DE102016124188B4 - Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und mit dieser ausgestatteter Verbrennungsmotor - Google Patents

Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und mit dieser ausgestatteter Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend:eine Nockenwelle (30),einen ersten Nockenabschnitt (70a) und einen zweiten Nockenabschnitt (70b), an welchen jeweilig zwei Nocken (71, 72) ausgebildet sind, an welchen ein jeweiliger Nockenmitnehmer (74) ausgebildet ist, in welche die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder (201) eines Verbrennungsmotors und einem benachbarten Zylinder (202) des Verbrennungsmotors angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) zwischen den Nocken (71, 72) ausgebildet ist,einen ersten inneren Halter (80a; 280a) und einen zweiten inneren Halter (80b; 280b), welche eine Rotation der Nockenwelle (30) an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig zugeordnet übertragen und an welchen je eine erste Schieberöffnung (81) und eine zweite Schieberöffnung (82) ausgebildet sind,ein Schiebergehäuse (90), in welches der erste und der zweite innere Halter (80a, 80b; 280a, 280b) drehbar eingesetzt sind, dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist und an welchem an einem Oberseitenabschnitt davon ein Führungsvorsprungabschnitt (91) ausgebildet ist,Nockenwellenlagerschalen (40), mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) drehbar verbunden ist,ein Verbindungsteil (96), welches die Nockenwellenlagerschalen (40) verbindet und an welchem eine Führungsöffnung (98), um in diese den Führungsvorsprungabschnitt (91) einzubringen, zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses (90) ausgebildet ist,einen jeweiligen Schieberstift (60), welcher in die jeweilige erste Schieberöffnung (81) drehbar eingesetzt ist und in die Nockenwelle (30) verschiebbar eingesetzt ist,einen jeweiligen Nockenstift (84), an welchem eine Nockenmitnehmeröffnung (83), um den jeweiligen Nockenmitnehmer (74) darin verschiebbar einzusetzen, ausgebildet ist und welcher drehbar in die jeweils zugeordnete zweite Schieberöffnung (82) eingesetzt ist, undeine Steuereinrichtung (100), welche eine Position des Schiebergehäuses (90) selektiv verändert,wobei der jeweilige Schieberstift (60) aufweist:einen Stiftkörper (62), welcher verschiebbar in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, undeinen Stiftkopf (64), welcher drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingesetzt ist,wobei der Stiftkörper (62) und der Stiftkopf (64) integral ausgebildet sind, wobeieine Nockenwellenölöffnung (32) in der Nockenwelle (30) entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet ist,eine Körperölöffnung (66) in dem Stiftkörper (62) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Nockenwellenölöffnung (32) zu kommunizieren, undeine Ölnut (68) in dem Stiftkopf (64) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Körperölöffnung (66) zu kommunizieren,wobei fernereine Steueröffnung (93) an dem Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, unddie Steuereinrichtung (100) aufweist:einen exzentrischen Steuerschaft (102), der in die Steueröffnung (93) eingesetzt ist,ein Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist,eine Schnecke (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, undeinen Steuerantrieb (108), welcher die Schnecke (106) zum Verändern einer Relativposition des Schiebergehäuses (90) selektiv dreht.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen mit dieser ausgestatteten Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung (z.B. eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung) und einen mit dieser ausgestatteten Verbrennungsmotor, welche mit einer einfachen Konstruktion die Öffnungsdauer / Öffnungszeitdauer eines Ventils gemäß Betriebszuständen / Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren bzw. verändern können.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung durch Verbrennen von Kraftstoff in einem Brennraum in einem Luftmedium, das in den Brennraum eingebracht (z.B. gesaugt) wird. Einlassventile werden durch die Nockenwelle betätigt, um die Luft einzulassen, und die Luft wird in den Brennraum hineingesaugt, während die Einlassventile offen sind. Außerdem werden Auslassventile durch die Nockenwelle betätigt, und ein Verbrennungsgas wird aus dem Brennraum ausgelassen, während die Auslassventile offen sind.
  • Ein optimaler Betrieb (bzw. eine optimale Betätigung) der Einlassventile und der Auslassventile hängt von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors ab. Das heißt, dass ein optimaler Hub oder eine optimale Öffnen/Schließen-Zeitsteuerung der Ventile von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängt. Um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu erreichen, wurden verschiedene Untersuchungen, wie z.B. die Gestaltung einer Mehrzahl von Nocken und eines kontinuierlich variablen Ventilhubs (CWL), welcher den Ventilhub entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl ändern kann, vorgenommen.
