628100B1

Abstract

Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend eine Nockenwelle 30, eine Mehrzahl von Rädern 60, welche an der Nockenwelle 30 angebracht sind und welche jeweilig mit einer Radnase 62 ausgebildet sind, einer Mehrzahl von Nockenabschnitten 70, welche mit einem Nocken 71 und einer Nockennase 74 ausgebildet sind, und welche auf die Nockenwelle 70 montiert sind und von welchen ein relativer Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle 70 variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern 80, welche mit der jeweiligen Radnase 62 und der jeweiligen Nockennase 74 verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen 90, in welche ein jeweiliger innerer Halter 80 drehbar eingesetzt ist und welche um ein Gelenkloch 42 drehbar eingerichtet sind, welches auf Seiten einer Nockenhalterung 40 ausgebildet ist, und einen Steuerabschnitt 100, welcher selektiv die Schiebergehäuse 90 bewegt, um eine Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter 80 zu ändern.

Description

Querverweis zu bezogener Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0175835 , die am 9. Dezember 2014 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt über diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontinuierlich-variable-Ventil-Zeitdauer-Vorrichtung (z. B. eine Kontinuierlich-variable-Ventilöffnungszeitdauer-Vorrichtung) und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontinuierlich-variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor, welcher die Öffnungszeitdauer eines Ventils variieren kann gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors und welche eine einfache Struktur/einen einfachen Aufbau hat.
Beschreibung bezogener Technik
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung durch Verbrennen von Kraftstoff in einer Brennkammer in einem in die Kammer eingesaugten Luftmedium. Einlassventile werden betätigt durch eine Nockenwelle, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in die Brennkammer gesaugt bzw. eingebracht während die Einlassventile geöffnet sind. Ferner werden Auslassventile betätigt durch die Nockenwelle, und das verbrannte Gas wird aus der Brennkammer ausgelassen, während die Auslassventile geöffnet sind.
Ein optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Das heißt, ein optimaler Hub bzw. eine optimale Hub(höhe)steuerung und/oder optimale Öffnungs-/Schließ-Zeitsteuerung der Ventile hängt von der Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erreichen, sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, wie z. B. im Hinblick auf die Konstruktion einer Mehrzahl von Nockenwellen und eines(einer) Kontinuierlich-variable-Ventilhubs(CVVL)(-Vorrichtung), welcher(welche) einen Ventilhub gemäß einer Motordrehzahl ändern kann.
Ferner, um einen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erreichen, sind Untersuchungen an einer Kontinuierlich-variable-Ventilzeitsteuerung(CVVT)-Vorrichtung durchgeführt worden, welche es erlaubt, unterschiedliche Ventilzeitsteuerbetriebe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl durchzuführen. Das allgemeine CVVT kann die Ventilzeitsteuerung bei einer festen Ventilöffnungsdauer ändern.
Jedoch sind die allgemeine CVVL und CVVT in ihrer Konstruktion kompliziert und (daher) in den Herstellungskosten teuer.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Erleichterung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollen nicht als Zugeständnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den dem Fachmann bekannten Stand der Technik bilden.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Kontinuierlich-variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung (z.B. Kontinuierlich-variable-Ventilöffnungszeitdauer-Vorrichtung) und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche eine Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen eines Motors ändern kann und welche eine einfache Konstruktion aufweist.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist eine Kontinuierlich-variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung auf: eine Nockenwelle, eine Mehrzahl von Rädern, die an(auf) der Nockenwelle angebracht sind und an welchen jeweilig eine Radnase (z.B. Führungsnase) angeformt ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten mit jeweilig einem daran angeformten Nocken und einer (jeweilig daran angeformten) Nockennase, wobei die Nockenabschnitte auf der Nockenwelle angeordnet sind (z.B. ist die Nockenwelle in die Nockenabschnitte eingesetzt), wobei der relative Phasenwinkel der Nockenabschnitte (bzw. deren Nocken) bezüglich der Nockenwelle variabel (z.B. variierbar) ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern, welche mit der jeweiligen Radnase und der jeweiligen Nockennase verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (z.B. Drehschiebergehäusen), in welchen jeweilig einer der inneren Halter drehbar eingesetzt ist und welche (jeweilig) um ein (jeweiliges) Gelenkloch drehbar eingerichtet sind, welches auf Seiten eines (jeweiligen) Nockenwellenhalters (z. B. Nockenwellenhaltedeckels) ausgebildet ist (z. B. in diesem ausgeformt ist), und einen Steuerabschnitt, welcher selektiv die Schiebergehäuse bewegt, um die Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter zu ändern.
