DE102015120758A1

DE102015120758A1 - Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System und Verbrennungsmotor, der mit diesem bereitgestellt ist

Info

Publication number: DE102015120758A1
Application number: DE102015120758.3A
Authority: DE
Inventors: You Sang SON; Kyoung Pyo Ha; Back Sik Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-12-22
Also published as: KR101655170B1; US9739183B2; US20160369668A1

Abstract

Ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System für einen Verbrennungsmotor (1) kann aufweisen eine Nockenwelle (30) und einen Nockenabschnitt (70), an welchem ein Nocken (71, 72) gebildet ist. Die Nockenwelle (30) ist so in den Nockenabschnitt (70) eingebracht ist, dass ein relativer Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist. Der Nockenabschnitt (70) weist einen Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) auf, und ein innerer Halter (80) überträgt eine Drehung der Nockenwelle (30) zu dem Nockenabschnitt (70). Der innere Halter (80) ist in ein Schiebergehäuse (90) drehbar eingebracht, wobei eine relative Position des Schiebergehäuses (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, wobei ein Steuerschlitz (93) im Schiebergehäuse gebildet ist. Nockendeckel (40) montieren den Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) drehbar an einem Zylinderkopf (10). Ein Steuerabschnitt (100) weist auf eine exzentrische Steuerwelle (102), die in den Steuerschlitz (300) eingebracht ist. Ein Schneckenrad (104) ist mit der exzentrischen Steuerwelle (102) verbunden und eine Schnecke (106) ist mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff, und ein Steuermotor (108) dreht die Schnecke (106) selektiv, um eine relative Position des Schiebergehäuses (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) zu ändern. Eine Zylinderkopfabdeckung (20) weist einen Motormontageabschnitt (22) auf, an welchem der Steuermotor (108) montiert ist.

Description

Bezug auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2015-0087550 , eingereicht am 19. Juni 2015, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System und einen Verbrennungsmotor, der mit diesem bereitgestellt ist.
Hintergrund
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung mittels Verbrennens von Kraftstoff in einer Verbrennungskammer in einem Luftmedium, das in die Kammer eingebracht ist.
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.
Der optimale Betrieb der Einlassventile und Auslassventile hängt ab von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors. Das heißt, ein optimaler Hub oder ein optimales Öffnen/Schließen-Timing (z.B. -Zeitsteuerung) 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 durchgeführt, wie zum Beispiel das Designen einer Mehrzahl von Nocken und einer Kontinuierlich-variabler-Ventilhub(CVVL)-Vorrichtung, die einen Ventilhub gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl ändern kann.
Ferner, um so eine optimale Ventilbetätigung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbannungsmotors zu erhalten, wurde Forschung ausgeführt an einer Kontinuierlich-variables-Ventiltiming(CVVT)-Vorrichtung, die unterschiedliche Ventiltiming-Betätigungen/Betriebe in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ermöglicht. Die allgemeine CVVT-Vorrichtung kann das Ventiltiming bzw. die Ventilzeitsteuerung mit/bei einer festen Ventilöffnungsdauer ändern.
Jedoch sind die allgemeine CVVL-Vorrichtung und die allgemeine CVVT-Vorrichtung kompliziert im Aufbau und haben hohe Herstellungskosten.
Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zum Verbessern des Verständnisses der vorliegenden Erfindung und können Informationen enthalten, die dem Fachmann noch nicht bekannt sind bzw. kein Stand der Technik sind.
Kurze Beschreibung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung weisen auf direktes Bereitstellen eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems und eines Verbrennungsmotors, der mit diesem bereitgestellt ist, welches eine Öffnungsdauer eines Ventils variieren kann mit einem einfachen Aufbau bzw. einer simplen Konstruktion gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System (z.B. ein Kontinuierlich-variable-Ventilöffnungszeitdauer-System) aufweisen eine Nockenwelle, einen Nockenabschnitt, an welchem ein Nocken gebildet ist, in welchen Nockenabschnitt die Nockenwelle eingebracht ist, von welchem Nockenabschnitt (z.B. dem Nocken davon) ein relativer Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle variabel ist, und an welchem Nockenabschnitt ein Nockendeckel-Eingriffsabschnitt(z.B. Nockenwellen-Lagerdeckel-Eingriffsabschnitt) gebildet ist, einen inneren Halter, der eine Drehung der Nockenwelle zu dem Nockenabschnitt überträgt, ein Schiebergehäuse, in welches der inneren Halter drehbar eingebracht ist, von welchem (Schiebergehäuse) eine relative Position im Bezug auf die Nockenwelle variabel ist, und in welchem (Schiebergehäuse) ein Steuerschlitz gebildet ist, Nockendeckel (z.B. Nockenwellenlagerdeckel), die den Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (z.B. drehbar) an einen Zylinderkopf montieren, einen Steuerabschnitt, der eine exzentrische Steuerwelle aufweist, die in den Steuerschlitz hinein eingebracht ist, ein Schneckenrad, das mit der exzentrischen Steuerwelle verbunden ist, eine Schnecke (z.B. Schneckenwelle), das mit dem Schneckenrad im Eingriff ist, einen Steuermotor (z.B. Elektromotor), der die Schnecke selektiv dreht, um eine relative Position des Schiebergehäuses im Bezug auf die Nockenwelle zu ändern, und eine Zylinderkopfabdeckung, die einen Motormontageabschnitt, an welchem der Steuermotor montiert ist, aufweist.
