-
Die Erfindung betrifft eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung und einen Motor (z.B. Verbrennungsmotor), der mit derselben ausgestattet ist.
-
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung durch Verbrennen von Kraftstoff innerhalb einer Brennkammer in einem Luftmedium, das in die Brennkammer gesaugt wird. Einlassventile werden von einer Nockenwelle betrieben, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in die Brennkammer gesaugt, während die Einlassventile offen sind. Außerdem werden Auslassventile von der Nockenwelle betrieben, und ein Verbrennungsgas wird aus der Brennkammer ausgelassen, während die Auslassventile offen sind.
-
Ein optimaler Betrieb der Einlassventile und der Auslassventile hängt von einer Drehzahl des Motors ab. Das heißt, ein optimaler Hub oder eine optimale Öffnungs- und Schließzeitsteuerung der Ventile hängt von der Drehzahl des Motors ab. Um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu erreichen, wurden verschiedene Untersuchungen, wie die Gestaltung einer Mehrzahl von Nocken und eines kontinuierlich variablen Ventilhubes (CVVL), durchgeführt, so dass der Ventilhub entsprechend der Motordrehzahl geändert werden kann.
-
Ebenso wurden, um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu erreichen, Untersuchungen an einer Vorrichtung zur kontinuierlich variablen Ventilzeitsteuerung (CWT) durchgeführt, die unterschiedliche Ventilzeitsteuerungsvorgänge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ermöglicht. Die allgemeine CWT kann die Ventilzeitsteuerung mit einer feststehenden Ventilöffnungsdauer ändern. Die
US 2013 / 0 213 332 A1 zeigt ein Beispiel einer bekannten Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtungen.
-
Jedoch sind die allgemeine CWL und CWT kompliziert in der Konstruktion und aufwendig in den Herstellungskosten.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung und ein mit dieser ausgestatteter Motor zu schaffen, welche die Öffnungsdauer eines Ventils entsprechend den Betriebsbedingungen (bzw. Betriebszuständen) eines Motors mit einer einfachen Konstruktion variieren können.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Motor gemäß Anspruch 12. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der Erfindung weist auf: eine Nockenwelle, einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt, an welchen jeweils ein Nocken ausgebildet ist, wobei die Nockenwelle in den ersten und den zweiten Nockenabschnitt eingesetzt ist, von welchen die relativen Phasenwinkel in Bezug auf die Nockenwelle variabel sind, einen ersten und einen zweiten inneren Halter, die eine Drehung der Nockenwelle an den ersten bzw. den zweiten Nockenabschnitt übertragen, ein Schiebergehäuse, in welches der erste und der zweite innere Halter drehbar eingesetzt sind, wobei ein erster Führungsabschnitt an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses ausgebildet ist, und ein zweiter Führungsabschnitt senkrecht zu dem ersten Führungsabschnitt an dem Schiebergehäuse ausgebildet ist, eine Nockenkappe, an welcher eine Nockenkappenführung ausgebildet ist, die derart konfiguriert ist, dass sie den zweiten Führungsabschnitt kontaktiert und eine Bewegung des Schiebergehäuses führt, eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle ist, eine Steuerstange, die an der Steuerwelle exzentrisch ausgebildet ist, einen Führungskopf, an welchem ein Kopfführungsabschnitt und eine Kopföffnung ausgebildet sind, wobei der Kopfführungsabschnitt mit dem ersten Führungsabschnitt gleitend verbunden ist, und die Steuerstange in die Kopföffnung drehbar eingesetzt ist, einen Steuerabschnitt, der die Steuerwelle wahlweise derart dreht, dass das Schiebergehäuse entlang der Nockenkappenführung bewegt wird, und einen Anschlag, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Bewegung des Führungskopfes begrenzt.
-
Der Anschlag steht mit dem ersten Führungsabschnitt in Eingriff und ist an diesem fixiert.
-
Der Steuerabschnitt kann aufweisen: einen Steuermotor, der die Steuerwelle dreht, einen Positionssensor, der eine Drehung der Steuerwelle erfasst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Speicher, der momentane Phasendaten der Steuerwelle speichert, und eine Steuereinrichtung, die den Betrieb des Steuermotors entsprechend dem Ausgabesignal des Positionssensors und einer Motorbetriebsbedingung steuert.