Die Kontinuierlich-variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung kann ferner aufweisen erste Stifte (bzw. Zapfen), in welchen (jeweils) ein Radnasenschlitz ausgebildet ist, in welchen die jeweilige Radnase (jeweils zugehörig) verschiebbar (z. B. gleitend verschiebbar) eingesetzt ist, und zweite Stifte (z. B. Zapfen), in welchen (jeweils) ein Nockennasenschlitz ausgebildet ist, in welchen die jeweilige Nockennase (jeweils zugehörig) verschiebbar (z. B. gleitend verschiebbar) eingesetzt ist, und ein erstes Verschiebestiftloch und ein zweites Verschiebestiftloch, in welche jeweils zugehörig der (jeweilige) erste Stift und der (jeweilige) zweite Stift eingesetzt sind, können in dem (jeweiligen) inneren Halter ausgebildet sein.
Der (jeweilige) erste Stift und der (jeweilige) zweite Stift können (jeweils) in Form einer Kreiszylindergestalt ausgebildet sein, und das (jeweilige) erste Verschiebestiftloch und das (jeweilige) zweite Verschiebestiftloch können für den ersten Stift und den zweiten Stift jeweils zugehörig derart ausgebildet sein, dass letztere darin rotieren können.
Der Radnasenschlitz des (jeweiligen) ersten Stifts und der Nockennasenschlitz des (jeweiligen) zweiten Stifts können in (zueinander) entgegengesetzten Richtungen (weisend) ausgebildet sein (d. h. z. B., die Schlitze münden in entgegengesetzte Richtungen aus).
Teile des (jeweiligen) ersten Verschiebestiftlochs und des (jeweiligen) zweiten Verschiebestiftlochs können offen sein, um Bewegungen der Radnase und der Nockennase (relativ dazu) nicht zu stören/ behindern.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung kann ferner aufweisen, ein (jeweiliges) Lager, welches zwischen das (jeweilige) Schiebergehäuse und den (jeweiligen) inneren Halter (jeweils zugeordnet) eingesetzt ist.
Die Schiebegehäuse können über eine Schiebergehäuseverbindungsstange und einen Verbindungshalter miteinander verbunden sein, und ein (jeweiliger) Gelenkzapfen, welcher (jeweilig) in das (zugehörige) Gelenkloch eingesetzt ist, kann mit dem Verbindungshalter verbunden sein.
Der Steuerabschnitt kann ein Steuerzahnrad aufweisen, welches mit dem (jeweiligen) Schiebergehäuse verbunden ist, und kann einen Steuermotor aufweisen, welcher mit dem Steuerzahnrad im Eingriff ist und welcher selektiv das Steuerzahnrad rotiert.