  • Ferner wurden, um einen solchen optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erreichen, Forschungsarbeiten an einer Kontinuierlich-Variablen-Ventilsteuerzeit-(CVV/T-)Vorrichtung (bzw. Kontinuierlich-Variablen-Ventilzeitsteuerung-Vorrichtung) vorgenommen, die verschiedene Ventilzeitsteuerungsbetriebe in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl ermöglicht. Die allgemeine CVVT kann das Ventiltiming (bzw. die Ventilsteuerzeiten) mit einer festen/fixen Ventilöffnungsdauer ändern.
  • Jedoch sind die allgemeine CWL und CVVT kompliziert im Aufbau und teuer hinsichtlich der Herstellungskosten.
  • Ferner offenbart die nachveröffentlichte DE 10 2015 120 784 A1 eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend: eine Nockenwelle, einen ersten Nockenabschnitt und einen zweiten Nockenabschnitt, an welchen jeweilig zwei Nocken ausgebildet sind, an welchen je ein Nockenmitnehmer ausgebildet ist, in welche die Nockenwelle eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder eines Verbrennungsmotors und einem benachbarten Zylinder des Verbrennungsmotors angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt zwischen den Nocken ausgebildet ist, einen ersten inneren Halter und einen zweiten inneren Halter, welche eine Rotation der Nockenwelle an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt jeweilig zugeordnet übertragen und an welchen je eine erste Schieberöffnung und eine zweite Schieberöffnung ausgebildet sind, ein Schiebergehäuse, in welches der erste und der zweite innere Halter drehbar eingesetzt sind, dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle variabel ist und an welchem an einem Oberseitenabschnitt davon ein Führungsvorsprungabschnitt ausgebildet ist, Nockenwellenlagerschalen, mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt drehbar verbunden ist, ein Verbindungsteil, welches die Nockenwellenlagerschalen verbindet und an welchem eine Führungsöffnung, um in diese den Führungsvorsprungabschnitt einzubringen, zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses ausgebildet ist, einen jeweiligen Schieberstift, welcher in die jeweilige erste Schieberöffnung drehbar eingesetzt ist und in die Nockenwelle verschiebbar eingesetzt ist, einen jeweiligen Nockenstift, an welchem eine Nockenmitnehmeröffnung, um den jeweiligen Nockenmitnehmer darin verschiebbar einzusetzen, ausgebildet ist und welcher drehbar in die jeweils zugeordnete zweite Schieberöffnung eingesetzt ist, und eine Steuereinrichtung, welche eine Position des Schiebergehäuses selektiv verändert.
  • Eine weitere Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung ist aus der DE 10 2012 106 876 A1 bekannt, aufweisend: eine Nockenwelle, einen ersten Nockenabschnitt und einen zweiten Nockenabschnitt, an welchen jeweilig zwei Nocken ausgebildet sind, an welchen je ein Nockenmitnehmer ausgebildet ist, in welche die Nockenwelle eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder eines Verbrennungsmotors und einem benachbarten Zylinder des Verbrennungsmotors angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt zwischen den Nocken ausgebildet ist, einen ersten inneren Halter und einen zweiten inneren Halter, welche eine Rotation der Nockenwelle an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt jeweilig zugeordnet übertragen und an welchen je eine erste Schieberöffnung und eine zweite Schieberöffnung ausgebildet sind, Nockenwellenlagerschalen, mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt drehbar verbunden ist.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung und einen mit dieser ausgestatteten Verbrennungsmotor zu schaffen, welche mit einer einfachen Konstruktion eine Ventilöffnungsdauer (bzw. Ventilöffnungszeitdauer) gemäß Betriebszuständen / Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors variieren bzw. verändern können.
  • Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung nach Anspruch 1 und einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und nachfolgend beschrieben.
  • Eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung (z.B. eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgestaltet.
  • Der erste innere Halter und der zweite innere Halter können miteinander verbunden sein.
  • Eine Schaftöffnung (z.B. in Form eines Schaftlochs), in welche der exzentrische Steuerschaft eingesetzt ist, kann zwischen jedem Verbindungsteil und jeder Nockenwellenlagerschale (z.B. zwischen einem jeweiligen Verbindungsteil und den diesem zugeordneten Nockenwellenlagerschalen) ausgebildet sein.