-
Die Steuereinrichtung kann den Steuermotor derart steuern, dass der Führungskopf den Anschlag kontaktiert, die Steuereinrichtung kann die Phasendaten der Steuerwelle, wenn der Führungskopf den Anschlag kontaktiert, mit den in dem Speicher gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle vergleichen, und die Steuereinrichtung kann die in dem Speicher gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle abstimmen.
-
Der Steuerabschnitt kann ferner ein Schneckenrad, das mit der Steuerwelle verbunden ist, und eine Schnecke aufweisen, die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht.
-
Der erste Führungsabschnitt und der Kopfführungsabschnitt können in einer Schienenform gleitend im Eingriff stehen.
-
Der zweite Führungsabschnitt und die Nockenkappenführung können in einer Schienenform gleitend im Eingriff stehen.
-
Eine Wellenöffnung, in welche die Steuerwelle eingesetzt ist, kann in der Nockenkappe ausgebildet sein, und ein Wellenlager kann in die Wellenöffnung zum Abstützen der Steuerwelle eingesetzt sein.
-
Der Nocken kann an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt als ein Paar ausgebildet sein, und ein Nockenverbindungsabschnitt kann zwischen den beiden Nocken (den paarweisen Nocken) jedes von dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt ausgebildet sein. Außerdem kann ein Nockenstützabschnitt zum drehbaren Abstützen des Nockenverbindungsabschnitts an der Nockenkappe ausgebildet sein.
-
Ein Nockenkeil kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt ausgebildet sein, und eine erste und eine zweite Gleitöffnung können jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter ausgebildet sein. Ferner kann ein Nockenkeilbolzen in die jeweilige erste Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, ein Nockenkeilschlitz kann in dem Nockenkeilbolzen ausgebildet sein, und der Nockenkeil ist in den Nockenkeilschlitz gleitend eingesetzt. In einer Ausführungsform kann ein Nockenwellenbolzen mit der Nockenwelle verbunden sein, und ein Schieberbolzen kann in die jeweilige zweite Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, und in einer anderen Ausführungsform kann ein Nockenwellenbolzenschlitz in dem Schieberbolzen ausgebildet sein, und der Nockenwellenbolzen kann in den Nockenwellenbolzenschlitz gleitend eingesetzt sein.
-
Ein Nockenkeil kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt ausgebildet sein, und eine erste und eine zweite Gleitöffnung können jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann ein Nockenkeilbolzen in die jeweilige erste Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, und ein Nockenkeilschlitz kann in dem Nockenkeilbolzen ausgebildet sein, so dass der Nockenkeil in den Nockenkeilschlitz gleitend eingesetzt ist. In einer anderen Ausführungsform kann ein Schieberbolzen einen Bolzenkörper und einen Bolzenkopf aufweisen, der einstückig mit dem Bolzenkörper ausgebildet ist, und insbesondere kann der Bolzenkörper in die Nockenwelle gleitend eingesetzt sein, und der Bolzenkopf kann in die zweite Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein.
-
In noch einer anderen Ausführungsform kann eine Nockenwellenölöffnung in der Nockenwelle entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet sein, eine Bolzenkörperölöffnung kann in dem Bolzenkörper ausgebildet sein und mit der Nockenwellenölöffnung in Verbindung stehen, und eine Ölnut, die mit der Bolzenkörperölöffnung in Verbindung steht, kann in dem Bolzenkopf ausgebildet sein.
-
Ein Motor gemäß der Erfindung weist auf: eine Nockenwelle, einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt, an welchen jeweils ein Nocken ausgebildet ist, wobei die Nockenwelle in den ersten und den zweiten Nockenabschnitt eingesetzt ist, deren relative Phasenwinkel in Bezug auf die Nockenwelle variabel sind, einen ersten und einen zweiten inneren Halter, die eine Drehung der Nockenwelle an den ersten bzw. den zweiten Nockenabschnitt übertragen, ein Schiebergehäuse, in welches der erste und der zweite innere Halter drehbar eingesetzt sind, wobei ein erster Führungsabschnitt an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses ausgebildet ist, und ein zweiter Führungsabschnitt senkrecht zu dem ersten Führungsabschnitt an dem Schiebergehäuse ausgebildet ist, eine Nockenkappe, an welcher eine Nockenkappenführung ausgebildet ist, die derart konfiguriert ist, dass sie den zweiten Führungsabschnitt zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses kontaktiert, eine Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle ist, eine Steuerstange, die an der Steuerwelle exzentrisch ausgebildet ist, einen Führungskopf, an welchem ein Kopfführungsabschnitt und eine Kopföffnung ausgebildet sind, wobei der Kopfführungsabschnitt mit dem ersten Führungsabschnitt gleitend verbunden ist, und die Steuerstange in die Kopföffnung drehbar eingesetzt ist, einen Steuerabschnitt, der die Steuerwelle wahlweise derart dreht, dass das Schiebergehäuse entlang der Nockenkappenführung bewegt wird, und einen Anschlag, der eine Bewegung des Führungskopfes begrenzt.