Der Motormontageabschnitt kann zu einer Seitenrichtung der Zylinderkopfabdeckung (z.B. zu einer Seite in der Breite-Richtung des Fahrzeugs) geneigt sein.
Der Nockenabschnitt kann einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt aufweisen, der Nocken kann jeweils als ein Paar (zum Beispiel zwei Nocken) bereitgestellt sein und kann jeweils an dem ersten und den zweiten Nockenabschnitt gebildet sein (so dass beispielsweise zumindest vier Nocken (2 × 2) gebildet sind), der Nockendeckel-Eingriffsabschnitt kann jeweils zwischen den Nocken (z.B. eines Nockenabschnitts) gebildet sein, und der innere Halter kann einen ersten und einen zweiten inneren Halter aufweisen, die eine Drehung der Nockenwelle zu dem ersten bzw. dem zweiten Nockenabschnitt übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System ferner aufweisen einen Führungsvorsprung-Abschnitt, der an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses gebildet ist, und einen Verbindungshalter, welcher die Nockendeckel verbindet und an welchem ein Führungsschlitz, in den der Führungsvorsprung-Abschnitt eingebracht ist bzw. werden kann, gebildet ist zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses.
Eine erste und eine zweite Schieberöffnung können jeweils an dem ersten und dem zweiten inneren Halter gebildet sein, ein Schieberstift, der in die Nockenwelle eingebracht ist, kann jeweils drehbar in die erste Schieberöffnung eingebracht sein, eine Nockennase kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt gebildet sein, und ein Nockenstift, an welchem ein Nockennaseschlitz, in welchen die Nockennase verschiebbar eingebracht ist bzw. sein kann, gebildet ist, kann jeweils verschiebbar in die zweite Schieberöffnung eingebracht sein.
Der Schieberstift kann aufweisen einen Stiftkörper, der mit der Nockenwelle verbunden ist, und einen Stiftkopf, der mit dem Stiftkörper verbunden ist und drehbar in die erste Schieberöffnung hinein eingebracht ist.
Das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System kann ferner aufweisen ein zweireihiges Lager, das innerhalb des (z.B. jedes) Schiebergehäuses angeordnet ist und mit dem bzw. einem ersten und dem bzw. einem zweiten inneren Halter verbunden ist.
Eine Wellenöffnung kann so zwischen jedem Nockendeckel und dem Verbindungshalter gebildet sein, dass die exzentrische Steuerwelle in diese hinein eingebracht ist bzw. sein kann.