Das (jeweilige) Rad kann über einen (jeweiligen) Verbindungsstift (z. B. Verbindungszapfen) mit der Nockenwelle verbunden sein.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Verbrennungsmotor aufweisen eine Nockenwelle, eine Mehrzahl von Rädern, die an der Nockenwelle angebracht sind und welche (jeweilig) mit einer daran angeformten Radnase ausgebildet sind und welche zu einem jeweiligen Zylinder zugeordnet angeordnet sind, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten mit einem jeweilig daran ausgebildeten Nocken und einer (jeweilig daran ausgebildeten) Nockennase, welche auf der Nockenwelle angeordnet sind und deren relativer Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle variabel (z.B. variierbar) ist und die jeweils zugeordnet zu dem jeweiligen Zylinder angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Haltern mit (jeweils) einem ersten Verschiebestiftloch und einem zweiten Verschiebestiftloch, welche jeweils zugeordnet mit der (jeweiligen) Radnase und mit der (jeweiligen) Nockennase verbunden sind (bzw. letztere sind jeweils zugeordnet in das erste Verschiebestiftloch und das zweite Verschiebestiftloch eingesetzt), einer Mehrzahl von Schiebergehäusen, in welche jeweilig ein innerer Halter drehbar eingesetzt ist und welche um ein (jeweiliges) Gelenkloch, welches auf Seiten bzw. in einem (jeweiligen) Nockenhalter ausgebildet ist, drehbar eingerichtet sind, erste Stifte, die jeweilig mit einem Radnasenschlitz ausgebildet sind, wobei die jeweilige Radnase jeweils zugehörig in den jeweiligen Radnasenschlitz verschiebbar eingesetzt ist, und die drehbar in das (jeweils zugehörige) erste Verschiebestiftloch eingesetzt sind, zweite Stifte, die jeweilig mit einem Nockennasenschlitz, der entgegengesetzt zu dem (jeweiligen) Radnasenschlitz ausgebildet ist, ausgebildet sind, in welchen (Nockennasenschlitz) (jeweils zugehörig) die (jeweilige) Nockennase eingesetzt ist, und die (jeweils zugehörig) in das (jeweils zugehörige) zweite Verschiebestiftloch drehbar eingesetzt sind, und einen Steuerabschnitt, welcher selektiv die Schiebergehäuse (z. B. gemeinsam) bewegt, um eine Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter (bezüglich der Nockenwelle) zu ändern.
Teile des (jeweiligen) ersten Verschiebestiftlochs und des (jeweiligen) zweiten Verschiebestiftlochs können offen sein, um eine Bewegung der (jeweiligen) Radnase und der (jeweiligen) Nockennase nicht zu behindern/zu stören.
Der Verbrennungsmotor kann ferner aufweisen ein (jeweiliges) Lager, welches zwischen das (jeweilige) Schiebergehäuse und den (jeweiligen) inneren Halter eingesetzt ist.
Die Schiebegehäuse können über eine Schiebergehäuseverbindungsstange und einen Verbindungshalter miteinander verbunden sein, und ein (jeweiliger) Gelenkzapfen, welcher (jeweilig) in das (zugehörige) Gelenkloch eingesetzt ist, kann mit dem Verbindungshalter verbunden sein.
Der Steuerabschnitt kann aufweisen ein Steuerzahnrad, welches mit dem (jeweiligen) Schiebergehäuse verbunden ist, und einen Steuermotor, welcher mit dem Steuerzahnrad im Eingriff ist und welcher das Steuerzahnrad selektiv dreht.
Das (jeweilige) Rad kann über einen (jeweiligen) Verbindungsstift mit der Nockenwelle verbunden sein.
Wie oben beschrieben kann eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen eines Motors ändern und weist eine einfache Struktur auf.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Größe verringert ausgebildet werden, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventilzugs reduziert werden.
Da die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung an einem bestehenden Motor ohne übermäßige Modifikationen angewendet werden kann, können die Produktivität verbessert und die Produktionskosten reduziert werden.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche in weiterem Detail in den nachfolgenden Zeichnungen, die hierin mit einbezogen sind, und der nachfolgenden Beschreibung weiter ersichtlich werden und dargelegt sind, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine partielle perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 und 5 sind Darstellungen, welche den Betrieb/die Betriebe einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
6 und 7 sind Darstellungen, welche mechanische Bewegungen der Nocken einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
8 ist ein Graph eines Ventilprofils einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung der zahlreichen Merkmale bilden, welche für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie hierin offenbart, einschließlich z. B. spezifischen Dimensionen, Orientierungen, Positionierungen und Gestaltungen, werden sich zumindest teilweise durch die besonders vorgesehene Anwendung und die Verwendungsumgebung bestimmen.