-
Der Anschlag steht mit dem ersten Führungsabschnitt in Eingriff und ist an diesem fixiert.
-
Der Steuerabschnitt kann aufweisen: einen Steuermotor, der die Steuerwelle dreht, einen Positionssensor, der eine Drehung der Steuerwelle erfasst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Speicher, der momentane Phasendaten der Steuerwelle speichert, und eine Steuereinrichtung, die den Betrieb des Steuermotors entsprechend dem Ausgabesignal des Positionssensors und einer Motorbetriebsbedingung steuert.
-
Die Steuereinrichtung kann den Steuermotor derart steuern, dass der Führungskopf den Anschlag kontaktiert, die Steuereinrichtung kann die Phasendaten der Steuerwelle, wenn der Führungskopf den Anschlag kontaktiert, mit den in dem Speicher gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle vergleichen, und die Steuereinrichtung kann die in dem Speicher gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle einstellen.
-
Der erste Führungsabschnitt und der Kopfführungsabschnitt können in einer Schienenform gleitend im Eingriff stehen.
-
Der zweite Führungsabschnitt und die Nockenkappenführung können in einer Schienenform gleitend im Eingriff stehen.
-
Der Nocken kann an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt als ein Paar ausgebildet sein, und ein Nockenverbindungsabschnitt kann zwischen den beiden Nocken jedes ersten und zweiten Nockenabschnitts ausgebildet sein, und ein Nockenstützabschnitt zum drehbaren Abstützen des Nockenverbindungsabschnitts kann an der Nockenkappe ausgebildet sein.
-
Ein Nockenkeil kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt ausgebildet sein, und eine erste und eine zweite Gleitöffnung können jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter ausgebildet sein, ein Nockenkeilbolzen kann in die jeweilige erste Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, wobei ein Nockenkeilschlitz in dem Nockenkeilbolzen ausgebildet sein kann, und der Nockenkeil ist in den Nockenkeilschlitz gleitend eingesetzt. Außerdem kann ein Nockenwellenbolzen mit der Nockenwelle verbunden sein, und ein Schieberbolzen kann in die jeweilige zweite Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, wobei ein Nockenwellenbolzenschlitz in dem Schieberbolzen ausgebildet ist, und der Nockenwellenbolzen in den Nockenwellenbolzenschlitz gleitend eingesetzt ist.
-
Ein Nockenkeil kann jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt ausgebildet sein, eine erste und eine zweite Gleitöffnung können jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter ausgebildet sein, ein Nockenkeilbolzen kann in die jeweilige erste Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein, wobei ein Nockenkeilschlitz in dem Nockenkeilbolzen ausgebildet ist, und der Nockenkeil in den Nockenkeilschlitz gleitend eingesetzt ist. Außerdem kann ein Schieberbolzen einen Bolzenkörper und einen Bolzenkopf aufweisen, der einstückig mit dem Bolzenkörper ausgebildet ist, wobei der Bolzenkörper in die Nockenwelle gleitend eingesetzt sein kann, und der Bolzenkopf in die zweite Gleitöffnung drehbar eingesetzt sein kann.
-
Eine Nockenwellenölöffnung kann in der Nockenwelle entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet sein, eine Bolzenkörperölöffnung, die mit der Nockenwellenölöffnung in Verbindung steht, kann in dem Bolzenkörper ausgebildet sein, und eine Ölnut, die mit der Bolzenkörperölöffnung in Verbindung steht, kann in dem Bolzenkopf ausgebildet sein.