  • Der erste und der zweite Nockenabschnitt können in einer Mehrzahl angeordnet sein, und wenigstens zwei Schiebergehäuse (z.B. ein Paar von Schiebergehäusen) können angeordnet sein, und die eine (z.B. die genau eine) Steuereinrichtung kann die Relativpositionen jedes Schiebergehäuses verändern.
  • Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung kann ferner ein zweireihiges Lager aufweisen, welches innerhalb des Schiebergehäuses angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter verbunden ist.
  • Ein Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit den Merkmalen des Anspruchs 5 ausgestaltet.
  • Der erste innere Halter und der zweite innere Halter können miteinander verbunden sein.
  • Eine Schaftöffnung (z.B. in Form eines Schaftlochs), in welche der exzentrische Steuerschaft eingesetzt ist, kann zwischen jedem Verbindungsteil und jeder Nockenwellenlagerschale (z.B. zwischen einem jeweiligen Verbindungsteil und diesem zugeordneten Nockenwellenlagerschalen) ausgebildet sein.
  • Der erste und der zweite Nockenabschnitt können in einer Mehrzahl angeordnet sein, und wenigstens zwei Schiebergehäuse (z.B. ein Paar von Schiebergehäusen) können angeordnet sein, und die eine Steuereinrichtung kann die Relativpositionen jedes Schiebergehäuses verändern.
  • Der Verbrennungsmotor kann ferner ein zweireihiges Lager aufweisen, welches innerhalb des Schiebergehäuses angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter verbunden ist.
  • Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, kann mit einer einfachen Konstruktion eine Öffnungsdauer eines Ventils gemäß Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors variieren.
  • Die beispielhafte Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in der Größe reduziert werden, und daher kann die Gesamthöhe eines Ventiltriebs reduziert werden.
  • Da die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung auf einen existierenden Verbrennungsmotor ohne übermäßige Modifikationen (z.B. desselben) angewendet werden kann, kann folglich die Produktivität verbessert werden und können Herstellungskosten verringert werden.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, welcher mit einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
    • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine teilweise, perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Querschnittansicht entlang Linie IV-IV von 1.
    • 5 und 6 sind Zeichnungen, welche einen Betrieb einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 7 ist ein Diagramm eines Ventilprofils einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 und 9 sind Zeichnungen, welches einen inneren Halter gemäß einer modifizierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
  • In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen durchgehend durch die diversen Figuren der Zeichnungen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung sind schlicht nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Wege der Veranschaulichung gezeigt und beschrieben.
  • Wie der Fachmann erkennt, können die beschriebenen Ausführungsformen auf zahlreiche unterschiedliche Weisen modifiziert werden, ohne dabei vom Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Für die Beschreibung irrelevante Aspekte werden weggelassen, um die vorliegende Erfindung klarer zu beschreiben, und die gleichen oder ähnlichen Elemente werden mittels der gleichen Bezugszeichen durchgehend durch die Beschreibung gekennzeichnet.
  • In den Zeichnungen sind z.B. die Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen, usw. zur Veranschaulichung zum Teil übertrieben (z.B. vergrößert) dargestellt.
  • Durchgehend durch die Beschreibung, falls nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, sind das Wort „aufweisen“ und Abwandlungen davon, wie „aufweist“ oder „aufweisend“, so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung von angegebenen Elementen, aber nicht die Ausschließung von irgendeinem anderen Element bedeuten.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, und 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine teilweise, perspektivische Explosionsansicht einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 1 bis 4 weist ein Verbrennungsmotor 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung (z.B. eine Kontinuierlich-Variable-Ventilöffnungsdauer-Vorrichtung) auf und ist die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung an dem Verbrennungsmotor 1 mittels eines Nockenhalters (z.B. eines Nockenwellenhalters) 10 angebracht.
