DE102015120784B4

DE102015120784B4 - Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und Verbrennungsmotor, der mit dieser ausgestattet ist

Info

Publication number: DE102015120784B4
Application number: DE102015120784.2A
Authority: DE
Inventors: You Sang SON; Kyoung Pyo Ha; Back Sik Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: CN105697094A; KR101619389B1; US20160169066A1; DE102015120784A1; CN105697094B; US9869215B2

Abstract

Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisendeine Nockenwelle (30),einen ersten Nockenabschnitt (70a) und einen zweiten Nockenabschnitt (70b), welche jeweils mit zwei Nocken (71, 72) ausgebildet sind und welche auf die Nockenwelle (30) montiert sind und von denen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind und welche jeweils zugeordnet an einem Zylinder und an dem benachbarten Zylinder angeordnet sind und bei denen ein Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) zwischen den Nocken (71, 72) jeweilig ausgebildet ist,einen ersten inneren Halter (80a) und einen zweiten inneren Halter (80b), welche die Rotation der Nockenwelle (30) auf den ersten und den zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweils zugeordnet übertragen,ein Schiebergehäuse (90), in welches der erste und der zweite innere Halter (80a, 80b) drehbar eingesetzt sind und dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist und das an einer den Zylindern gegenüberliegenden Seite davon mit einem in einer von den Zylindern weggerichteten Richtung vorstehenden Führungsabschnitt (91) versehen ist,Nockenwellenhalter (40), mit welchen der Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) drehbar verbunden ist,einen Verbindungshalter (96), welcher die Nockenwellenhalter (40) verbindet und in welchem ein Führungsschlitz (98) ausgebildet ist, in welchen der vorstehende Führungsabschnitt (91) eingesetzt ist zum Führen der Bewegung des Schiebergehäuses (90), undeinen Steuerabschnitt (100), welcher selektiv eine Position des Schiebergehäuses (90) ändert, wobei ein erstes Verschiebeloch (81) und ein zweites Verschiebeloch (82) in dem ersten inneren Halter (80a) und dem zweiten inneren Halter (80b) jeweilig ausgebildet sind,ein jeweiliger Verschiebestift (60), der in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, drehbar in das erste Verschiebeloch (81) eingesetzt ist,eine Nockennase (74) an dem ersten und an dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig ausgebildet ist, und ein Nockenstift (84), in welchem ein Nockennasenschlitz (83) ausgebildet ist, in welchen die Nockennase (74) verschiebbar eingesetzt ist, verschiebbar in das zweite Verschiebeloch (82) jeweilig eingesetzt ist, wobeiein Steuerschlitz (93) im Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und wobeider Steuerabschnitt (100) aufweist:einen exzentrischen Steuerschaft (102), welcher in den Steuerschlitz (93) eingesetzt ist,ein Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist,eine Schneckenwelle (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist,einen Steuermotor (108), welcher selektiv die Schneckenwelle (106) rotiert zum Ändern einer relativen Position des Schiebergehäuses (90).

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontinuierlich-variable-Ventildauer-Vorrichtung (z. B. Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungszeitdauer-Vorrichtung) und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor, welche die Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebsbedingungen/Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors variieren kann und welche eine einfache Struktur hat.
Beschreibung bezogener Technik
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung durch Verbrennen von Kraftstoff in einer Brennkammer in einem Luftmedium, welches in die Brennkammer eingebracht (z. B. eingesaugt) ist. Einlassventile werden betätigt durch eine Nockenwelle, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in die Brennkammer eingebracht (z. B. eingesaugt), während die Einlassventile offen sind. Ferner werden Auslassventile durch die Nockenwelle betätigt, und ein Verbrennungsgas wird von der Brennkammer aus ausgelassen, während die Auslassventile offen sind.
Ein optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Das heißt, ein optimaler Hub und/oder eine optimale Öffnen-/Schließen-Zeitsteuerung der Ventile hängt ab von der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Um einen solchen optimalen Ventilbetrieb zu erreichen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, wie z. B. das Gestalten einer Mehrzahl von Nocken und eines Kontinuierlich-Variablen-Ventilhubs (CVVL) (z.B. einer Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Vorrichtung), welche den Ventilhub gemäß der Motordrehzahl ändern können.