-
Wie oben beschrieben, kann die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine Öffnungsdauer eines Ventils entsprechend den Betriebsbedingungen eines Motors mit einer einfachen Konstruktion variieren.
-
Die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in der Größe reduziert werden, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventiltriebes reduziert werden.
-
Da die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung bei einem existierenden Motor ohne übermäßige Modifikation verwendet werden kann, kann somit die Produktivität erhöht werden, und die Herstellungskosten können reduziert werden.
-
Durch Vorsehen eines Anschlages kann eine Funktionsstörung der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung unterdrückt oder verhindert werden, und ein Betriebsfehler kann korrigiert werden.
-
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines mit einer Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung ausgestatteten Motors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Führungskopfes und eines Schiebergehäuses der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine perspektivische Explosionsansicht eines Führungskopfes und eines Schiebergehäuses der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 5 und 6 perspektivische Explosionsansichten der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in 1;
- 8 eine Ansicht, die Betriebszustände der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 9 eine Tabelle, die verschiedene Betriebszustände der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 10 ein Diagramm, das verschiedene Betriebszustände der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
- 11 eine Ansicht eines Schieberbolzens einer Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, die Anmeldung oder die Anwendungen zu beschränken. Es versteht sich, dass in der Zeichnung durchgängig die Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Teile und Merkmale bezeichnen.
-
Wie technisch versierte Fachleute erkennen würden, könnten die beschriebenen Ausführungsformen in unterschiedlicher Weise modifiziert werden, ohne von dem Bereich der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
-
Ein Teil, das für die Beschreibung irrelevant ist, wird weggelassen, um die Erfindung deutlich zu beschreiben.
-
In der Zeichnung sind die Dicke von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen usw. zur Deutlichkeit übertrieben dargestellt.
-
In der Beschreibung und den Ansprüchen sind durchgängig, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben ist, der Begriff „aufweisen“ und die Variationen, wie „aufweist“ oder „aufweisend“, so zu verstehen, dass sie den Einschluss der genannten Elemente, jedoch nicht den Ausschluss anderer Elemente bedeuten.
-
Mit Bezug auf die 1 bis 8 weist ein Motor 1 einen Zylinderkopf 10 und eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung auf, die an dem Zylinderkopf 10 montiert ist. Der Zylinderkopf 10 kann einen Nockenträger aufweisen.
-
Die Nockenwelle 30 kann eine Einlassnockenwelle oder eine Auslassnockenwelle sein und wird von einem Nockenritzel 48 gedreht, das mit einer Kurbelwelle verbunden ist.
-
Die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung umfasst eine Nockenwelle 30, einen ersten und einen zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b, an denen jeweils Nocken 71 und 72 ausgebildet sind, einen ersten und einen zweiten inneren Halter 80 und 81, die eine Drehung der Nockenwelle 30 an den ersten bzw. den zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b übertragen, ein Schiebergehäuse 90, in das der erste und der zweite innere Halter 80 und 81 drehbar eingesetzt sind, einen ersten und einen zweiten Führungsabschnitt 93, 95, die an dem Schiebergehäuse 90 ausgebildet sind, eine Nockenkappe 40, an welcher eine Nockenkappenführung 41 ausgebildet ist, eine Steuerwelle 108 parallel zu der Nockenwelle 30, eine Steuerstange 110, die exzentrisch an der Steuerwelle 108 ausgebildet ist, einen Führungskopf 50, an dem ein Kopfführungsabschnitt 52 ausgebildet ist, einen Steuerabschnitt 100, der die Steuerwelle 108 wahlweise derart dreht, dass das Schiebergehäuse 90 entlang der Nockenkappenführung 41 bewegt werden kann, und einen Anschlag 120, welcher derart angeordnet ist, dass er die Bewegung des Führungskopfes 50 begrenzt. Insbesondere ist die Nockenwelle 30 in den ersten und den zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b eingesetzt, deren relative Phasenwinkel in Bezug auf die Nockenwelle 30 variabel sind.