In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder wesensgleichen Teile der Erfindung über sämtliche Figuren der Zeichnung hinweg.
Detailbeschreibung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von welcher Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, um die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung vorgesehen, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie von den angehängten Ansprüchen definiert, liegen.
In der nachfolgenden Detailbeschreibung werden aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nur bestimmte exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben.
Der Fachmann erkennt jedoch, dass die beschriebenen Ausführungsformen in zahlreicher Weise modifiziert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein für die Beschreibung irrelevanter Teil wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung deutlicher zu beschreiben, und gleiche oder ähnliche Elemente werden über die Beschreibung hinweg mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In den Zeichnungen sind z. B. die Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen, etc. aus Klarheitsgründen vergrößert dargestellt.
Über die Beschreibung und die Ansprüche hinweg, wenn nicht expliziert anders beschrieben, bedeuten die Wörter „aufweisen“ und Variationen davon, wie z. B. „aufweisend“ und/oder „weist auf“, dass die damit in Verbindung stehenden Elemente nicht ausschließlich gemeint sind, sondern dass auch noch andere Elemente vorgesehen sein können.
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail erläutert.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, welcher mit einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung (z. B. einer Kontinuierlich-variable-Ventilöffnungszeitdauer-Vorrichtung) gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 3 ist eine partielle perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 1 bis 3 weist ein Verbrennungsmotor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf, einen Motorblock 1 und einen Zylinderkopf 10, welcher am Motorblock 1 angeordnet ist, und eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung, die am Zylinderkopf 10 angebracht/montiert ist.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung weist auf eine Nockenwelle 30, eine Mehrzahl von Rädern 60, welche an der Nockenwelle 30 montiert sind und an welchen jeweilig eine Radnase 62 ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten 70, welche jeweilig mit einem Nocken 71 und/oder 72 und einer (jeweiligen) Nockennase 74 ausgebildet sind und welche auf der Nockenwelle 30 (die darin eingesetzt ist) angeordnet sind und die (jeweils) in ihrem relativen Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle 30 variabel/variierbar sind, eine Mehrzahl von inneren Haltern 80, welche (jeweils zugehörig) mit der jeweiligen Radnase 62 und der jeweiligen Nockennase 74 verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen 90, in welche (jeweils zugehörig) ein jeweiliger innerer Halter 80 drehbar eingesetzt ist und welche jeweils um ein (jeweiliges) Gelenkloch 42 drehbar sind bzw. drehbar konfiguriert sind, das auf Seiten eines/in einem (jeweiligen) Nockenwellenhalter/Nockenwellenhaltekappe 40 ausgebildet ist, und einen Steuerabschnitt 100, welcher die Schiebergehäuse 90 (gemeinsam) selektiv bewegen kann, um die Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter 80 (relativ zur Nockenwelle bzw. zum Nockenwellendrehmittelpunkt) zu ändern.
Die Nockenwelle 30 kann eine Einlassnockenwelle und/oder eine Auslassnockenwelle sein.
In der Zeichnung bilden die Nocken 71 und 72 ein Paar aus, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
Der Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt 76 ist zwischen den Nocken 71 und 72 in den Figuren ausgebildet, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
Die Nocken 71 und/oder 72 kontaktieren ein Ventil/dessen Ventilstößel, um das Ventil 200 zu öffnen.
Der Verbrennungsmotor weist eine Mehrzahl von Zylindern 201, 202, 203 und 204 auf, und die Mehrzahl von Rädern 60 und die Mehrzahl von Nockenabschnitten sind korrespondierend zu dem jeweiligen Zylinder 201, 202, 203 und 204 (jeweils zugehörig) angeordnet.
In der Zeichnung ist der Verbrennungsmotor mit 4 Zylindern vorgesehen, aber die Erfindung ist hierauf nicht eingeschränkt.