Ferner, um einen solchen optimalen Ventilbetrieb zu erreichen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors, sind Untersuchungen an einer Kontinuierlich-Variable-Ventilzeitsteuerung (CVVT)-Vorrichtung durchgeführt worden, welche unterschiedliche Ventilzeitsteuerbetriebe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ermöglicht. Die allgemeine CWT kann die Ventilzeitsteuerung bei einer fixen Ventilöffnungszeitdauer ändern.
Jedoch sind die allgemeine CWL und die allgemeine CWT kompliziert im Aufbau und teuer in den Herstellungskosten.
Aus der DE 10 2012 106 876 A1 ist eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung bekannt, die aufweist eine Nockenwelle; einen ersten Nockenabschnitt und einen zweiten Nockenabschnitt, welche jeweils mit zwei Nocken ausgebildet sind und welche auf die Nockenwelle montiert sind und von denen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle variabel sind und welche jeweils zugeordnet an einem Zylinder und an dem benachbarten Zylinder angeordnet sind; einen ersten inneren Halter, welcher die Rotation der Nockenwelle auf den ersten und den zweiten Nockenabschnitt übertragen; ein Schiebergehäuse, in welches der erste innere Halter drehbar eingesetzt ist und dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle variabel ist, einen Steuerabschnitt, welcher selektiv eine Position des Schiebergehäuses ändert; und einen Steuerschlitz, der im Schiebergehäuse ausgebildet ist, wobei der Steuerabschnitt aufweist: einen exzentrischen Steuerschaft, welcher in den Steuerschlitz eingesetzt ist, einen Steuermotor, welcher selektiv den Steuerschaft rotiert zum Ändern einer relativen Position des Schiebergehäuses. Aus der DE 24 12 330 A1 ist es bekannt, ein Schiebergehäuse so auszubilden, dass es zwei innere Halter aufnimmt, die zwei Nockenabschnitte antreiben. Eine weitere Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2015 104 037 A1 bekannt.
Erläuterung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor zu schaffen, welche die Öffnungszeitdauer eines Ventils ändern können gemäß Betriebsbedingungen/Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors und welche einen einfachen Aufbau haben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, sowie durch einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 11.
Eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebszuständen/Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren 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 sein.
Da die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung bei einem bestehenden Verbrennungsmotor verwendet werden kann, ohne dass dieser exzessive Modifikationen benötigt, können die Produktivität verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.
Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche aus den begleitenden Zeichnungen, welche hierin mit einbezogen sind, und der nachfolgenden Detailbeschreibung weiter ersichtlich werden und weiter im Detail dargelegt sind, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Figurenliste

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 perspektivische partielle Explosionsansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 und 5 sind Zeichnungen, welche den Betrieb einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
6 und 7 sind Darstellungen, welche die mechanischen Bewegungen der Nocken einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
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 zahlreicher Merkmale bilden, die für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich z. B. spezifischen Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Gestalten, bestimmen sich teilweise durch die besonders vorgesehene Verwendung und die Verwendungsumgebung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder wesensgleichen Teile über die diversen Figuren der Zeichnung hinweg.
Detailbeschreibung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von welcher Bespiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung vorgesehen nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch noch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Umfangs wie durch die angehängten Ansprüche definiert liegen.
In der folgenden Detailbeschreibung werden nur bestimmte exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung wegen.
Der Fachmann erkennt jedoch, dass die beschriebenen Ausführungsformen in zahlreicher Weise modifiziert werden können, ohne jeweils vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein für die Beschreibung irrelevanter Abschnitt wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung deutlicher zu beschreiben, und die gleichen oder ähnlichen Elemente werden über die Beschreibung hinweg durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In der Zeichnung können Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen usw. aus Klarheitsgründen vergrößert dargestellt sein.