-
Der erste Führungsabschnitt 93 ist an einem oberen Abschnitt des Schiebergehäuses 90 ausgebildet, und der zweite Führungsabschnitt 95 ist senkrecht zu dem ersten Führungsabschnitt 93. Die Nockenkappenführung 41 kontaktiert den zweiten Führungsabschnitt 95 und führt die Bewegung des Schiebergehäuses 90. Darüber hinaus ist der Kopfführungsabschnitt 52 gleitend mit dem ersten Führungsabschnitt 93 verbunden, eine Kopföffnung 54 ist in dem Führungskopf 50 ausgebildet, und die Steuerstange 110 ist in die Kopföffnung 54 drehbar eingesetzt.
-
In der Ausführungsform sind 4 Zylinder 211, 212, 213 und 214 in dem Motor angeordnet, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
-
Der erste Führungsabschnitt 93 und der Kopfführungsabschnitt 52 stehen in einer Schienenform gleitend im Eingriff. In den 3, 4 und 6 ist der erste Führungsabschnitt 93 in einer T-Form ausgebildet, und der Kopfführungsabschnitt 52 ist derart geformt, dass er den ersten Führungsabschnitt 93 abdeckt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Gegensatz dazu kann der Kopfführungsabschnitt 52 als eine T-Form ausgebildet sein, und der erste Führungsabschnitt 93 kann als Abdeckung des Kopfführungsabschnitts 52 ausgebildet sein, oder andere Eingriffsformen, wie Schienen, können möglich sein.
-
Der zweite Führungsabschnitt 95 und die Nockenkappenführung 41 stehen in einer Schienenform gleitend im Eingriff. In den 5 und 6 ist die Nockenkappenführung 41 in einer T-Form ausgebildet, und der zweite Führungsabschnitt 95 ist derart ausgebildet, dass er die Nockenkappenführung 41 abdeckt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Gegensatz dazu kann der zweite Führungsabschnitt 95 als eine T-Form ausgebildet sein, und die Nockenkappenführung 41 kann als Abdeckung des zweiten Führungsabschnitts 95 ausgebildet sein, oder andere Eingriffsformen, wie Schienen, können möglich sein.
-
Der erste Führungsabschnitt 93 und der Kopfführungsabschnitt 52 sind verschiebbar zueinander, der zweite Führungsabschnitt 95 und die Nockenkappenführung 41 sind verschiebbar zueinander, und eine exzentrische Drehung der Steuerstange 110 wird in eine Bewegung des Führungskopfes 50 in Richtung nach links und nach rechts und eine Bewegung des Schiebergehäuses 90 in Richtung nach oben und nach unten übertragen. Daher kann eine sanfte und genaue Steuerung einer Position des Schiebergehäuses 90 möglich sein.
-
Die Nockenkappe 40 kann einstückig ausgebildet sein oder aus einem oberen Nockenkappenkörper 40a und einem unteren Nockenkappenkörper 40b zusammengebaut sein, wie in 5 gezeigt ist.
-
Eine Wellenöffnung 42, in welche die Steuerwelle 108 eingesetzt ist, ist in der Nockenkappe 40 ausgebildet und kann die Steuerwelle 108 stabil abstützen.
-
Ein Wellenlager 44 ist in die Wellenöffnung 42 eingesetzt und stützt die Steuerwelle 108 drehbar ab.
-
Zwei Nocken 71 und 72 können jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b ausgebildet sein, und ein Nockenverbindungsabschnitt 76 kann zwischen den beiden Nocken 71 und 72 ausgebildet sein. Ein Nockenstützabschnitt 46 ist an der Nockenkappe 40 zum drehbaren Abstützen des Nockenverbindungsabschnitts 76 ausgebildet.
-
Die Nocken 71 und 72 drehen sich und öffnen jeweils ein Ventil 200.
-
Ein Nockenkeil 74 ist jeweils an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b ausgebildet, und eine erste Gleitöffnung 86 und eine zweite Gleitöffnung 88 sind jeweils in dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80 und 81 ausgebildet.
-
Ein Nockenkeilbolzen 82 ist in die jeweilige erste Gleitöffnung 86 drehbar eingesetzt, und ein Nockenkeilschlitz 83 ist in dem Nockenkeilbolzen 82 ausgebildet. Der Nockenkeil 74 ist in den Nockenkeilschlitz 83 gleitend eingesetzt.