  • In den Zeichnungen weist der Verbrennungsmotor vier Zylinder 201, 202, 203 und 204 auf, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung weist auf: eine Nockenwelle 30, einen ersten Nockenabschnitt 70a und einen zweiten Nockenabschnitt 70b, an welchen jeweilig zwei Nocken 71 und 72 (z.B. zwei Nocken 71 und 72 an dem ersten Nockenabschnitt 70a und zwei Nocken 71 und 72 an dem zweiten Nockenabschnitt 70b) ausgebildet sind, an welchen ein Nockenmitnehmer (z.B. ein Nockenvorsprung bzw. eine Nockennase) 74 ausgebildet ist (z.B. ein jeweiliger Nockenmitnehmer 74 an dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b), in welche die Nockenwelle 30 eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle 30 variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder und einem (zu dem einen Zylinder) benachbarten Zylinder angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt 76 zwischen den Nocken ausgebildet ist (z.B. ein Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt 76 zwischen den Nocken des ersten Nockenabschnitts und ein Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt 76 zwischen den Nocken des zweiten Nockenabschnitts), einen ersten inneren Halter 80a und einen zweiten inneren Halter 80b, welche jeweilig eine Rotation der Nockenwelle 30 an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b übertragen (und an welchen beispielsweise jeweilig ein erstes und ein zweites Schieberloch 81 und 82 ausgebildet sind), ein Schiebergehäuse 90, in welches der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b drehbar eingesetzt sind, dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle 30 variabel ist und an welchem an einem Oberseitenabschnitt davon ein Führungsvorsprungabschnitt 91 ausgebildet ist, Nockenwellenlagerschalen (z.B. Nockenwellenabdeckungen) 40, mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt 76 drehbar verbunden ist, ein Verbindungsteil (z.B. einen Verbindungshalter, ein Verbindungslagerteil) 96, welches die Nockenwellenlagerschalen 40 verbindet und an welchem ein Führungsschlitz 98 für den in diesen einzubringenden Führungsvorsprungabschnitt 91 zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses 90 ausgebildet ist, einen Schieberstift 60, welcher in das erste Schieberloch 81 drehbar eingesetzt ist und in die Nockenwelle 30 verschiebbar eingesetzt ist, einen Nockenstift 84, an welchem ein Nockenmitnehmerschlitz 83 für den darin verschiebbar einzusetzenden Nockenmitnehmer 74 ausgebildet ist und welcher drehbar in das zweite Schieberloch 82 eingesetzt ist, und eine Steuereinrichtung 100, welche eine Position des Schiebergehäuses 90 selektiv verändert.
  • Die Nockenwelle 30 kann eine Einlass-Nockenwelle oder eine Auslass-Nockenwelle sein.
  • Die Nocken 71 und 72 kontaktieren ein Ventil 200 zum Öffnen.
  • Der Schieberstift 60 weist einen Stiftkörper 62, welcher verschiebbar in die Nockenwelle 30 eingesetzt ist, und einen Stiftkopf 64, welcher drehbar in das erste Schieberloch 81 eingesetzt ist, auf, wobei der Stiftkörper 62 und der Stiftkopf 64 integral oder monolithisch (z.B. stofflich einstückig) ausgebildet sein können.
  • Ein Nockenwellenloch 34 ist an (z.B. in) der Nockenwelle 30 ausgebildet, der Stiftkörper 62 des Schieberstifts 60 ist in das Nockenwellenloch 34 verschiebbar eingesetzt, und der Stiftkopf 64 ist drehbar in das erste Schieberloch 81 eingesetzt.
  • Ein Nockenwellenölloch 32 ist in der Nockenwelle 30 entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet, ein Körperölloch 66 ist in dem Stiftkörper 62 ausgebildet und dazu eingerichtet, mit dem Nockenwellenölloch 32 zu kommunizieren (z.B. in Fluidverbindung zu stehen), und eine Ölnut 68 ist in dem Stiftkopf 64 ausgebildet und dazu eingerichtet, mit dem Körperölloch 66 mittels eines innerhalb des Schieberstifts 60 ausgebildeten Kommunikationslochs 69 zu kommunizieren (z.B. in Fluidverbindung zu stehen).
  • Ein Schmiermittel, welches dem Nockenwellenölloch 32 zugeführt werden kann, kann gleichmäßig / leichtgängig dem zugehörigen inneren Halter durch das Körperölloch 66, das Kommunikationsloch 69 und die Ölnut 68 zugeführt werden.
  • Ein zweireihiges Lager 92 ist innerhalb des Schiebergehäuses 90 angeordnet und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter 80a und 80b verbunden. Folglich sind der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b aufgrund des zweireihigen Lagers 92 innerhalb eines einzelnen Schiebergehäuses 90 (z.B. innerhalb desselben Schiebergehäuses) angeordnet und können ungestört (z.B. reibungsarm und unterbrechungsfrei) gedreht werden.
  • Da der erste und der zweite innere Halter 80a und 80b innerhalb eines einzelnen Schiebergehäuses 90 (z.B. innerhalb desselben Schiebergehäuses) angeordnet sind, kann folglich die Anzahl an Bauteilen verringert werden, kann die Produktivität verbessert werden und kann ein Raum zum Aufnehmen der Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung verringert werden.