Über die Beschreibung und die Ansprüche hinweg, wenn nicht anders explizit dargelegt, bedeutet das Wort „aufweisen“ und Variationen davon, wie zum Beispiel „weist auf“ oder „aufweisend“, dass die damit in Verbindung stehenden Elemente vorhanden sind, dass aber nicht das Vorhandensein anderer Elemente ausgeschlossen ist.
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung ausgestattet ist, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 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 die 1 bis 3 weist ein Verbrennungsmotor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: einen Motorblock 1 und einen Zylinderkopf 10, welcher an dem Motorblock 1 angeordnet ist, und eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung (zum Beispiel Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungszeitdauer-Vorrichtung), welche an dem Zylinderkopf 10 montiert ist.
In den Zeichnungen weist der Verbrennungsmotor vier Zylinder 201, 202, 203 und 204 auf; die Erfindung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung weist auf: eine Nockenwelle 30, einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b, welche jeweils mit zwei Nocken 71 und 72 ausgebildet sind und welche auf eine Nockenwelle 30 montiert sind (bzw. die Nockenwelle 30 ist in die Nockenabschnitte eingesetzt) und deren relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle 30 variabel sind und die an einem Zylinder und an dem jeweils nächsten Zylinder angeordnet sind und bei denen ein Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt 76 zwischen (zwei) jeweiligen Nocken 71, 72 ausgebildet ist, einen ersten und einen zweiten inneren Halter 80a und 80b, welche die Drehung der Nockenwelle 30 auf den ersten und den zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b jeweilig übertragen, ein Schiebergehäuse 90, in welches der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b drehbar eingesetzt sind und dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle 30 variabel / variierbar ist und an dem an einer oberen Seite davon ein vorstehender Führungsabschnitt 91 ausgebildet ist, Nockenwellenhalter 40, mit welchen der jeweilige Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt 76 (jeweils zugeordnet) drehbar verbunden ist, einen Verbindungshalter 96, welcher die Nockenwellenhalter 40 (miteinander) verbindet und in welchem ein Führungsschlitz 98 ausgebildet ist, in welchen der vorstehende Führungsabschnitt 91 eingesetzt ist, zum Führen der Bewegung des Schiebergehäuses 90, und einen Steuerabschnitt 100, welcher selektiv eine Position des Schiebergehäuses 90 ändert.
Die Nockenwelle 30 kann eine Einlassnockenwelle und / oder eine Auslassnockenwelle sein.
Die Nocken 71 und 72 kontaktieren (das Ventil bzw. den Ventilstößel), um das Ventil 200 zu öffnen.
Ein erstes und ein zweites Verschiebeloch 81 und 82 sind in dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80a und 80b jeweilig ausgebildet, ein (jeweiliger) Verschiebestift 60, welcher mit der Nockenwelle 30 verbunden ist, ist drehbar in das (jeweils zugeordnete) erste Verschiebeloch 81 eingesetzt, eine (jeweilige) Nockennase 74 ist an dem ersten und an dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b jeweilig ausgebildet, und ein Nockenstift 84, in welchem ein Nockennasenschlitz 83 ausgebildet ist, in welchem jeweils zugeordnet die jeweilige Nockennase 74 verschiebbar eingesetzt ist, ist verschiebbar in das (jeweilige) zweite Verschiebeloch 82 eingesetzt.
Der (jeweilige) Verschiebestift 60 weist einen Stiftkörper 64, welcher mit der Nockenwelle 30 verbunden ist, und einen Stiftkopf 62 auf, welcher verschiebbar mit dem Stiftkörper 64 verbunden ist und drehbar in das erste Verschiebeloch 81 eingesetzt ist. Ein Verschiebestiftloch 63 ist an dem Stiftkopf 62 ausgebildet, und der Stiftkörper 64 ist verschiebbar in das Verschiebestiftloch 63 eingesetzt.