-
Eine Nockenwellenöffnung 32 ist in der Nockenwelle 30 ausgebildet, und ein Nockenwellenbolzen 60 ist in die Nockenwellenöffnung 32 derart eingesetzt, dass er mit der Nockenwelle 30 verbunden werden kann. Ein Schieberbolzen 84 ist in die jeweilige zweite Gleitöffnung 88 drehbar eingesetzt, und ein Nockenwellenbolzenschlitz 85 ist in dem Schieberbolzen 84 ausgebildet. Der Nockenwellenbolzen 60 ist in den Nockenwellenbolzenschlitz 85 gleitend eingesetzt.
-
Ein Schiebergehäuselager 92 kann zwischen dem jeweiligen Schiebergehäuse 90 und dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80 und 81 angeordnet sein, so dass Relativdrehungen zwischen dem jeweiligen Schiebergehäuse 90 und dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80 und 81 sowie Stabilität erzielt werden können. Das Schiebergehäuselager 92 kann ein Nadellager, ein Kugellager, ein Rollenlager usw. sein, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
-
Ein Abstandshalter 91 ist in dem Schiebergehäuse 90 und zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80 und 81 angeordnet, um zu unterdrücken oder zu verhindern, dass die Drehungen des ersten und des zweiten Halters 80 und 81 unterbrochen werden.
-
Wie in 7 gezeigt, kann, da das Schiebergehäuse 90 zwischen dem ersten Nockenabschnitt 70a und dem zweiten Nockenabschnitt 70b angeordnet ist, die Motoranordnung vereinfacht werden, und ein Schiebergehäuse 90 kann die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Nockenabschnitts 70a und des zweiten Nockenabschnitts 70b gleichzeitig steuern. Daher kann die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung vereinfacht und mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen konstruiert werden.
-
Ebenso kann, da die Bauteile zur Steuerung der Ventilöffnungsdauer reduziert werden können, der Leistungsverlust des Motors reduziert werden.
-
Der Steuerabschnitt 100 umfasst ein Schneckenrad 102, das mit der Steuerwelle 108 verbunden ist, eine Schnecke 104, die mit dem Schneckenrad 102 in Eingriff steht, und einen Steuermotor 106, der die Schnecke 104 wahlweise dreht. Durch Verwendung des Schneckenrades 102 und der Schnecke 104 kann die Motorkapazität des Steuermotors 106 reduziert werden.
-
Der Steuerabschnitt 100 umfasst ferner einen Positionssensor 112, der die Drehung der Steuerwelle 108 erfasst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Speicher 113, der momentane Phasendaten der Steuerwelle 108 speichert, und eine Steuereinrichtung 111, die den Betrieb des Steuermotors 106 entsprechend dem Ausgabesignal des Positionssensors 112 und einer Motorbetriebsbedingung steuert.
-
Die Motorbetriebsbedingung kann ein Gaspedalpositionssignal, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Motordrehzahlsignal, ein Öltemperatursignal usw. umfassen.
-
Die Steuereinrichtung 111 kann als ein oder mehrere Mikroprozessoren realisiert werden, die von einem vorbestimmten Programm betrieben werden.
-
Die Steuereinrichtung 111 kann den Steuermotor 106 steuern, damit der Führungskopf 50 den Anschlag 120 kontaktiert, die Phasendaten der Steuerwelle 108, wenn der Führungskopf 50 den Anschlag 120 kontaktiert, mit den in dem Speicher 113 gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle 108 vergleichen, und die in dem Speicher 113 gespeicherten momentanen Phasendaten der Steuerwelle 108 einstellen.
-
Durch Vorsehen des Anschlages 120 kann eine Funktionsstörung der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verhindert werden, und ein Betriebsfehler kann korrigiert werden.
-
Mit Bezug auf die 1 bis 9 wird der Betrieb der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
-
Wenn die Drehmittelpunkte der Nockenwelle 30 und des ersten und des zweiten inneren Halters 80 und 81 übereinstimmend sind, d.h. das Schiebergehäuse 90 ist in einer Ausgangsposition positioniert, wie in 9 gezeigt ist, drehen sich die Nocken 71 und 72 mit demselben Phasenwinkel wie die Nockenwelle 30. Das heißt, die Nocken 71 und 72 und die Nockenwelle 30 drehen sich mit derselben Geschwindigkeit.
