DE102015119782A1

DE102015119782A1 - Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung und Verbrennungsmotor, welcher mit dieser bereitgestellt ist

Info

Publication number: DE102015119782A1
Application number: DE102015119782.0A
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
Also published as: US20160160702A1; JP6647838B2; JP2016109120A; CN105697089A; KR101628102B1; CN105697089B; US9835057B2

Abstract

Eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung kann aufweisen eine Nockenwelle (30), eine Mehrzahl von Rädern (60), die an der Nockenwelle (30) montiert sind, wobei jeweils ein Radmitnehmer (62) an diesen gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten (70), an welchen jeweils ein Nocken (71, 72) und ein Nockenmitnehmer (74) gebildet sind, in welche die Nockenwelle (30) eingebracht ist und von welchen ein relativer Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern (80), die mit jedem Radmitnehmer (62) und jedem Nockenmitnehmer (74) verbunden ist, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (90), in welche jeweils ein innerer Halter (80) drehbar eingebracht ist und welche in einer Oben-Unten-Richtung eines Verbrennungsmotors (1) bewegbar sind, ein Steuerabschnitt (100), der die Schiebergehäuse (90) selektiv bewegt, um eine relative Position eines Rotationszentrums der inneren Halter (80) einzustellen, und eine Führung (110), die die Bewegung der Schiebergehäuse (90) führt.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2014-0175837 , eingereicht am 9. Dezember 2014, deren gesamter Inhalt hierin durch diese Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung (z. B. eine Kontinuierlich-variable-Ventilöffnungs-Vorrichtung) und einen Verbrennungsmotor, der mit dieser bereitgestellt ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen Verbrennungsmotor, der mit dieser bereitgestellt ist, welche die Öffnungsdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren können mit einer einfachen Konstruktion.
Beschreibung der bezogenen Technik
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung mittels Verbrennens von Kraftstoff in einer Verbrennungskammer in einem Luftmedium, das in die Kammer eingebracht wird. Einlassventile werden mittels einer Nockenwelle betätigt, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in die Verbrennungskammer eingebracht während die Einlassventile offen sind. Ferner werden Auslassventile mittels der Nockenwelle betätigt, und ein Verbrennungsgas wird aus der Verbrennungskammer ausgelassen, während die Auslassventile offen sind.
Die optimale Betätigung der Einlassventile und der Auslassventile hängt ab von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors. D. h., ein optimaler Hub und/oder ein optimales Öffnen/Schließen-Timing der Ventile hängt ab von der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Um so eine optimale Ventilbetätigung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erreichen, wurden zahlreiche Forschungsarbeiten, wie zum Beispiel das Designen einer Vielzahl von Nocken und eines (einer) Kontinuierlich-variablen-Ventilhubs(CVVL)(-Vorrichtung), welcher (welche) den Ventilhub gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl ändern kann, ausgeführt. Ferner, um so eine optimale Ventilbetätigung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erreichen, wurde Forschung an einer Kontinuierlich-variables-Ventiltiming(CVVT)-Vorrichtung ausgeführt, welche unterschiedliche Ventiltiming-Betriebe in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ermöglicht. Das allgemeine CVVT kann Ventiltiming (z. B. Ventilzeitsteuerung) mit einer festen Ventilöffnungsdauer ändern.
Jedoch haben das allgemeine CVVL und CVVT einen komplizierten Aufbau und hohe Herstellungskosten.
Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart werden, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann bekannt ist, bilden.
Kurze Beschreibung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen direkt darauf ab, eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen Verbrennungsmotor, der mit dieser bereitgestellt ist, bereitzustellen, welche die Öffnungsdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors ändern können mit einem simplen Aufbau bzw. einer einfachen Konstruktion.