Ein Doppelreihenlager 92 ist zwischen dem Schiebergehäuse 90 und dem ersten und mit dem zweiten inneren Halter 80a und 80b angeordnet und verbunden mit dem ersten und mit dem zweiten inneren Halter 80a und 80b. Daher sind der erste und der zweite innere Halter 80a, 80b innerhalb eines (einzigen) Schiebergehäuses 90 angeordnet und können ohne Behinderung aufgrund des Doppelreihenlagers 92 rotieren.
Ebenso, da der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b innerhalb des einen (einzigen) Schiebergehäuses 90 angeordnet sind, kann die Anzahl an Bauelementen reduziert werden, kann die Produktivität verbessert werden und kann ein Bauraum zum Unterbringen der Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung reduziert werden.
Ein Steuerschlitz 93 ist in dem Schiebegehäuse 90 ausgebildet, und der Steuerabschnitt 100 weist auf einen exzentrischen Steuerschaft 102, welcher in den Steuerschlitz 93 eingesetzt ist, und einen (elektrischen) Steuermotor 108, welcher selektiv den exzentrischen Steuerschaft 102 rotiert, um die relative Position des Schiebergehäuses 90 zu ändern. Ein Schneckenrad 104 ist mit dem exzentrischen Steuerschaft 102 verbunden, und eine Schneckenwelle 106 ist mit dem Steuermotor 108 verbunden und ist mit dem Schneckenrad 104 im Eingriff.
Eine Schlitzabdeckung 95, welche mit dem Schiebergehäuse 90 über Bolzen / Schrauben 99 verbunden ist, ist vorgesehen zum Verhindern, dass der exzentrische Steuerschaft 102 sich aus dem Steuerschlitz 93 heraus bewegen kann.
Der jeweilige Nockenwellenhalter 40 ist mit dem Verbindungshalter 96 durch Bolzen / Schrauben 99 verbunden, und ein Schaftloch 42, in welches der exzentrische Steuerschaft 102 eingesetzt ist, ist zwischen dem Nockenwellenhalter 40 und dem Verbindungshalter 96 angeordnet. Da der exzentrische Steuerschaft 102 in das Schaftloch 42 eingesetzt ist, kann der exzentrische Steuerschaft 102 stabil gestützt werden.
Wie in 1 bis 4 gezeigt, kann die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß diversen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit vier Zylindern verwendet werden; die Erfindung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt. Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß den diversen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch für einen Verbrennungsmotor mit zahlreichen Zylindern, wie zum Beispiel mit sechs oder mehr Zylindern, verwendet werden.
Zum einfacheren Verständnis wird ferner die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, die für einen Vier-Zylinder-Verbrennungsmotor verwendet ist, erläutert.
Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung kann aufweisen eine Mehrzahl von ersten und zweiten Nockenabschnitten 70a und 70b, für welche (zum Beispiel jeweils paarweise) ein (jeweiliges) (einziges) Schiebergehäuse 90 angeordnet ist, und einen (einzigen) Steuerabschnitt 100, welcher die Relativpositionen der Schiebergehäuse 90 jeweilig ändert.
Der Verbindungshalter 96 kann mit (jeweils) zwei Nockenwellenhaltern 40 verbunden sein, und ein (einziges) Schiebergehäuse 90 kann von dem Führungsschlitz 98 des (zugeordneten) Verbindungshalters 96 geführt sein.
Da die Struktur und die Funktionen der inneren Halter 80a, 80b, des Doppelreihenlagers 92 und dergleichen die gleichen sind wie oben beschrieben, wird eine wiederholte Erläuterung davon weggelassen.
4 und 5 sind Zeichnungen, welche den Betrieb einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und 6 und 7 sind Zeichnungen, welche die mechanischen Bewegungen von Nocken einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Mit Bezug auf die 1 bis 7 werden Betriebe der Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß diversen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
Gemäß Motorbetriebszuständen überträgt eine ECU (Verbrennungsmotorsteuereinheit und/oder elektrische Steuereinheit und/oder elektronische Steuereinheit) Steuersignale an den (elektrischen) Motor 108 des Steuerabschnitts 100, um die Relativposition(en) des Schiebergehäuses/ der Schiebergehäuse 90 zu ändern.
Zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, wenn der Motor 108 den exzentrischen Steuerschaft 102 zum Bewegen des Schiebergehäuses 90 dreht, bewegt sich der Rotationsmittelpunkt des inneren Halters nach oben bezüglich des Rotationsmittelpunktes der Nockenwelle 30.
Gepunktete Linien in der Zeichnung zeigen den Neutralzustand an, in welchem die Rotationsmittelpunkte der Nockenwelle 30 und des inneren Halters die gleichen sind, und bei dem eine Ventilöffnungszeitdaueränderung und eine Phasenänderung nicht vorliegen.
Wie in 5 gezeigt, wenn der Motor 108 den exzentrischen Steuerschaft 102 zum Bewegen des Schiebergehäuses 90 rotiert, bewegt sich der Rotationsmittelpunkt des inneren Halters bezüglich des Rotationsmittelpunktes der Nockenwelle 30 nach unten.
Gleich wie in der 4 zeigen gepunktete Linien in der Zeichnung den Neutralzustand an, in welchem die Rotationsmittelpunkte der Nockenwelle 30 und des inneren Halters zusammenfallen und bei denen eine Ventilöffnungszeitdaueränderung und eine Phasenänderung nicht vorliegen.
Wie in 4 und 5 gezeigt, wenn der Steuermotor 108 dreht, werden die Relativpositionen der Schiebergehäuse 90 und der inneren Halter bezüglich der Position der Nockenwelle 30 geändert.
Wie in 6 gezeigt ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 sich konstant ändert, wenn der relative Rotationsmittelpunkt der Nocken 71 und 72 bezüglich des Rotationsmittelpunktes der Nockenwelle 30 sich nach unten hin ändert, wird die Drehgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ größer als die Drehgeschwindigkeit (z.B. Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von Phase a zu Phase b und von Phase b zu Phase c, und dann wird die Drehgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ kleiner als die Drehgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von der Phase c zur Phase d und von der Phase d zur Phase a. Das heißt, die Ventilöffnungszeitdauer wird geändert.
Wie in 7 gezeigt, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant geändert wird / sich konstant ändert, wenn der relative Rotationsmittelpunkt der Nocken 71 und 72 sich bezüglich des Rotationsmittelpunktes der Nockenwelle 30 nach oben hin ändert, wird die Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72) relativ kleiner als die Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von der Phase a zur Phase b und von der Phase b zur Phase c, und dann wird die Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 relativ größer als die Drehgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 von der Phase c zur Phase d und von der Phase d zur Phase a. Das heißt, die Ventilöffnungszeitdauer wird geändert.
Während der Verschiebestift 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist der Stiftkörper 64 bezüglich des Stiftkopfs 62 verschiebbar, ist der Stiftkopf 62 drehbar in das erste Verschiebeloch 81 eingesetzt, ist der Nockenstift 84 drehbar in das zweite Verschiebeloch 82 eingesetzt und ist die Nockennase 74 verschiebbar im Nockennasenschlitz 83 aufgenommen. Daher, wenn die relativen Drehmittelpunkte des inneren Halters und der Nockenwelle 30 geändert werden, wird die relative Rotationsgeschwindigkeit (relative Umfangsgeschwindigkeit) der Nocken 71 und 72 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 geändert.
Das heißt, wie in 8 gezeigt ist, obwohl der maximale Hub des Ventils 200 konstant ist/bleibt, wird jedoch die Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel die Umfangsgeschwindigkeit) des Nockens 71 und 72 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit (zum Beispiel Umfangsgeschwindigkeit) der Nockenwelle 30 geändert gemäß den Relativpositionen des Schiebergehäuses 90, sodass die Schließen-und-Öffnen-Zeit (bzw. die Schließen-und-Öffnen-Zeitpunkte) des Ventils 200 geändert wird (werden). Das heißt, die Ventilöffnungszeitdauer des Ventils 200 wird geändert.