-
Entsprechend den Motorbetriebszuständen überträgt eine ECU (Motorsteuereinrichtung oder elektrische Steuereinrichtung) Steuersignale an den Steuermotor 106 des Steuerabschnitts 100, um die Steuerwelle 108 zu drehen. Dann dreht sich die Steuerstange 110, die exzentrisch an der Steuerwelle 108 ausgebildet ist, und die Drehung der Steuerstange 110 wird in eine Bewegung des Führungskopfes 50 in Richtung nach links und nach rechts und eine Bewegung des Schiebergehäuses 90 in Richtung nach oben und nach unten übertragen.
-
Entsprechend der Drehung der Steuerwelle 108 werden die Positionen des Schiebergehäuses 90 und des ersten und des zweiten inneren Halters 80 und 81 in Bezug auf einen Drehmittelpunkt der Nockenwelle 30 nach oben oder nach unten geändert.
-
Wenn die Position des Schiebergehäuses 90 in Bezug auf die Nockenwelle 30 geändert wird, wird die relative Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert.
-
Während der Nockenwellenbolzen 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist der Nockenwellenbolzen 60 innerhalb des Nockenwellenbolzenschlitzes 85 verschiebbar, der Schieberbolzen 84 ist in die zweite Gleitöffnung 88 drehbar eingesetzt, der Nockenkeilbolzen 82 ist in die erste Gleitöffnung 86 drehbar eingesetzt, und der Nockenkeil 74 ist innerhalb des Nockenkeilschlitzes 83 verschiebbar. Daher wird die relative Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 geändert.
-
Wie in 8 gezeigt, ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant geändert wird, wenn die relative Position des Schiebergehäuses 90 in Bezug auf den Drehmittelpunkt der Nockenwelle 30 nach unten um ΔH1 geändert wird, wie in 9 gezeigt, bei 60 bis 120 Grad die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30, und dann ist bei 240 bis 300 Grad die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30.
-
Wie in 8 gezeigt, ist, während der Phasenwinkel der Nockenwelle 30 konstant geändert wird, wenn die relative Position des Schiebergehäuses 90 in Bezug auf den Drehmittelpunkt der Nockenwelle 30 nach oben um ΔH2 geändert wird, wie in 9 gezeigt, bei 60 bis 120 Grad die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ schneller als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30, und dann ist bei 240 bis 300 Grad die Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 relativ langsamer als die Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30.
-
Das heißt, wie in 10 gezeigt, ist die Ventilöffnungsdauer D2 in dem Falle, in dem die relative Position des Schiebergehäuses 90 auf ΔH1 geändert wird, kürzer als die Ventilöffnungsdauer D1 in dem Falle, in dem die Position des Schiebergehäuses 90 in der Ausgangsposition ist.
-
Ebenso ist die Ventilöffnungsdauer D3 in dem Falle, in dem die relative Position des Schiebergehäuses 90 auf ΔH2 geändert wird, länger als die Ventilöffnungsdauer D1 in dem Falle, in dem die Position des Schiebergehäuses 90 in der Ausgangsposition ist.
-
Wie in 8 gezeigt, kann der Anschlag 120 die Bewegung der Steuerwelle 108 begrenzen, so dass eine Funktionsstörung der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung unterdrückt oder verhindert werden kann.
-
Ebenso kann durch eine Kontaktposition des Anschlages 120 und des Führungskopfes 50 ein Betriebsfehler der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung bereinigt werden.
-
In 10 sind zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung der Beschreibung die Spitzenpunkte konstant, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
-
Entsprechend der Einstellung der Kontaktpositionen des Ventils 200 und des Nockens 71 und 72, der Kontaktwinkel des Ventils 200 und des Nockens 71 und 72, der Position des Nockenkeils 74 usw. kann die Ventilöffnungsdauer durch Vorrücken des Öffnungszeitpunktes und Verzögern des Schließzeitpunktes des Ventils 200 vergrößert werden, und durch Verzögern des Öffnungszeitpunktes und Vorrücken des Schließzeitpunktes des Ventils 200 kann die Ventilöffnungsdauer verkürzt werden.
-
Ebenso kann der Öffnungszeitpunkt des Ventils 200 konstant sein, und der Schließzeitpunkt des Ventils 200 kann nach Bedarf verzögert oder vorgerückt sein.