Gemäß zahleichen Aspekten der Erfindung kann eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung aufweisen eine Nockenwelle, eine Mehrzahl von Rädern, die an der Nockenwelle montiert sind, wobei jeweils ein Radmitnehmer (z. B. Vorsprung) an diesen gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten, an welchen jeweils ein Nocken und ein Nockenmitnehmer (z. B. Vorsprung) gebildet sind und in welche die Nockenwelle eingebracht ist, wobei ein relativer Phasenwinkel der Nockenabschnitte (z. B. der Nocken davon) im Bezug auf die Nockenwelle variabel (z. B. variierbar) ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern, die jeweils mit einem Radmitnehmer und einem Nockenmitnehmer verbunden sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen, in welche jeweils ein innerer Halter (von der Mehrzahl von inneren Haltern) drehbar eingebracht ist und welche in einer Oben-Unten-Richtung eines Verbrennungsmotors bewegbar sind, einen Steuerabschnitt, der die Schiebergehäuse selektiv bewegt, um eine relative Position eines Rotationszentrums der inneren Halter einzustellen (bezüglich des Rotationszentrums der Nockenwelle), und eine Führung (z. B. Führungseinrichtung), die die Bewegung der Schiebergehäuse führt.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung kann ferner aufweisen erste Stifte, an welchen (z. B. in welchen) jeweils ein Radmitnehmerschlitz gebildet ist, wobei die Radmitnehmer verschiebbar in die Radmitnehmerschlitze eingebracht sind, zweite Stifte, an welchen (z. B. in welchen) jeweils ein Nockenmitnehmerschlitz gebildet ist, wobei die Nockenmitnehmer verschiebbar in die Nockenmitnehmerschlitze eingebracht sind, und wobei an dem (z. B. jedem) inneren Halter jeweils eine erste Schiebestiftöffnung (z. B. Stiftöffnung) und eine zweite Schiebestiftöffnung (z. B. Stiftöffnung) gebildet sind, in welche die ersten Stifte bzw. die zweiten Stifte eingebracht sind (z. B. jeweils ein Stift pro Öffnung).
Der erste Stift und der zweite Stift können (jeweils) als eine kreisförmige Zylinderform gebildet sein, und die erste Schiebestiftöffnung und die zweite Schiebestiftöffnung können so gebildet sein, dass die ersten und die zweiten Stifte darin gedreht werden können/drehbar sind.
Der Radmitnehmerschlitz des ersten Stifts und der Nockenmitnehmerschlitz des zweiten Stifts können in gegenüberliegenden Richtungen gebildet sein, zum Beispiel können sie sich im Bezug auf ein Rotationszentrum des inneren Halters gegenüberliegen.
Teile bzw. Abschnitte der ersten Schiebestiftöffnung und Teile bzw. Abschnitte der zweiten Schiebestiftöffnung können offen sein, so dass Bewegungen des Radmitnehmers und des Nockenmitnehmers nicht unterbrochen bzw. behindert werden. Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung kann ferner aufweisen ein (jeweiliges) Lager, das zwischen das (jeweilige) Schiebergehäuse und den (jeweiligen) inneren Halter eingebracht ist.
Eine Steuerzahnung kann an einer Seite jedes Schiebergehäuses gebildet sein, und der Steuerabschnitt kann aufweisen eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle ist, Steuerzahnräder (z. B. Stirnräder), die mit der Steuerzahnung (z. B. den Zähnen) im Eingriff sind und mit der Steuerwelle verbunden sind, und einen Motor, insbesondere Elektromotor, der die Steuerwelle selektiv dreht.
Die Führung kann aufweisen eine Führungsstange, die Bewegungen der Schiebergehäuse führt, und Führungshalter, die die Führungsstange befestigen, wobei ein Führungsschlitz an jedem der Schiebergehäuse gebildet sein kann, in welche Führungsschlitze die Führungsstange eingebracht sein kann.
Die Räder können mit jeweiligen Verbindungsstiften mit der Nockenwelle (z. B. drehfest) verbunden sein.