Während zum Beispiel die Öffnungszeit (zum Beispiel der Öffnungszeitpunkt) des Ventils 200 konstant ist / bleibt, kann die Schließzeit (zum Beispiel der Schließzeitpunkt) des Ventils 200 geändert werden in 8; die Erfindung ist hierauf jedoch nicht eingeschränkt. Gemäß diversen Montagewinkeln der Nocken 71 und 72 und des Ventils 200 können diverse Kontaktwinkel zwischen dem Nockenbuckel der Nocken 71 und 72 und dem Ventil 200 und dergleichen erzielt werden und damit unterschiedliche Ventilzeitdauern erreicht werden.
Die Ermittlung / Bestimmung der Steuersignale der ECU gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand ist dem Fachmann bekannt/ersichtlich, sodass eine Detailbeschreibung davon weggelassen wird. Wie oben beschrieben kann eine Kontinuierlich-Variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Ventilöffnungszeitdauer eines Ventils gemäß den Betriebszuständen / Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors ändern und weist eine einfache Struktur auf.
Die Kontinuierlich-Variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Größe reduziert werden, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventilzugs reduziert werden.
Da die Kontinuierlich-Variable-Ventilzeitdauer-Vorrichtung für einen existierenden Verbrennungsmotor verwendet werden kann, ohne dass dieser übermäßige Modifikationen benötigt, können die Produktivität erhöht und die Produktionskosten verringert werden.
Zur Erleichterung in der Erklärung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen werden Ausdrücke wie „obere“, „untere“, „innere“ und „äußere“ dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
Die vorhergehenden Beschreibungen spezifischer exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht wurden. Sie sind nicht vorgesehen, um erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf exakt diese 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 beschreiben, um dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzten, die diversen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erstellen und zu verwenden, sowie die zahlreichen Alternativen und Modifikationen davon.

Claims

Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend eine Nockenwelle (30), einen ersten Nockenabschnitt (70a) und einen zweiten Nockenabschnitt (70b), welche jeweils mit zwei Nocken (71, 72) ausgebildet sind und welche auf die Nockenwelle (30) montiert sind und von denen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind und welche jeweils zugeordnet an einem Zylinder und an dem benachbarten Zylinder angeordnet sind und bei denen ein Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) zwischen den Nocken (71, 72) jeweilig ausgebildet ist, einen ersten inneren Halter (80a) und einen zweiten inneren Halter (80b), welche die Rotation der Nockenwelle (30) auf den ersten und den zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweils zugeordnet übertragen, ein Schiebergehäuse (90), in welches der erste und der zweite innere Halter (80a, 80b) drehbar eingesetzt sind und dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist und das an einer den Zylindern gegenüberliegenden Seite davon mit einem in einer von den Zylindern weggerichteten Richtung vorstehenden Führungsabschnitt (91) versehen ist, Nockenwellenhalter (40), mit welchen der Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) drehbar verbunden ist, einen Verbindungshalter (96), welcher die Nockenwellenhalter (40) verbindet und in welchem ein Führungsschlitz (98) ausgebildet ist, in welchen der vorstehende Führungsabschnitt (91) eingesetzt ist zum Führen der Bewegung des Schiebergehäuses (90), und einen Steuerabschnitt (100), welcher selektiv eine Position des Schiebergehäuses (90) ändert, wobei ein erstes Verschiebeloch (81) und ein zweites Verschiebeloch (82) in dem ersten inneren Halter (80a) und dem zweiten inneren Halter (80b) jeweilig ausgebildet sind, ein jeweiliger Verschiebestift (60), der in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, drehbar in das erste Verschiebeloch (81) eingesetzt ist, eine Nockennase (74) an dem ersten und an dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig ausgebildet ist, und ein Nockenstift (84), in welchem ein Nockennasenschlitz (83) ausgebildet ist, in welchen die Nockennase (74) verschiebbar eingesetzt ist, verschiebbar in das zweite Verschiebeloch (82) jeweilig eingesetzt ist, wobei ein Steuerschlitz (93) im Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und wobei der Steuerabschnitt (100) aufweist: einen exzentrischen Steuerschaft (102), welcher in den Steuerschlitz (93) eingesetzt ist, ein Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist, eine Schneckenwelle (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, einen Steuermotor (108), welcher selektiv die Schneckenwelle (106) rotiert zum Ändern einer relativen Position des Schiebergehäuses (90).