Der erste und der zweite Nockenabschnitt können (z.B. jeweils) mehrfach bereitgestellt sein, und es können zwei oder mehr Schiebergehäuse bereitgestellt sein, wobei ein (zum Beispiel einzelner) Steuerabschnitt die relativen Positionen der Schiebergehäuse im Bezug auf die Nockenwelle ändern kann. Beispielsweise können eine Mehrzahl an Nockenabschnitten und eine Mehrzahl an Schiebergehäusen bereitgestellt sein.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Verbrennungsmotor aufweisen eine Nockenwelle, zumindest zwei von einem ersten und einem zweiten Nockenabschnitt (d.h. zum Beispiel zumindest vier Nockenabschnitte), an welchen jeweils zwei Nocken gebildet sind, in welche die Nockenwelle eingebracht ist, von welchen relative Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle variabel sind, und an welchen jeweils ein Nockendeckel-Eingriffsabschnitt zwischen den jeweiligen Nocken (z.B. eines Nockenabschnitts) gebildet ist, einen (z.B. zumindest zwei) erste(n) und einen (z.B. zumindest zwei) zweite(n) inneren Halter, die eine Drehung der Nockenwelle zu den ersten bzw. den zweiten Nockenabschnitten übertragen, zumindest zwei Schiebergehäuse, in welche jeweils ein erster und ein zweiter innerer Halter drehbar eingebracht sind, von welchen relative Positionen im Bezug auf die Nockenwelle variabel sind und an welchen jeweils ein Führungsvorsprung-Abschnitt an einer oberen Seite davon gebildet ist, zumindest vier Nockendeckel, die jeweils mit einem der Nockendeckel-Eingriffsabschnitte (z.B. drehbar) verbunden sind, Verbindungshalter (z.B. zumindest zwei), die die Nockendeckel verbinden und an welchen jeweils ein Führungsschlitz gebildet ist, in welchen der (zum Beispiel jeweils ein) Führungsvorsprung-Abschnitt eingebracht sein bzw. werden kann zum Führen der Bewegung des Schiebergehäuses, ein Steuerabschnitt aufweisend eine exzentrische Steuerwelle, die in den Steuerschlitz eingebracht ist, ein Schneckenrad, das mit der exzentrischen Steuerwelle verbunden ist, eine Schnecke (z.B. Schneckenwelle), die mit dem Schneckenrad im Eingriff ist, und einen Steuermotor (z.B. Elektromotor), der die/eine Schnecke selektiv dreht, um eine relative Position des/eines Schiebergehäuses im Bezug auf die Nockenwelle zu ändern, und eine Zylinderkopfabdeckung, an welcher ein Motormontageabschnitt, an welchem der Steuermotor montiert ist, gebildet ist.
Der Motormontageabschnitt kann zu einer Seitenrichtung der Zylinderkopfabdeckung geneigt sein.
Eine erste und eine zweite Schieberöffnung können jeweils an dem ersten und dem zweiten inneren Halter gebildet sein, ein Schieberstift, der in die Nockenwelle eingebracht ist, kann drehbar in die erste Schieberöffnung eingebracht sein, eine Nockennase kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt gebildet sein, und ein Nockenstift, an welchem ein Nockennaseschlitz, in welchen die Nockennase verschiebbar eingebracht ist bzw. sein kann, gebildet ist, kann jeweils verschiebbar in die zweite Schieberöffnung eingebracht sein.
Der Schieberstift kann aufweisen einen Stiftkörper, der mit der Nockenwelle verbunden ist, und einen Stiftkopf, der mit dem Stiftkörper verbunden ist und drehbar in die erste Schieberöffnung eingebracht ist.
Der Verbrennungsmotor kann ferner aufweisen ein zweireihiges/doppelreihiges Lager, das innerhalb des Schiebergehäuses angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter verbunden ist (z.B. kann jeweils eine Reihe des Lagers mit einem inneren Halter verbunden sein).
Eine Wellenöffnung kann zwischen jedem Nockendeckel und dem korrespondierenden Verbindungshalter gebildet sein, und die exzentrische Steuerwelle kann in diese Wellenöffnung(en) eingebracht werden bzw. sein.
Wie oben beschrieben kann ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Öffnungsdauer eines Ventils (z.B. Einlass- und/oder Auslass-Ventil) gemäß Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren mit einer einfachen Konstruktion bzw. einem simplen Aufbau.
Das kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine verringerte Größe haben, weswegen die Gesamthöhe eines Ventiltriebs verringert sein kann.
Da das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System mit einem existierenden Verbrennungsmotor ohne übermäßige Modifikation verwendet werden kann, kann die Produktivität verbessert sein und die Herstellungskosten können verringert sein.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier bereitgestellten Beschreibung deutlich. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
Figuren
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun als Beispiel zahlreiche Ausführungsformen davon beschrieben, wobei Bezug auf die begleitenden Figuren genommen wird.
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einem Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Die 2 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1.
Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kopfabdeckung, die an einem Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 5 und 6 zeigen perspektivische Explosionsansichten eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 7 und 8 zeigen Diagramme, die einen Betrieb eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die 9 und 10 zeigen Diagramme, die mechanische Bewegungen von Nocken eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die 11 zeigt einen Graph eines Ventilprofils eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren, die hierin beschrieben werden, dienen nur zur Veranschaulichung und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist exemplarisch und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung, ihre Anwendung, oder Verwendungen einzuschränken. Es werden durchgängig korrespondierende Bezugszeichen für gleiche oder korrespondierende Teile und Merkmale verwendet.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zur Veranschaulichung nur bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben.
Die beschriebenen Ausführungsformen können auf zahlreiche Arten abgewandelt werden, ohne vom Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die gleichen oder ähnliche Elemente haben in der Beschreibung durchgängig das gleiche Bezugszeichen.