Die Nockenwelle 30 und das Rad 60 sind über einen Verbindungszapfen/Verbindungsstift 64 miteinander verbunden.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung weist ferner auf erste Stifte/Zapfen 82, in welchen jeweilig ein Radnasenschlitz 81 ausgebildet ist, in welchen (jeweils zugehörig) die jeweilige Radnase 62 relativ verschiebbar dazu eingesetzt ist, und zweite Stifte/Zapfen 84, in welchen (jeweilig) ein (jeweils zugehöriger) Nockennasenschlitz 83 ausgebildet ist, in welchen (jeweils zugehörig) die jeweilige Nockennase 74 verschiebbar (z. B. gleitend verschiebbar) eingesetzt ist. Ein erstes Verschiebestiftloch 86 und ein zweites Verschiebestiftloch 88 sind jeweils an dem jeweiligen inneren Halter 80 ausgebildet, in welche jeweils zugehörig der erste Stift 82 und der zweite Stift 84 eingesetzt sind.
Der (jeweilige) erste Stift 82 und der (jeweilige) zweite Stift 84 sind in einer Kreiszylindergestalt ausgebildet, und das (jeweilige) erste Verschiebestiftloch 86 und das (jeweilige) zweite Verschiebestiftloch 88 sind ausgebildet, sodass der darin eingesetzte erste Stift 82 und der darin eingesetzte zweite Stift 84 darin rotierbar sind. Da der (jeweilige) erste Stift 82, der (jeweilige) zweite Stift 84, das (jeweilige) erste Verschiebestiftloch 86 und das (jeweilige) zweite Verschiebestiftloch 88 (jeweilig) in einer Kreiszylindergestalt ausgebildet sind, kann ein Abnutzungs-/Verschleiß-Widerstand verbessert werden.
Ferner kann die Produktivität verbessert werden aufgrund der einfachen Formen des ersten Stifts 82, des zweiten Stifts 84, des ersten Verschiebestiftlochs 86 und des zweiten Verschiebestiftlochs 88.
Der (jeweilige) Radnasenschlitz 81 des (jeweiligen) ersten Stifts 82 und der (jeweilige) Nockennasenschlitz 83 des (jeweiligen) zweiten Zapfens 84 sind derart ausgebildet, dass sie in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen bzw. z. B. offen sind.
Teile des ersten Verschiebestiftlochs 86 und des zweiten Verschiebestiftlochs 88 sind offen, um eine Bewegung der Radnase 82 und der Nockennase 74 darin nicht zu behindern/zu blockieren.
Ein (jeweiliges) Lager 92 ist zwischen das (jeweilige) Schiebergehäuse 90 und den (jeweiligen) inneren Halter 80 eingesetzt. Daher kann eine Drehung des inneren Halters 80 relativ zum Schiebergehäuse 90 einfach erfolgen.
In den Zeichnungen ist das (jeweilige) Lager 92 als ein Nadellager dargestellt, jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Im Gegensatz dazu kann das jeweilige Lager 92 auch ein Kugellager und/oder irgendein anderes Rollenlager sein.
Die Schiebergehäuse 90 sind (jeweils) über eine Scheibergehäuseverbindungsstange 94 und einen Verbindungshalter 96 (der z. B. auch Stangenabschnitte zwischen den Schiebergehäusen aufweisen kann) miteinander verbunden. Die Drehpositionen der Schiebergehäuse 90 werden integral gesteuert und sind stabil/feststehend bezüglich der Schiebergehäuse 90 montiert.
Ein (jeweiliger) Gelenkstift 98, der in das (jeweils zugehörige) Gelenkloch 42 eingesetzt ist, ist mit dem Verbindungshalter 96 verbunden.
4 und 5 sind Figuren, welche den Betrieb einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Mit Bezug auf die 1 bis 5 weist der Steuerabschnitt 100 ein Steuerzahnrad 104 auf, welches mit dem Schiebergehäuse 90 verbunden ist, und weist einen Steuermotor 108 auf, welcher selektiv ein Motorzahnrad rotiert, welches mit dem Steuerzahnrad 104 im Eingriff ist.