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Verschiebestift (60) aufweist: einen Stiftkörper (64), welcher mit der Nockenwelle (30) verbunden ist, und einen Stiftkopf (62), welcher mit dem Stiftkörper (64) verbunden ist und welcher drehbar in das erste Verschiebeloch (81) eingesetzt ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner aufweisend ein Doppelreihenlager (92), welches im Schiebergehäuse (90) angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter (80a, 80b) verbunden ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Schaftloch (42) zwischen dem Verbindungshalter (96) und dem jeweiligen Nockenwellenhalter (40) ausgebildet ist, in welches der exzentrische Steuerschaft (102) eingesetzt ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Nockenabschnitt (70a, 70b) wenigstens zweimal angeordnet sind und wobei das Schiebergehäuse (90) wenigstens zweimal angeordnet ist, wobei der erste innere Halter (80a) und der zweite innere Halter (80b) jeweilig angeordnet sind, wobei jeweils einer der ersten inneren Halter (80a) und jeweils einer der zweiten inneren Halter (80b) in jeweils eines der Schiebergehäuse (90) drehbar eingesetzt sind, wobei jeweils einer der ersten inneren Halter (80a) und jeweils einer der zweiten inneren Halter (80b) die Rotation der Nockenwelle (30) zugeordnet auf einen jeweils zugeordneten der ersten Nockenabschnitte (70a) und einen jeweils zugeordneten der zweiten Nockenabschnitte (70b) übertragen, wobei der genau eine Steuerabschnitt (100) die Relativpositionen jedes Schiebergehäuses (90) ändert.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das erste Verschiebeloch (81) und das zweite Verschiebeloch (82) jeweilig angeordnet sind, nämlich zugeordnet jeweils in einem der ersten und zweiten inneren Halter (80a, 80b) ausgebildet sind, der Verschiebestift (60) jeweilig angeordnet ist, nämlich jeweils in die Nockenwelle 30 eingesetzt ist und zugeordnet jeweils drehbar in eines der ersten Verschiebelöcher (81) eingesetzt ist, die Nockennase (74) jeweilig angeordnet ist, nämlich zugeordnet jeweils an einem der ersten und zweiten Nockenabschnitte (70a, 70b) ausgebildet ist, und der Nockenstift (84) jeweilig angeordnet ist und der Nockennasenschlitz (83) jeweilig angeordnet ist, wobei zugeordnet jeweils einer der Nockennasenschlitze (83) in einem der Nockenstifte (84) ausgebildet ist, wobei eine der Nockennasen (74) jeweils in einen der Nockennasenschlitze (83) zugeordnet verschiebbar eingesetzt ist, wobei zugeordnet jeweils einer der Nockenstifte (84) in eines der zweiten Verschiebelöcher (82) verschiebbar eingesetzt ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei jeder der Verschiebestifte (60) aufweist: einen Stiftkörper (64), welcher mit der Nockenwelle (30) verbunden ist, und einen Stiftkopf (62), welcher mit dem Stiftkörper (64) verbunden ist und drehbar in das erste Verschiebeloch (81) eingesetzt ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend ein jeweiliges Doppelreihenlager (92), welches in einem jeweiligen Schiebergehäuse (90) angeordnet ist und zugeordnet jeweils mit einem der ersten und der zweiten inneren Halter (80a, 80b) verbunden ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Steuerschlitz (93) wenigstens zweimal angeordnet ist und zugeordnet jeweils in einem der Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und wobei der exzentrischen Steuerschaft (102) des Steuerabschnitts (100) in jeden der Steuerschlitze (93) eingesetzt ist.
Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei jeweils ein Schaftloch (42) zwischen einem jeweiligen der Verbindungshalter (96) und jeweiligen zwei der Nockenwellenhalter (40) ausgebildet ist, wobei der exzentrische Steuerschaft (102) in jedes der Schaftlöcher (42) eingesetzt ist.
Verbrennungsmotor mit: einer Nockenwelle (30), wenigstens zwei von einem ersten Nockenabschnitt (70a) und einem zweiten Nockenabschnitt (70b), an welchen zwei Nocken (71, 72) jeweilig ausgebildet sind und welche auf die Nockenwelle (30) montiert sind und deren relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind und die an einem Zylinder und dem dazu benachbarten Zylinder angeordnet sind und bei denen ein jeweiliger Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) zwischen den jeweiligen zwei Nocken (71, 72) ausgebildet ist, jeweils einen von einem ersten und einem zweiten inneren Halter (80a, 80b), welche die Rotation der Nockenwelle (30) auf die wenigstens zwei von dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweils zugeordnet übertragen, wenigstens zwei Schiebergehäusen (90), in welche zugeordnet jeweils einer der ersten inneren Halter (80a) und einer der zweiten inneren Halter (80b) drehbar eingesetzt sind und deren relative Positionen bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind und an denen ein in einer von den Zylindern weggerichteten Richtung vorstehender Führungsabschnitt (91) an einer den Zylindern gegenüberliegenden Seite davon jeweilig ausgebildet ist, wenigstens vier Nockenwellenhaltern (40), mit welchen der jeweilige Nockenwellenhaltereingriffsabschnitt (76) drehbar verbunden ist, Verbindungshaltern (96), welche jeweils zwei der Nockenwellenhalter (40) verbinden und in denen ein Führungsschlitz (98) jeweilig ausgebildet ist, in welchen der vorstehende Führungsabschnitt (91) eingesetzt ist zum Führen der Bewegung des zugeordneten Schiebergehäuses (90), und ein Steuerabschnitt (100), welcher selektiv eine Position des jeweiligen Schiebergehäuses (90) ändert, wobei ein erstes Verschiebeloch (81) und ein zweites Verschiebeloch (82) in jedem der ersten und der zweiten inneren Halter (80a, 80b) jeweilig ausgebildet sind, ein Verschiebestift (60), welcher in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, drehbar in das erste Verschiebeloch (81) jeweilig eingesetzt ist, eine Nockennase (74) an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig ausgebildet ist, und ein Nockenstift (84), in welchem ein Nockennasenschlitz (83) ausgebildet ist, in welchen die Nockennase verschiebbar eingesetzt ist, verschiebbar in das jeweilige zweite Verschiebeloch (82) eingesetzt ist, wobei ein Steuerschlitz (93) in jedem Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und wobei der Steuerabschnitt (100) aufweist: einen einzigen, exzentrischen Steuerschaft (102), welcher in jeden der Steuerschlitze (93) eingesetzt ist, ein einziges Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist, eine einzige Schneckenwelle (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, und einen einzigen Steuermotor (108), welcher selektiv die Schneckenwelle (106) rotiert zum Ändern der Relativpositionen der Schiebergehäuse (90).
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 11, wobei jeder der Verschiebestifte (60) aufweist: einen Stiftkörper (64), welcher mit der Nockenwelle (30) verbunden ist, und einen Stiftkopf (62), welcher mit dem Stiftkörper (64) verbunden ist und welcher zugeordnet jeweils drehbar in eines der ersten Verschiebelöcher (81) eingesetzt ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, ferner aufweisend ein jeweiliges Doppelreihenlager (92), welches jeweils zugeordnet in eines der Schiebergehäuse (90) eingesetzt ist und welches mit dessen erstem und zweitem inneren Halter (80a, 80b) verbunden ist.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei jeweils ein Schaftloch (42) zwischen jeweils einem der Verbindungshalter (96) und jeweiligen zwei der Nockenwellenhalter (40) ausgebildet ist, wobei der exzentrische Steuerschaft (102) in jedes der Schaftlöcher (42) eingesetzt ist.