-
Außerdem kann der Schließzeitpunkt des Ventils 200 konstant sein, und der Öffnungszeitpunkt des Ventils 200 kann nach Bedarf verzögert oder vorgerückt sein.
-
Mit Bezug auf 11 kann im Gegensatz zu der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Nockenwellenbolzen 60 und der Schieberbolzen 84 getrennt ausgebildet sind, nach einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ein Schieberbolzen 160 einen Bolzenkörper 162, der in die Nockenwellenöffnung 32 der Nockenwelle 30 gleitend eingesetzt ist, und einen Bolzenkopf 164 aufweisen, welcher einstückig mit dem Bolzenkörper 162 ausgebildet ist und in die zweite Gleitöffnung 88 drehbar eingesetzt ist.
-
Eine Nockenwellenölöffnung 34 (7) ist in der Nockenwelle 30 entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet, und eine Bolzenkörperölöffnung 166, die mit der Nockenwellenölöffnung 34 in Verbindung steht, ist in dem Bolzenkörper 162 ausgebildet.
-
Eine Ölnut 168, die über eine Verbindungsöffnung 169 mit der Bolzenkörperölöffnung 166 in Verbindung steht, ist in dem Bolzenkopf 164 ausgebildet.
-
Da ein Schmiermittel von der Nockenwellenölöffnung 34 über die Bolzenkörperölöffnung 166 und die Verbindungsöffnung 169 zu der Ölnut 168 geführt werden kann, kann somit die Reibung zwischen dem Bolzenkopf 164 und der zweiten Gleitöffnung 88 reduziert werden.
-
Mit Ausnahme des Schieberbolzens sind der Betrieb und die Struktur der Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der modifizierten Ausführungsform der Erfindung dieselben wie bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform, so dass eine wiederholte Beschreibung weggelassen wird.
-
Wie oben beschrieben, kann die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine unterschiedliche Ventilöffnungsdauer entsprechend den Betriebsbedingungen eines Motors realisieren.
-
Die Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann in der Größe reduziert werden, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventiltriebes reduziert werden.
-
Insbesondere kann, da der Motor usw. des Steuerabschnitts außerhalb des Nockenträgers montiert werden kann, die Gesamthöhe eines Verbrennungsmotors reduziert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
| 1 |
Motor |
10 |
Zylinderkopf |
| 30 |
Nockenwelle |
32 |
Nockenwellenöffnung |
| 40 |
Nockenkappe |
41 |
Nockenkappenführung |
| 42 |
Wellenöffnung |
44 |
Wellenlager |
| 46 |
Nockenstützabschnitt |
48 |
Nockenritzel |
| 50 |
Führungskopf |
52 |
Kopfführungsabschnitt |
| 54 |
Kopföffnung |
60 |
Nockenwellenbolzen |
| 70a |
erster Nockenabschnitt |
70b |
zweiter Nockenabschnitt |
| 71 |
Nocken |
72 |
Nocken |
| 74 |
Nockenkeil |
76 |
Nockenverbindungsabschnitt |
| 80 |
erster innerer Halter |
81 |
zweiter innerer Halter |
| 82 |
Nockenkeilbolzen |
83 |
Nockenkeilschlitz |
| 84 |
Schieberbolzen |
85 |
Nockenwellenbolzenschlitz |
| 86 |
erste Gleitöffnung |
88 |
zweite Gleitöffnung |
| 90 |
Schiebergehäuse |
91 |
Abstandshalter |
| 92 |
Schiebergehäuselager |
93 |
erster Führungsabschnitt |
| 95 |
zweiter Führungsabschnitt |
100 |
Steuerabschnitt |
| 101 |
Steuereinrichtung |
102 |
Schneckenrad |
| 104 |
Schnecke |
106 |
Steuermotor |
| 108 |
Steuerwelle |
110 |
Steuerstange |
| 112 |
Positionssensor |
113 |
Speicher |
| 120 |
Anschlag |
160 |
Schieberbolzen |
| 162 |
Bolzenkörper |
164 |
Bolzenkopf |
| 166 |
Bolzenkörperölöffnung |
168 |
Ölnut |
| 169 |
Verbindungsöffnung |
200 |
Ventil |
| 211-214 |
1.-4. Zylinder |
|
|
| |
|
|
|