In den Figuren kann die Dicke von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen usw. zur besseren Sichtbarkeit übertrieben/vergrößert dargestellt sein.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einem Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist, die 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1, und die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kopfabdeckung, die an dem Verbrennungsmotor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die 5 und 6 zeigen perspektivische Explosionsansichten eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die 1–6 weist ein Verbrennungsmotor 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Zylinderkopf 10 und ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System, das an dem Zylinderkopf 10 montiert ist.
In den Figuren weist der Verbrennungsmotor vier (4) Zylinder 201, 202, 203 und 204 auf (4), aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Wie es in den 4 und 5 ersichtlich ist, weist das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System auf eine Nockenwelle 30, einen Nockenabschnitt 70, der einen Nocken 71 (und/oder einen Nocken 72), der/die darin gebildet ist/sind, aufweist. Die Nockenwelle 30 ist in den Nockenabschnitt 70 eingebracht. Ein relativer Phasenwinkel (z.B. der Nocken bzw. des Nockenabschnitts) im Bezug auf die Nockenwelle 30 ist variabel, und ein Nockendeckel-Eingriffsabschnitt 76 ist daran (zum Beispiel an dem Nockenabschnitt 70) gebildet, wobei ein innerer Halter 80 eine Drehung der Nockenwelle 30 auf die Nocken 71, 72 überträgt. Der innere Halter 80 ist drehbar in ein Schiebergehäuse 90 eingebracht, wobei eine relative Position des Schiebergehäuses 90 im Bezug auf die Nockenwelle 30 variabel ist und wobei ein Steuerschlitz 93 in dem Schiebergehäuse 90 gebildet ist. Nockendeckel 40 montieren den Nockendeckel-Eingriffsabschnitt 76 drehbar an dem Zylinderkopf 10, und ein Steuerabschnitt 100, der eine exzentrische Steuerwelle 102 aufweist, ist in den Steuerschlitz 93 hinein eingebracht. Ein Schneckenrad 104 ist mit der exzentrischen Steuerwelle 102 verbunden, und eine Schnecke/Schneckenwelle 106 ist mit dem Schneckenrad 104 im Eingriff. Ein Steuermotor 108 (2) dreht die Schneckenwelle 106 selektiv, um eine relative Position des Schiebergehäuses 90 im Bezug auf die Nockenwelle 30 zu ändern, und eine Zylinderkopfabdeckung 20 weist einen Motormontageabschnitt 22, an welchem der Steuermotor 108 montiert ist, auf.
Das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die Dauer (zum Beispiel Öffnungsdauer) von Einlassventilen oder von Auslassventilen, oder von Einlassventilen und Auslassventilen (das heißt zum Beispiel von Einlassventilen und Auslassventilen simultan) zu ändern, wie es in den Figuren gezeigt ist.
Die Nocken 71, 72 kontaktieren einen Schaft bzw. eine Stange, um das/die Ventil(e) 200 zu öffnen.
Der Motormontageabschnitt 22 ist zu einer Seiten-Richtung (z.B. zu einer Seite) der Zylinderkopfabdeckung 20 geneigt. Daher kann die Wartung des Systems verbessert/vereinfacht sein, und ein Layout kann vereinfacht sein.
Der Nocken 71, 72 kann als ein paar von Nocken 71 und 72 gebildet sein, wie es in den Figuren gezeigt ist, und der Nockendeckel-Eingriffsabschnitt 76 ist zwischen den Nocken 71 und 72 gebildet.
Der Nockenabschnitt 70 kann aufweisen einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b, und der innere Halter 80 kann aufweisen einen ersten und einen zweiten inneren Halter 80a und 80b, die eine Drehung der Nockenwelle 30 zu dem ersten 70a bzw. dem zweiten 70b Nockenabschnitt übertragen.
Ein Führungsvorsprungsabschnitt 91 ist an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses 90 gebildet, und ein Verbindungshalter 96 verbindet die Nockendeckel 40 und weist einen Führungsschlitz 98 auf, in welchen der Führungsvorsprungsabschnitt 91 eingebracht ist bzw. werden kann, um die Bewegung des Schiebergehäuses 90 zu führen.
Eine erste und eine zweite Schieberöffnung 81 und 82 sind jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80a und 80b gebildet, und ein Schieberstift 60, der mit der Nockenwelle 30 verbunden ist, ist drehbar in die erste Schieberöffnung 81 eingebracht.
Eine Nockennase 74 ist jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b gebildet, und ein Nockenstift 84, an welchem einen Nockennasenschlitz 83 gebildet ist, in welchen die Nockennase 74 verschiebbar eingebracht ist bzw. sein kann, ist drehbar in die zweite Schieberöffnung 82 eingebracht.