Gemäß zahlreichen Aspekten der Erfindung kann ein Verbrennungsmotor aufweisen eine Nockenwelle, eine Mehrzahl von Rädern, die an der Nockenwelle montiert sind und korrespondierend zu jedem Zylinder angeordnet sind, wobei jeweils ein Radmitnehmer an den Rädern gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten, an/in welchen jeweils ein Nocken und ein Nockenmitnehmer gebildet sind und welche korrespondierend zu jedem Zylinder angeordnet sind, wobei die Nockenwelle in die Nockenabschnitte (z. B. die Nocken) eingebracht ist, wobei ein relativer Phasenwinkel der Nockenabschnitte (z. B. der Nocken davon) im Bezug auf die Nockenwelle variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern, an welchen jeweils eine erste Schiebestiftöffnung und eine zweite Schiebestiftöffnung, die mit einem Radmitnehmer bzw. einem Nockenmitnehmer verbunden sind, gebildet sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen, die in einer Oben-Unten-Richtung des Verbrennungsmotors bewegbar sind und in welche jeweils ein innerer Halter drehbar eingebracht ist, erste Stifte, an welchen jeweils ein Radmitnehmerschlitz gebildet ist und welche jeweils drehbar in die ersten Schiebestiftöffnungen eingebracht sind, wobei die Radmitnehmer verschiebbar in die Radmitnehmerschlitze eingebracht sind, zweite Stifte, an welchen jeweils ein Nockenmitnehmerschlitz gegenüberliegend zu dem Radmitnehmerschlitz gebildet ist und welche jeweils drehbar in die zweite Schiebestiftöffnung eingebracht sind, wobei die Nockenmitnehmer jeweils verschiebbar in die Nockenmitnehmerschlitze eingebracht sind, einen Steuerabschnitt, der selektiv die Schiebergehäuse bewegt, um eine relative Position eines Rotationszentrums der inneren Halter einzustellen, und eine Führung (z. B. Führungseinrichtung), welche die Bewegung der Schiebergehäuse führt. Bereiche der ersten Schiebestiftöffnung und der zweiten Schiebestiftöffnung können offen sein, so dass Bewegungen des Radmitnehmers und des Nockenmitnehmers (darin) nicht unterbrochen werden.
Der Verbrennungsmotor kann ferner aufweisen ein (jeweiliges) Lager, das zwischen das Schiebergehäuse und den inneren Halter eingebracht ist.
Es kann jeweils eine Steuerzahnung (z. B. in Form von Zähnen) an einer Seite der Schiebergehäuse gebildet sein, und der Steuerabschnitt kann aufweisen eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle ist, und Steuerzahnräder, die mit jeweils einer Steuerzahnung im Eingriff sind und die mit der Steuerwelle verbunden sind, und einen Motor, insbesondere Elektromotor, der die Steuerwelle selektiv dreht.
De Führung kann aufweisen eine Führungsstange, die Bewegungen der Schiebergehäuse führt, und Führungshalter, die die Führungsstange befestigen, wobei an jedem der Schiebergehäuse ein Führungsschlitz gebildet sein kann, in welchen die Führungsstange eingebracht sein kann.
Die Räder können mittels jeweiliger Verbindungsstifte mit der Nockenwelle verbunden sein.
Wie oben beschrieben kann eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer einfachen Konstruktion eine Öffnungsdauer eines Ventils variieren gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine geringere Größe haben, weswegen die Gesamthöhe eines Ventiltriebs verringert sein kann.