Mit Bezug auf die 1 bis 5 wird der Betrieb einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Gemäß Verbrennungsmotorbetriebszuständen überträgt eine ECU (Verbrennungsmotorsteuereinheit oder elektrische Steuereinheit) Steuersignale an den Motor 108 (welcher z. B. als Elektromotor ausgebildet ist) des Steuerabschnitts 100, um eine Relativposition der Schiebergehäuse 90 zu ändern. Zum Beispiel wird eine Relativposition der Schiebergehäuse 90 in einer Aufwärtsrichtung und/oder in einer Abwärtsrichtung eines Verbrennungsmotors geändert.
Zum Beispiel, wie in 4 und 5 gezeigt ist, wenn der Motor 108 das Steuerzahnrad 104 dreht, um das Schiebergehäuse 90/die Drehschiebergehäuse 90 zu bewegen, bewegt sich der Drehmittelpunkt des (jeweils zugehörigen) inneren Halters 80 bezüglich des Drehmittelpunkts der Nockenwelle 30. Daher wird eine Winkelbeschleunigung/Winkelgeschwindigkeit des Nockenabschnitts 70 geändert, sodass die (Öffnungszeit)-Dauer der Ventile 200 verändert wird.
Wie auf der linken Seite von 5 gezeigt, fällt der Drehmittelpunkt des (jeweiligen) inneren Halters 80 mit dem Drehmittelpunkt der Nockenwelle 30 zusammen, und „A“ zeigt die Drehmittelpunkte des (jeweiligen) inneren Halters 80 und der Nockenwelle 30 an.
In diesem Zustand, falls der Motor 108 das Steuerzahnrad 104 dreht, werden die Relativpositionen des (jeweiligen) Schiebergehäuses 90 und des inneren Arms 80 geändert. Daher, wie auf der rechten Seite von 5 gezeigt ist, wird ein Drehmittelpunkt des inneren Halters 80 zu B hin geändert, dann ist der Drehmittelpunkt des (jeweiligen) inneren Halters 80 bezüglich jenem der Nockenwelle 30 geändert/versetzt.
6 und 7 sind Darstellungen, welche die mechanischen Bewegungen der Nocken einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Wie in 6 gezeigt ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant (z. B. auch kontinuierlich) geändert ist (z. B. auch wird), wenn der relative Drehmittelpunkt der Nocken 71 und 72 bezüglich des Drehmittelpunkts der Nockenwelle 30 nach unten hin geändert ist/wird, ist die Drehgeschwindigkeit (z. B. Winkelgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ größer als die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von der Phase a aus zu der Phase b hin und von der Phase b aus zu der Phase c hin, und dann ist die Drehgeschwindigkeit der Nocken 71 und 82 relativ kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von der Phase c aus zu der Phase d hin und von der Phase d aus zu der Phase a hin. Das heißt, die Ventil(öffnungs)dauer ist geändert.
Wie in 7 gezeigt ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant (z. B. kontinuierlich) geändert ist/wird, wenn der relative Drehmittelpunkt der Nocken 71 und 72 bezüglich des Drehmittelpunkts der Nockenwelle 30 nach oben geändert ist/wird, ist die Drehgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von der Phase a aus zur Phase b hin und von der Phase b aus zur Phase c hin, und dann ist die Drehgeschwindigkeit der Nocken 71 und 82 relativ schneller/größer als die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von der Phase c aus zur Phase d hin und von der Phase d aus zur Phase a hin. Das heißt, die Ventil(öffnungs)zeitdauer ist geändert.
Während das (jeweilige) Rad 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist die Radnase 62 innerhalb des Radnasenschlitzes 81 verschiebbar, sind der (jeweilige) erste Stift 82 und der (jeweilige) zweite Stift 84 innerhalb des jeweils zugehörigen ersten Verschiebestiftlochs 86 und des zweiten Verschiebestiftlochs 88 rotierbar, und ist die jeweilige Nockennase 74 innerhalb des (jeweils zugehörigen) Nockennasenschlitzes 83 verschiebbar. Daher, wenn die Relativrotationsmittelpunkte des (jeweiligen) inneren Halters 80 und der Nockenwelle 30 geändert werden, ist die relative Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert.