Der Schieberstift 60 weist auf einen Stiftkörper 62, der mittels einer Nockenwellenöffnung 32, die in der Nockenwelle 30 gebildet ist, mit der Nockenwelle 30 verbunden ist, und einen Stiftkopf 64, der mit dem Stiftkörper 62 verbunden ist und drehbar in die erste Schieberöffnung 81 hinein eingebracht ist. Eine Schieberstiftöffnung 61 ist an dem Stiftkopf 64 gebildet, und der Stiftkörper 62 ist verschiebbar in die Schieberstiftöffnung 61 eingebracht. Wie es in der 6 gezeigt ist, ist der Schieberkopf 64 entlang einer Längsrichtung des Schieberkörpers 62 relativ bewegbar, und der Schieberkopf 64 ist drehbar in der ersten Schieberöffnung 81 angeordnet.
Ein zweireihiges Lager 92 ist innerhalb des Schiebergehäuses 90 angeordnet und ist mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80a und 80b verbunden. Daher sind der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b innerhalb eines (zum Beispiel einzelnen) Schiebergehäuses 90 angeordnet und können aufgrund des zweireihigen Lagers 92 ohne Unterbrechung bzw. Behinderung gedreht werden.
Ferner, da der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b innerhalb eines Schiebergehäuses 90 angeordnet sind, kann die Anzahl der Elemente in dem System verringert sein, kann die Produktivität verbessert sein, und kann ein Raum zum Unterbringen des Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems verringert sein.
Eine Schlitzabdeckung 95 ist durch Bolzen (zum Beispiel Schrauben) 96 mit dem Schiebergehäuse 90 verbunden, um zu verhindern, dass die exzentrische Steuerwelle 102 von dem bzw. aus dem Steuerschlitz 93 wegbewegt wird.
Die Nockendeckel 40 sind mit dem Verbindungshalter 69 mittels Bolzen (z.B. Schrauben) 99 verbunden, und eine Wellenöffnung 92, in welche die exzentrische Steuerwelle 102 eingebracht ist, ist jeweils zwischen den Nockendeckeln 40 und dem Verbindungshalter 69 gebildet. Da die exzentrische Steuerwelle 102 in die Wellenöffnung 42 hinein eingebracht ist, kann die exzentrische Steuerwelle 102 stabil abgestützt werden.
In den Figuren wird das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einem Verbrennungsmotor mit vier Zylindern verwendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann mit einem Verbrennungsmotor mit einer anderen Zahl von Zylindern verwendet werden, zum Beispiel mit einem Verbrennungsmotor mit sechs oder mehr, z.B. acht, Zylindern.
Zum besseren Verständnis wird das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System, welches mit einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor verwendet wird, beschrieben.
Das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System kann aufweisen eine Mehrzahl von ersten und zweiten Nockenabschnitten 70a und 70b (z.B. jeweils zumindest zwei, so dass insgesamt beispielsweise zumindest vier Nockenabschitte 70a und 70b bereitgestellt sind, wie es in den Figuren gezeigt ist), zumindest zwei der Schiebergehäuse 90a und 90b können bereitgestellt sein, und ein (zum Beispiel einzelner) Steuerabschnitt 100 ändert die relative Position von jedem der Schiebergehäuse 90a und 90b.
Der Verbindungshalter 96 kann jeweils mit zwei Nockendeckelen 40 verbunden sein, und jedes der Schiebergehäuse 90a und 90b kann mittels des Führungsschlitzes 98 des Verbindungshalters 96 geführt werden.
Da die Struktur und die Funktionen der inneren Halter 80, des zweireihigen Lagers 92 usw. die gleichen sind, wie sie oben beschrieben sind, wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
Die 7 und die 8 zeigen Ansichten, die einen Betrieb eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Mit Bezug auf die 1–8 wird ein Betrieb des Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß zahlreicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß Verbrennungsmotor-Betriebszuständen überträgt eine ECU (Verbrennungsmotorsteuereinrichtung bzw. elektrische Steuereinrichtung) Steuersignale zu dem Motor 108 des Steuerabschnitts 100, um die relative Position der Schiebergehäuse 90 zu ändern.
Zum Beispiel, wie es in der 7 gezeigt ist, wenn der Steuermotor 108 die exzentrische Steuerwelle 102 dreht, damit das Schiebergehäuse 90 bewegt wird, bewegt sich das Drehzentrum des inneren Halters 80 nach oben im Bezug auf das Drehzentrum der Nockenwelle 30.