Da die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung mit einem existierenden Verbrennungsmotor ohne übermäßige Modifikation verwendet werden kann, kann die Produktivität verbessert sein und können die Herstellungskosten verringert sein. Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die in den begleitenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, detaillierter beschrieben sind oder aus diesen deutlich werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Die 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 3 und die 4 zeigen perspektivische explodierte Teilansichten einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 5 zeigt eine Ansicht, die den Betrieb einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 6 und die 7 zeigen Ansichten, die die mechanischen Bewegungen von Nocken einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die 8 zeigt einen Graph, der ein Ventilprofil einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführung von der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es sollte verstanden werden, dass die angehängten Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und unter Umständen eine etwas vereinfachte Darstellung von zahlreichen Merkmalen, die veranschaulichend sind für die Grundprinzipien der Erfindung, zeigen. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, inklusive zum Beispiel spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen, werden teilweise durch die im Besonderen angedachte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen durchgängig auf die gleichen oder gleichwirkende Teile der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von welchen Beispiele in den begleitenden Figuren gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird deutlich werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden bestimmte exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, um die Erfindung deutlich zu machen.
Die beschriebenen Ausführungsformen können auf zahlreiche Arten modifiziert werden, ohne vom Sinn oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Gleiche oder ähnliche Elemente haben durchgängig durch die Beschreibung das gleiche Bezugszeichen.
In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeuten das Wort „aufweisen” und Variationen davon, wie z. B. „weist auf” oder „aufweisend”, durchgängig das Vorhandensein der genannten Elemente aber nicht den Ausschluss weiterer Elemente. Es wird nun eine kämpferische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist, die 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-variablen-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung und die 3 und 4 zeigen explodierte perspektivische Teilansichten einer Kontinuierlich-variablen-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die 1 bis 4 weist ein Verbrennungsmotor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Verbrennungsmotorblock 1, einen Zylinderkopf 10, der auf dem Verbrennungsmotorblock 1 angeordnet ist, und eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung, die an dem Zylinderkopf 10 montiert ist.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung weist auf eine Nockenwelle 30, eine Mehrzahl von Rädern 60, die an die Nockenwelle 30 montiert sind und an welchen jeweils ein Radmitnehmer 62 gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten 70, an welchen jeweils ein Nocken 71 und/oder 72 sowie ein Nockenmitnehmer 74 gebildet sind, wobei die Nockenwelle 30 in die Nockenabschnitte 70 eingebracht ist und wobei ein relativer Phasenwinkel der Nockenabschnitte 70 bzw. der Nocken 71, 72 im Bezug auf die Nockenwelle 30 variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern 80, welche mit jedem der Radmitnehmer 62 und jedem der Nockenmitnehmer 74 verbunden ist, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen 90, in welche jeweils ein jeweiliger der inneren Halter 80 drehbar eingebracht ist und welche in einer Oben-unten-Richtung eines Verbrennungsmotors bewegbar sind, einen Steuerabschnitt 100, der die Schiebergehäuse 80 selektiv bewegt, um eine relative Position eines Drehzentrums des (zugeordneten) inneren Halters 80 einzustellen, und eine Führung bzw. Führungseinrichtung 110, die die Bewegung der Schiebergehäuse 80 führt.
Die Nockenwelle 30 kann eine Einlassnockenwelle und/oder eine Auslassnockenwelle sein.
In den Figuren sind die Nocken 71 und 72 als ein Paar gebildet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Die Nocken 71 und/oder 72 kontaktieren (zum Beispiel das Ventil 200), um das Ventil 200 zu öffnen.
Der Verbrennungsmotor weist auf eine Mehrzahl von Zylindern 201, 202, 203 und 204, und die Mehrzahl der Räder 60 und die Mehrzahl der Nockenabschnitte sind korrespondierend mit jedem Zylinder 201, 202, 203 bzw. 204 angeordnet. In den Figuren sind vier Zylinder in dem Verbrennungsmotor gebildet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Eingriffsöffnungen 33 sind an der Nockenwelle 30 gebildet, und jedes Rad 60 ist mittels eines Verbindungsstifts 64 durch die Eingriffsöffnung 33 mit der Nockenwelle 30 verbunden. Eine Verbindungsfeder 66 ist an dem Rad 60 angeordnet, sodass der Verbindungsstift 64 nicht getrennt/entfernt wird.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung weist ferner auf erste Stifte 82, an welchen jeweils ein Radmitnehmerschlitz 81 gebildet ist, in den jeweils ein Radmitnehmer 62 verschiebbar eingebracht ist, und zweite Stifte 84, an welchen jeweils ein Nockenmitnehmerschlitz 83 gebildet ist, in den jeweils ein Nockenmitnehmer 74 verschiebbar eingebracht ist. Ferner sind eine erste Schiebestiftöffnung 86 und eine zweite Schiebestiftöffnung 88, in welche der erste Stift 82 bzw. der zweite Stifte 84 eingebracht sind, an bzw. in dem inneren Halter 80 gebildet.