8 ist ein Graph eines Ventil(öffnungs)dauerprofils einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 8 gezeigt, obwohl der maximale Hub des Ventils 200 konstant ist, ist jedoch die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert gemäß den Relativpositionen der Schiebergehäuse 90, sodass die Öffnungszeitdauer des (jeweiligen) Ventils 200 geändert wird, und zahlreiche Ventilöffnungsdauerprofile können damit erreicht werden.
Wie im Beispiel von 8 dargestellt, ist der Öffnungszeitpunkt des jeweiligen Ventils 200 konstant und wird der Schließzeitpunkt des jeweiligen Ventils 200 gesteuert; die Erfindung ist hierauf jedoch nicht eingeschränkt. Gemäß einem Montagewinkel des Ventils 200 und dergleichen, können zahlreiche Ventilöffnungszeitdauern erzielt werden.
Die Ermittlungen der Steuersignale der ECU gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand sind dem Fachmann geläufig, sodass Detailbeschreibungen davon weggelassen werden.
Wie oben beschrieben, kann eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors erreichen und weist eine einfache Struktur auf.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Größe reduziert sein, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventilzugs reduziert werden.
Da die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung an einem existierenden Verbrennungsmotor ohne übermäßige Modifikationen (desselben) verwendet werden kann, können die Produktivität verbessert und die Produktionskosten reduziert werden.
Zur Erleichterung in der Erklärung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oberer“, „unterer“, „innerer“ und „äußerer“ dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
Die vorausgehenden Beschreibungen von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht worden. Sie sind nicht vorgesehen, um erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf exakt diese offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, und ersichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzen, die diversen exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung zu erstellen und zu verwenden, sowie die diversen Alternativen und Modifikationen davon. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2014-0175835 [0001]

Claims

Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend: eine Nockenwelle (30), eine Mehrzahl von Rädern (60), welche an der Nockenwelle (30) anmontiert sind und an welchen jeweilig eine Radnase (62) ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten (70), welche jeweilig mit einem Nocken (71, 72) und einer Nockennase (74) ausgebildet sind und welche auf der Nockenwelle (30) angeordnet sind und von welchen ein relativer Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern (80), welche mit der jeweiligen Radnase (62) und der jeweiligen Nockennase (74) verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (90), in welche jeweilig ein jeweiliger innerer Halter (80) drehbar dazu eingesetzt ist und welche um ein Gelenkloch (42), welches auf Seiten eines Nockenwellenhalters (40) ausgebildet ist, drehbar eingerichtet sind, und einen Steuerabschnitt (100), welcher die Schiebergehäuse (90) selektiv bewegen kann, um eine Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter (80) zu ändern.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: erste Stifte (82), welche jeweilig mit einem Radnasenschlitz (81) ausgebildet sind, in welchen eine jeweilige Radnase (82) verschiebbar eingesetzt ist, und zweite Stifte (84), in welchen jeweilig ein Nockennasenschlitz (83) ausgebildet ist, in welchen die jeweilige Nockennase (74) verschiebbar eingesetzt ist, und wobei ein erstes Verschiebestiftloch (86) und ein zweites Verschiebestiftloch (88), in welche jeweilig der erste Stift (82) und der zweite Stift (84) eingesetzt sind, an dem inneren Halter (80) ausgebildet sind.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Stift (82) und der zweite Stift (84) in einer Kreiszylindergestalt ausgebildet sind, und wobei das erste Verschiebestiftloch (86) und das zweite Verschiebestiftloch (88) ausgebildet sind, sodass der erste Stift (82) und der zweite Stift (84) jeweilig darin rotierbar sind.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Radnasenschlitz (81) des ersten Zapfens (82) und der Nockennasenschlitz (83) des zweiten Zapfens (84) in entgegengesetzter Richtung ausgebildet sind.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei Teile des ersten Verschiebestiftlochs (86) und des zweiten Verschiebestiftlochs (88) offen sind, um Bewegungen der Radnase (62) und der Nockennase (74) nicht zu behindern.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend ein Lager (91), welches zwischen das Schiebergehäuse (90) und den inneren Halter (80) eingesetzt ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schiebergehäuse (90) über eine Schiebergehäuseverbindungsstange (94) und einen Verbindungshalter (96) miteinander verbunden sind, und wobei ein Gelenkstift (98), der in das Gelenkloch (42) eingesetzt ist, mit dem Verbindungshalter (96) verbunden ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Steuerabschnitt (100) aufweist: ein Steuerzahnrad (104), welches mit dem Schiebergehäuse (90) verbunden ist, und einen Steuermotor (108), welcher mit dem Steuerzahnrad (104) verbunden ist und selektiv das Steuerzahnrad (104) rotiert.