Strichlinien in den Figuren zeigen einen Neutralzustand an, in welchem Drehzentren der Nockenwelle 30 und des inneren Halters 80 gleich sind, und eine Änderung der (Ventil-)Dauer und eine Phasenänderung nicht auftreten.
Wie es in der 8 gezeigt ist, wenn der Steuermotor 108 die exzentrische Steuerwelle 102 dreht, damit das Schiebergehäuse 90 bewegt wird, bewegt sich das Drehzentrum des inneren Halters 80 nach unten im Bezug auf das Drehzentrum der Nockenwelle 30.
Ähnlich wie in der 7 zeigen Strichlinien in der Figur einen Neutralzustand an, in welchem Drehzentren der Nockenwelle 30 und des inneren Halters gleich sind, und eine Änderung der Dauer und eine Phasenänderung nicht auftreten.
Wie es in der 7 und der 8 gezeigt ist, wenn der Steuermotor 108 dreht bzw. eine Drehung erzeugt, werden die relativen Positionen des Schiebergehäuses 90 und des inneren Halters 80 im Bezug auf die Position der Nockenwelle 30 geändert.
Die 9 und die 10 zeigen Ansichten, die mechanische Bewegungen von Nocken eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Wie es in der 9 gezeigt ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant bzw. ständig geändert wird, wenn das relative Drehzentrum der Nocken 71 und 72 im Bezug auf das Drehzentrum der Nockenwelle 30 nach unten geändert wird, ist die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von Phase a zu Phase b und von Phase b zu Phase b, und dann ist die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von Phase c zu Phase d und von Phase d zu Phase a. Das heißt, die Ventildauer ist bzw. wird geändert mittels Schaltens bzw. Einstellens der Öffnen/Schließen-Zeiten davon.
Wie es in der 10 gezeigt ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant bzw. ständig geändert wird, wenn das relative Drehzentrum der Nocken 71 und 72 im Bezug auf das Drehzentrum der Nockenwelle 30 nach oben geändert wird, ist die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von Phase a zu Phase b und von Phase b zu Phase c, und dann ist die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 von Phase c zu Phase d und von Phase d zu Phase a. Das heißt, die Ventildauer ist bzw. wird geändert mittels Schaltens/Einstellens der Öffnen/Schließen-Zeiten davon.
Die 11 zeigt einen Graph eines Ventilprofils eines Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Systems gemäß einer Ausführungform der vorliegenden Erfindung.
Während der Schieberstift 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist der Stiftkörper 62 verschiebbar im Bezug auf den Stiftkopf 64, ist der Stiftkopf 64 drehbar in die erste Schieberöffnung 81 eingebracht, ist der Nockenstift 84 drehbar in die zweite Schiebeöffnung 82 eingebracht, und ist die Nockennase 74 verschiebbar innerhalb des Nockennasenschlitzes 83. Daher, wenn die Drehzentren des inneren Halters 80 und der Nockenwelle 30 relativ geändert werden, wird die relative Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 im Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert.
Das heißt, wie es in der 11 gezeigt ist, obwohl der maximale Hub des Ventils 200 konstant ist, wird die Rotationsgeschwindigkeiten des Nockens 71 und 72 im Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert gemäß relativen Positionen des Schiebergehäuses 90, sodass das Öffnen- und Schließen-Timing bzw. die Öffnen/Schließen-Zeitsteuerung des Ventils 200 geändert wird. D.h., die Dauer (zum Beispiel Öffnungsdauer) des Ventils 200 ist bzw. wird geändert.
Obwohl die Öffnen-Zeit des Ventils 200 konstant ist und die Schießen-Zeit in der 11 geändert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß verschiedenen Montagewinkeln der Nocken 71 und 72 und des Ventils 200, verschiedenen Kontaktwinkeln zwischen Nockenbuckeln der Nocken 71 und 72 und dem Ventil 200 usw. können verschiedene Ventildauern ausgeführt werden.
Das Ermitteln der Steuersignale der ECU wird gemäß Betriebszuständen des Verbrennungsmotors ausgeführt. Wie oben beschrieben kann ein Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Öffnungsdauer eines Ventils variieren mit einem einfachen Aufbau gemäß Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors.
Das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine verringerte Größe haben, weswegen die Gesamthöhe eines Ventiltriebs verringert sein kann.