Der erste Stift 82 und der zweite Stifte 84 sind als eine kreisförmige Zylinderform gebildet und die erste Schiebestiftöffnung 86 und die zweite Schiebestiftöffnung 88 sind so gebildet, dass der erste Stift 82 und der zweite Stifte 84 darin gedreht werden bzw. gedreht werden können.
Da der erste Stift 82, der zweite Stifte 84, die erste Schiebestiftöffnung 86 und die zweite Schiebestiftöffnung 88 als kreisförmige Zylinder gebildet sind, kann die Abnutzungswiderstandsfähigkeit verbessert sein.
Ferner kann die Produktivität verbessert sein wegen der einfachen Formen des ersten Stifts 82, des zweiten Stifts 84, der ersten Schiebestiftöffnung 86 und der zweiten Schiebestiftöffnung 88.
Der Radmitnehmerschlitz 81 des ersten Stifts 82 und der Nockenmitnehmerschlitz 83 des zweiten Stifts 84 sind an bzw. in gegenüberliegenden Richtungen gebildet. Teile bzw. Abschnitte bzw. Bereiche der ersten Schiebestiftöffnung 86 und der zweiten Schiebestiftöffnung 88 sind offen, sodass Bewegungen des Radmitnehmers 62 und des Nockenmitnehmers 74 nicht unterbrochen bzw. behindert werden.
Ein (jeweiliges) Lager 92 ist zwischen das (jeweilige) Schiebergehäuse 90 und den (jeweiligen) inneren Halter 80 eingebracht. Dadurch kann die Drehung des inneren Halters 80 leicht ausgeführt werden.
In den Figuren ist das Lager 92 als ein Nadellager dargestellt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil, es können zahlreiche Lager wie zum Beispiel Kugellager, Wälzlager/Rollenlager usw. gemäß der Erfindung verwendet werden. Eine Steuerzahnung 94 (z. B. Linearzahnung) ist jeweils an einer Seite der Schiebergehäuse 90 gebildet. Der Steuerabschnitt 100 weist auf eine Steuerwelle 102, die parallel zu der Nockenwelle 30 ist, Steuerzahnräder 104, die jeweils mit jeweils einer der Steuerzahnungen 94 im Eingriff sind und mit der Steuerwelle 102 verbunden sind, sowie einen Motor (insbesondere Elektromotor) 108, der die Steuerwelle 102 selektiv dreht.
Die Führung bzw. Führungseinrichtung 110 weist auf eine Führungsstange (zum Beispiel Führungsbalken) 112, die die Bewegungen der Schiebergehäuse 90 führt, und Führungshalter 114, die die Führungsstange 112 befestigen. An jedem der Schiebergehäuse 90 ist ein Führungsschlitz 95 gebildet, und die Führungsstange 112 ist in diese eingebracht.
Die 5 zeigt eine Figur, die den Betrieb einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 6 zeigt einen Graph eines Ventilprofils einer Kontinuierliche-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die 1 bis 6 werden Betriebe der Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie es in Ansicht (b) der 5 gezeigt ist, treten relative Drehgeschwindigkeitsänderungen zwischen den Nocken 71 und 72 nicht auf, da ein Drehzentrum bzw. Rotationszentrum des inneren Halters 80 mit einem Drehzentrum der Nockenwelle 30 koinzidiert bzw. übereinstimmt. D. h. die Nocken 71 und 72 und die Nockenwelle 30 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und der gleichen Phase.