Kontinuierliche-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Rad (60) über einen Verbindungszapfen (64) mit der Nockenwelle (30) verbunden ist.
Verbrennungsmotor mit: einer Nockenwelle (30), einer Mehrzahl von Rädern (60), welche an der Nockenwelle (30) montiert sind und an welchen jeweilig eine Radnase (62) ausgebildet ist und welche korrespondierend zu einem jeweiligen Zylinder angeordnet sind, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten (70), welche jeweilig mit einem Nocken (71) und einer Nockennase (74) ausgebildet sind und welche auf der Nockenwelle (30) angeordnet sind und von welchen ein relativer Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel und welche korrespondierend zu dem jeweiligen Zylinder angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Haltern (80), welche jeweilig mit einem ersten Verschiebestiftloch (86) und einem zweiten Verschiebestiftloch (88) ausgebildet sind, die mit der jeweiligen Radnase (62) und der jeweiligen Nockennase (74) verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (90), in welche der jeweilige innere Halter (80) drehbar eingesetzt ist und welche um ein Gelenkloch (42) drehbar eingerichtet sind, welches auf Seiten eines Nockenwellenhalters (40) ausgebildet ist, erste Stifte (82), welche jeweilig mit einem Radnasenschlitz (81) ausgebildet sind, in welchen eine jeweilige Radnase (62) verschiebbar eingesetzt ist, und welche drehbar in das erste Verschiebestiftloch (86) jeweilig eingesetzt sind, zweite Stifte (84), welche jeweilig mit einem Nockennasenschlitz (83) ausgebildet sind, der entgegengesetzt zu dem Radnasenschlitz (82) ausgebildet ist und in welchen die jeweilige Nockennase (74) verschiebbar eingesetzt ist, und die drehbar in das zweite Verschiebestiftloch (88) jeweilig eingesetzt sind, und einen Steuerabschnitt (100), welcher selektiv die Schiebergehäuse (90) bewegt, um die Relativposition eines Drehmittelpunkts der inneren Halter (80) zu ändern.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10, wobei Teile des ersten Verschiebestiftlochs (86) und des zweiten Verschiebestiftlochs (88) offen sind, um Bewegungen der Radnase (62) und der Nockennase (74) nicht zu behindern.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend: ein Lager (91), welches zwischen das Schiebergehäuse (90) und den inneren Halter (80) eingesetzt ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Schiebergehäuse (90) über eine Schiebergehäuseverbindungsstange (94) und einen Verbindungshalter (96) miteinander verbunden sind, und wobei ein Gelenkzapfen (98), welcher in das Gelenkloch (42) eingesetzt ist, mit dem Verbindungshalter (96) verbunden ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Steuerabschnitt (100) aufweist: ein Steuerzahnrad (104), welches mit dem Schiebergehäuse (90) verbunden ist, und einen Steuermotor (108), welcher mit dem Steuerzahnrad (104) im Eingriff ist und welcher selektiv das Steuerzahnrad (104) rotiert.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Rad (60) mit der Nockenwelle (30) über einen Verbindungszapfen (64) verbunden ist.