Da das Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System mit einem bestehenden Verbrennungsmotor ohne übermäßige Modifikation verwendet werden kann, kann die Produktivität verbessert sein und die Produktionskosten können verringert sein.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit praktischen Ausführungsformen beschrieben wird, muss verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, dass zahlreiche Modifikationen und Äquivalente vom Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
10: Zylinderkopf
20: Kopfabdeckung
22: Motormontageabschnitt
30: Nockenwelle
32: Nockenwellenöffnung
40: Nockendeckel (z.B. Nockenwellenlagerdeckel)
42: Wellenöffnung
60: Schieberstift
62: Stiftkörper
63: Schieberstiftöffnung
64: Stiftkopf
66: Radöffnung
70: Nockenabschnitt
70a, 70b: erster/zweiter Nockenabschnitt
71, 72: Nocken
74: Nockennase
76: Nockendeckel-Eingriffsabschnitt
80: innerer Halter
80a, 80b: erster/zweiter innerer Halter
81: erste Schieberöffnung
82: zweite Schieberöffnung
90: Schiebergehäuse
91: Führungsvorsprungsabschnitt
92: zweireihiges Lager bzw. Doppellager
93: Steuerschlitz
95: Schlitzabdeckung
96: Verbindungshalter
98: Führungsschlitz
99: Bolzen bzw. Schraube
100: Steuerabschnitt
102: exzentrische Steuerwelle
104: Schneckenrad
106: Schnecke bzw. Schneckenwelle bzw. Schneckenzahnrad
108: Steuermotor
200: Ventil
201–204: 1–4. Zylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0087550 [0001]

Claims

Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System für einen Verbrennungsmotor (1), der einen Zylinderkopf (10) aufweist, wobei das System aufweist eine Nockenwelle (30), einen Nockenabschnitt (70), an welchem ein Nocken (71, 72) gebildet ist, wobei die Nockenwelle (30) in den Nockenabschnitt (70) eingebracht ist, wobei ein relativer Phasenwinkel im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, und wobei der Nockenabschnitt (70) ferner einen Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) aufweist, der daran gebildet ist, einen inneren Halter (80), der eine Drehung der Nockenwelle (30) zu dem Nockenabschnitt (70) überträgt, ein Schiebergehäuse (90), in welches der innere Halter (80) drehbar eingebracht ist, wobei eine relative Position des Schiebergehäuses (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel ist, und wobei das Schiebergehäuse (90) einen Steuerschlitz (93) aufweist, Nockendeckel (40), die den Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) drehbar an dem Zylinderkopf (10) montieren, einen Steuerabschnitt (100), aufweisend eine exzentrische Steuerwelle (102), die in den Steuerschlitz (300) eingebracht ist, ein Schneckenrad (104), das mit der exzentrischen Steuerwelle (102) verbunden ist, eine Schnecke (106), die mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, und einen Steuermotor (108), der die Schnecke (106) selektiv dreht, um eine relative Position des Schiebergehäuses (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) zu ändern, und eine Zylinderkopfabdeckung (20), die einen Motormontageabschnitt (22) aufweist, an welchem der Steuermotor (108) montiert ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch 1, wobei der Motormontageabschnitt (20) zu einer Seitenrichtung der Zylinderkopfabdeckung (20) geneigt ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Nockenabschnitt (70) einen ersten (70a) und einen zweiten (70b) Nockenabschnitt aufweist, wobei der Nocken (71, 72) als ein Paar Nocken bereitgestellt ist und jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) bereitgestellt ist, und wobei der Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) jeweils zwischen den Nocken (71, 72) gebildet ist, und wobei der innere Halter (80) einen ersten (80a) und einen zweiten (80b) inneren Halter aufweist, die die Drehung der Nockenwelle (30) auf den ersten (70a) bzw. den zweiten (70b) Nockenabschnitt übertragen.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend einen Führungsvorsprungsabschnitt (91), der an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses (90) gebildet ist, und einen Verbindungshalter (96), der die Nockendeckel (40) verbindet und einen Führungsschlitz (98) aufweist, in welchen der Führungsvorsprungsabschnitt (91) eingebracht ist, um eine Bewegung des Schiebergehäuses (90) zu führen.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei eine erste und eine zweite Schieberöffnung (81, 82) jeweils an dem ersten und dem zweiten inneren Halter (80a, 80b) gebildet sind, ein Schieberstift (60), der in die Nockenwelle (30) eingebracht ist, drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingebracht ist, eine Nockennase (74) jeweils an dem ersten (70a) und dem zweiten (70b) Nockenabschnitt gebildet ist, und ein Nockenstift, der einen Nockennasenschlitz, in welchen die Nockennase (74) verschiebbar eingebracht ist, aufweist, verschiebbar in die zweite Schieberöffnung (82) eingebracht ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch 5, wobei der Schieberstift (60) aufweist einen Stiftkörper (62), der mit der Nockenwelle (30) verbunden ist, und einen Stiftkopf (64), der mit dem Stiftkörper (62) verbunden ist und drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingebracht ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß Anspruch 5 oder 6, ferner aufweisend ein zweireihiges Lager (92), das innerhalb des Schiebergehäuses (90) angeordnet ist und mit dem ersten (80a) und dem zweiten (80b) inneren Halter verbunden ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einem der Ansprüche 4–7, wobei eine Wellenöffnung (42) zwischen jedem Nockendeckel (40) und dem Verbindungshalter (96) gebildet ist, in welche die exzentrische Steuerwelle (102) eingebracht ist.