Gemäß Betriebszuständen des Verbrennungsmotors überträgt eine ECU (Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung bzw. elektrische Steuereinrichtung) Steuersignale zu dem Motor 108 des Steuerabschnitts 100, um eine relative Position des Schiebergehäuses 90 zu ändern.
Zum Beispiel, ausgehend von dem Zustand von (a) der 5, wenn der Motor 108 die Steuerwelle 102 dreht, um das Schiebergehäuse 90 nach oben zu bewegen, wie es in Ansicht (b) der 5 gezeigt ist, bewegt sich das Rotationszentrum des inneren Halters 80 um ΔH1 nach oben, oder, wenn der Motor 108 die Steuerwelle 102 dreht, so dass das Schiebergehäuse 90 nach unten bewegt wird, wie es in der Ansicht (c) der 5 gezeigt ist, bewegt sich das Rotationszentrum des inneren Halters 80 um ΔH2 nach unten.
Wenn das Rotationszentrum des inneren Halters 80 geändert wird, werden die Winkelbeschleunigung des Nockenabschnitts 70 und die Ventildauer (z. B. die Ventil-offen/Geschlossen-Dauer) geändert.
Die 6 und die 7 zeigen Diagramme, die mechanische Bewegungen von Nocken einer Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, ist die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von Phase a zu Phase b und von Phase b zu Phase c, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant geändert wird/ist, wenn das relative Rotationszentrum der Nocken 71 und 72 im Bezug auf das Rotationszentrum der Nockenwelle 30 nach unten geändert wird, und dann ist die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von Phase c zu Phase d und von Phase d zu Phase a. D. h., die Ventildauer wird geändert.
Wie es in den 5 und 7 gezeigt ist, ist die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von Phase a zu Phase b und von Phase b zu Phase c, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant geändert wird, wenn das relative Rotationszentrum der Nocken 71 und 72 im Bezug auf das Rotationszentrum der Nockenwelle 30 nach oben geändert wird, und dann ist die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von Phase c zu Phase d und von Phase d zu Phase a. D. h., die Ventildauer ist bzw. wird geändert.
Während das Rad 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist der Radmitnehmer 62 innerhalb des Radmitnehmerschlitzes 81 verschiebbar, sind der erste Stift 82 und der zweite Stifte 84 drehbar in der ersten Schiebestiftöffnung 86 bzw. der zweiten Schiebestiftöffnung 88, und ist der Nockenmitnehmer 74 verschiebbar in dem Nockenmitnehmerschlitz 83. Daher, wenn die relativen Rotationszentren des inneren Halters 80 und der Nockenwelle 30 geändert werden, wird die relative Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 im Bezug auf die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 geändert.
Das bedeutet, wie es in der 8 gezeigt wird, dass die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 im Bezug auf die Drehgeschwindigkeit (z. B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 geändert wird gemäß den Relativpositionen des Schiebergehäuses 90, so dass die Schließen-und-Öffnen-Zeit der Ventile 200 geändert wird, obwohl der maximale Hub der Ventile 200 konstant ist. D. h., die Dauer der Ventile 200 wird geändert (zum Beispiel die Dauer, für die die Ventile 200 geöffnet und/oder geschlossen sind).
Während die Öffnungszeit des Ventils 200 konstant ist, wird die Schießen-Zeit des Ventils 200 in der 8 geändert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Gemäß verschiedenen Montagewinkeln der Nocken 71 und 72 und des Ventils 200, verschiedenen Kontaktwinkeln zwischen Nockenbuckeln (z. B. Nockenflächen) der Nocken 71 und 72 und dem Ventil 200 usw. können verschiedene Ventildauern ausgeführt werden.
Die Steuersignale der ECU können gemäß einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors ermittelt werden.
Wie oben beschrieben kann eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Öffnungsdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren mit einer simplen Konstruktion.
Die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine verringerte Größe haben, wodurch die Gesamthöhe eines Ventiltriebs verringert sein kann. Da die Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung mit einem existierenden Verbrennungsmotor verwendet werden kann ohne übermäßige Modifizierungen, kann die Produktivität verbessert sein und können die Herstellungskosten verringert sein. Zur Vereinfachung der Erklärung und zur genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Begriffe oben, unten, innen, außen usw. benutzt, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren gezeigt sind, zu beschreiben.
Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf genau die offenbarten Formen einzuschränken, und es können zahlreiche Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre gemacht werden. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um es dadurch dem Fachmann zu ermöglichen, zahlreiche exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen dieser herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2014-0175837 [0001]

Claims

Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung, aufweisend eine Nockenwelle (30), eine Mehrzahl von Rädern (60), die an der Nockenwelle (30) montiert sind, wobei jeweils ein Radmitnehmer (62) an diesen gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten (70), an welchen jeweils ein Nocken (71, 72) und ein Nockenmitnehmer (74) gebildet sind, in welche die Nockenwelle (30) eingebracht ist und von welchen ein relativer Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern (80), die mit jedem Radmitnehmer (62) und jedem Nockenmitnehmer (74) verbunden ist, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (90), in welche jeweils ein innerer Halter (80) drehbar eingebracht ist und welche in einer Oben-Unten-Richtung eines Verbrennungsmotors (1) bewegbar sind, einen Steuerabschnitt (100), der die Schiebergehäuse (90) selektiv bewegt, um eine relative Position eines Rotationszentrums der inneren Halter (80) einzustellen, und eine Führung (110), die die Bewegung der Schiebergehäuse (90) führt.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend erste Stifte (82), an welchen jeweils ein Radmitnehmerschlitz (81) gebildet ist, wobei die Radmitnehmer (62) verschiebbar in diese eingebracht sind, und zweite Stifte (84), an welchen jeweils ein Nockenmitnehmerschlitz (83) gebildet ist, wobei die Nockenmitnehmer (74) verschiebbar in diese eingebracht sind, und wobei an den inneren Haltern (80) jeweils eine erste Schiebestiftöffnung (86) und eine zweite Schiebestiftöffnung (88) gebildet sind, in welche die ersten Stifte (82) bzw. die zweiten Stifte (84) eingebracht sind.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die ersten Stifte (82) und die zweiten Stifte (84) als eine kreisförmige Zylinderform gebildet sind, und wobei die erste Schiebestiftöffnung (86) und die zweite Schiebestiftöffnung (88) so gebildet sind, dass die ersten (82) und die zweiten Stifte (84) darin gedreht werden können.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Radmitnehmerschlitz (81) der ersten Stifte (82) und der Nockenmitnehmerschlitz (83) der zweiten Stifte (84) in entgegengesetzten Richtungen gebildet sind.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei Teile der ersten Schiebestiftöffnung (86) und der zweiten Schiebestiftöffnung (88) offen sind, so dass Bewegungen des Radmitnehmers (62) und des Nockenmitnehmers (74) nicht unterbrochen werden.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend ein Lager (92), das zwischen das Schiebergehäuse (90) und den inneren Halter (80) eingebracht ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Steuerzahnung (94) an einer Seite jedes Schiebergehäuses (90) gebildet ist, und wobei der Steuerabschnitt (100) aufweist eine Steuerwelle (102), die parallel zu der Nockenwelle (30) ist, Steuerzahnräder (104), die mit den Steuerzahnungen (94) im Eingriff sind und mit der Steuerwelle (102) verbunden sind, und einen Motor (108), insbesondere Elektromotor, der die Steuerwelle (102) selektiv dreht.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führung (110) aufweist eine Führungsstange (112), die Bewegungen der Schiebergehäuse (90) führt, und Führungshalter (114), die die Führungsstange (112) befestigen, und wobei ein Führungsschlitz (95) an jedem der Schiebergehäuse (90) gebildet ist, in welchen die Führungsstange (112) eingebracht ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Räder (60) jeweils mit einem Verbindungsstift (64) mit der Nockenwelle (30) verbunden sind.