Kontinuierlich-variable-Ventildauer-System gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei eine Mehrzahl der ersten und der zweiten Nockenabschnitte (70a, 70b) bereitgestellt ist, und eine Mehrzahl an Schiebergehäusen (90) bereitgestellt ist, und wobei ein einzelner Steuerabschnitt (100) die relativen Positionen der Schiebergehäuse (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) ändert.
Verbrennungsmotor (1) aufweisend eine Nockenwelle (30), zumindest zwei erste (70a) und zumindest zwei zweite (70b) Nockenabschnitte, an welchen jeweils zwei Nocken (71, 72) gebildet sind, wobei die Nockenwelle (30) in die zumindest zwei ersten und zumindest zwei zweiten Nockenabschnitte (70a, 70b) eingebracht ist, wobei relative Phasenwinkel der zumindest zwei ersten und zumindest zwei zweiten Nockenabschnitte (70a, 70b) im Bezug auf die Nockenwelle variabel sind, und wobei jeweils ein Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) zwischen den beiden Nocken (71, 72) gebildet ist, erste (80a) und zweite (80b) innere Halter, die die Drehung der Nockenwelle (30) auf einen ersten bzw. einen zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) übertragen, zumindest zwei Schiebergehäuse (90), in welche jeweils ein erster und ein zweiter innere Halter (80a, 80b) drehbar eingebracht sind, von welchen relative Positionen im Bezug auf die Nockenwelle (30) variabel sind, und an welchen jeweils ein Führungsvorsprungabschnitt (91) an einer oberen Seite davon gebildet ist, zumindest vier Nockendeckel (40), von welchen jeder mit einem Nockendeckel-Eingriffsabschnitt (76) drehbar verbunden ist, Verbindungshalter (96), die jeweils Nockendeckel (40) verbinden und in denen ein Führungsschlitz (98) gebildet ist, in welchen ein Führungsvorsprungsabschnitt (91) eingebracht ist zum Führen einer Bewegung eines Schiebergehäuses (90), einen Steuerabschnitt (100), der eine exzentrische Steuerwelle (102) aufweist, die in den Steuerschlitz (93) eingebracht ist, ein Schneckenrad (104), das mit der exzentrischen Steuerwelle (102) verbunden ist, eine Schnecke (106), die mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, und einen Steuermotor (108), der die Schnecke (106) selektiv dreht, um eine relative Position des Schiebergehäuses (90) im Bezug auf die Nockenwelle (30) zu ändern, und eine Zylinderkopfabdeckung (20), an welcher ein Motormontageabschnitt (22) gebildet ist, an welchem der Steuermotor (108) montiert ist.
Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 10, wobei der Motormontageabschnitt (20) zu einer Seitenrichtung der Zylinderkopfabdeckung (20) geneigt ist.
Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei jeweils eine erste und eine zweite Schieberöffnung (81, 82) in dem ersten und dem zweiten inneren Halter (80a, 80b) gebildet ist, ein Schieberstift (60), der in die Nockenwelle (30) eingebracht ist, jeweils drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingebracht ist, eine Nockennase (74) jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) gebildet ist, und ein Nockenstift (84), der einen Nockennasenschlitz (83) aufweist, in welchen die Nockennase (74) verschiebbar eingebracht ist, jeweils verschiebbar in die zweite Schieberöffnung (20) eingebracht ist.
Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 12, wobei der Schieberstift (60) aufweist einen Stiftkörper (62), der mit der Nockenwelle (30) verbunden ist, und einen Stiftkopf (64), der mit dem Stiftkörper (62) verbunden ist und drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingebracht ist.
Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner aufweisend ein zweireihiges Lager (92), das innerhalb zumindest eines Schiebergehäuses (90) angeordnet ist und mit einem ersten (80a) und einem zweiten (80b) inneren Halter verbunden ist.
Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei eine Wellenöffnung (42) zwischen jedem Nockendeckel (40) und dem Verbindungshalter (96) gebildet ist, in welche die exzentrische Steuerwelle (102) eingebracht ist.