Verbrennungsmotor (1), aufweisend eine Nockenwelle (30), eine Mehrzahl von Rädern (60), die an der Nockenwelle (30) montiert sind und korrespondierend mit jedem Zylinder (201, 202, 203, 204) angeordnet sind, wobei jeweils ein Radmitnehmer (62) an den Rädern (60) gebildet ist, eine Mehrzahl von Nockenabschnitten (70), an welchen jeweils ein Nocken (71, 72) und ein Nockenmitnehmer (74) gebildet sind und welche korrespondierend mit jedem Zylinder angeordnet sind, wobei die Nockenwelle (30) in die Nockenabschnitte (70) eingebracht ist und wobei ein relativer Phasenwinkel der Nockenabschnitte (70) im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, eine Mehrzahl von inneren Haltern (80), an welchen jeweils eine erste Schiebestiftöffnung (86) und eine zweite Schiebestiftöffnung (88), die mit jeweils einem Radmitnehmer (62) bzw. einem Nockenmitnehmer (74) verbunden sind, gebildet sind, eine Mehrzahl von Schiebergehäusen (90), die in einer Oben-Unten-Richtung des Verbrennungsmotors (1) bewegbar sind und in welche jeweils ein innerer Halter (80) drehbar eingebracht ist, erste Stifte (82), an welchen jeweils ein Radmitnehmerschlitz (81) gebildet ist und welche jeweils drehbar in die erste Schiebestiftöffnung (86) eingebracht sind, wobei die Radmitnehmer (62) verschiebbar in die Radmitnehmerschlitze (81) eingebracht sind, zweite Stifte (84), an welchen jeweils ein Nockenmitnehmerschlitz (83) gegenüberliegend zu dem Radmitnehmerschlitz (81) gebildet ist und welche jeweils drehbar in die zweite Schiebestiftöffnung (88) eingebracht sind, wobei die Nockenmitnehmer (74) verschiebbar in die Nockenmitnehmerschlitze (83) eingebracht sind, einen Steuerabschnitt (100), der selektiv die Schiebergehäuse (90) bewegt, um die relative Position eines Rotationszentrums des inneren Halters (80) einzustellen, und eine Führung (110), welche die Bewegung der Schiebergehäuse (90) führt.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10, wobei Bereiche der ersten Schiebestiftöffnung (86) und der zweiten Schiebestiftöffnung (88) offen sind, sodass Bewegungen des Radmitnehmers (61) und des Nockenmitnehmers (74) nicht unterbrochen werden.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend ein Lager (92), das zwischen das Schiebergehäuse (90) und den inneren Halter (80) eingebracht ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei jeweils eine Steuerzahnung (94) an einer Seite der Schiebergehäuse (90) gebildet ist und der Steuerabschnitt (100) aufweist eine Steuerwelle (102), die parallel zu der Nockenwelle (30) ist, und Steuerzahnräder (104), die mit jeweils einer Steuerzahnung (94) im Eingriff sind und die mit der Steuerwelle (102) verbunden sind, und einen Motor (108), insbesondere Elektromotor, der die Steuerwelle (102) selektiv dreht.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Führung (110) aufweist eine Führungsstange (112), die Bewegungen der Schiebergehäuse (90) führt, und Führungshalter (114), die die Führungsstange (112) befestigen, wobei an jedem der Schiebergehäuse (90) jeweils ein Führungsschlitz (95) gebildet ist in welchen die Führungsstange (112) eingebracht ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Räder (60) jeweils mit einem Verbindungsstift (64) mit der Nockenwelle (30) verbunden sind.