  • Ein Steuerschlitz 93 ist an dem Schiebergehäuse 90 ausgebildet, und die Steuereinrichtung 100 weist einen exzentrischen Steuerschaft (z.B. einen mit exzentrischen Abschnitten versehenen Steuerschaft) 102, der in den Steuerschlitz 93 eingesetzt ist, und einen Steuermotor 108, welcher den exzentrischen Steuerschaft 102 zum Verändern der Relativposition des Schiebergehäuses 90 selektiv dreht, auf. Ein Schneckenrad 104 ist mit dem exzentrischen Steuerschaft 102 verbunden, und eine Schnecke 106 ist mit dem Steuermotor 108 verbunden und mit dem Schneckenrad 104 im Eingriff.
  • Eine Schlitzabdeckung 95 ist mittels Bolzen 99 mit dem Schiebergehäuse 90 verbunden zum Verhindern, dass sich der exzentrische Steuerschaft 102 von dem Steuerschlitz 93 weg bewegt.
  • Jede Nockenwellenlagerschale 40 ist mit dem Verbindungsteil 96 mittels Bolzen 99 verbunden, und ein Schaftloch 42, in welches der exzentrische Steuerschaft 102 eingesetzt ist, ist zwischen der jeweiligen Nockenwellenlagerschale 40 und dem jeweiligen Verbindungsteil 96 ausgebildet. Da der exzentrische Steuerschaft 102 in das Schaftloch 42 eingesetzt ist, kann der exzentrische Steuerschaft 102 stabil gelagert (z.B. abgestützt / gehalten) sein.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, kann die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einen Verbrennungsmotor mit vier Zylindern 201, 202, 203, 204 angewendet werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auf einen Verbrennungsmotor mit diversen Zylindern angewendet werden, beispielweise mit sechs oder mehr Zylindern.
  • Zum einfachen Verständnis wird die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, welche auf einen Vierzylinderverbrennungsmotor angewendet wird, diskutiert.
  • Die Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung kann eine Mehrzahl von dem ersten und dem zweiten Nockenabschnitt 70a und 70b (z.B. mehrere erste Nockenabschnitte 70a und mehrere zweite Nockenabschnitte 70b) aufweisen, wenigstens eines der Schiebergehäuse 90 kann angeordnet sein, und eine (z.B. genau eine) Steuereinrichtung 100 verändert die Relativposition(en) jedes Schiebergehäuses 90.
  • Das Verbindungsteil 96 kann mit zwei zugehörigen Nockenwellenlagerschalen 40 verbunden sein, und ein (z.B. genau ein) Schiebergehäuse 90 kann mittels des Führungsschlitzes 98 des Verbindungsteils 96 geführt sein.
  • Da die Struktur und Funktionen der inneren Halter 80a, 80b, des zweireihigen Lagers 92 und so weiter dieselben, wie oben beschrieben, sind, wird folglich eine wiederholte Erläuterung weggelassen.
  • 5 und 6 sind Zeichnungen, welche einen Betrieb einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und 7 ist ein Diagramm eines Ventilprofils einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 1 bis 7 werden Betriebsvorgänge (Betriebe) einer Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Gemäß Verbrennungsmotorbetriebszuständen überträgt eine ECU (Motorsteuereinheit und/oder elektronische Steuereinheit) Steuersignale an den Steuermotor 108 der Steuereinrichtung 100, um die Relativposition des Schiebergehäuses 90 zu verändern. Beispielsweise kann sich das Schiebergehäuse 90 nach oben oder nach unten bewegen.
  • Wie in 5 gezeigt, bewegt sich beispielsweise das Rotationszentrum des inneren Halters bezüglich des Rotationszentrums der Nockenwelle 30 nach oben, wenn der Steuermotor 108 den exzentrischen Steuerschaft 102 dreht, um das Schiebergehäuse 90 zu bewegen.
  • Gestrichelte Linien in der Zeichnung geben einen Neutralzustand an, bei welchem die Rotationszentren der Nockenwelle 30 und des inneren Halters die gleichen (z.B. übereinstimmend) sind und eine Zeitdauerveränderung und eine Phasenveränderung nicht auftreten.
  • Wie in 6 gezeigt, bewegt sich das Rotationszentrum des inneren Halters bezüglich des Rotationszentrums der Nockenwelle 30 nach unten, wenn der Steuermotor 108 den exzentrischen Steuerschaft 102 dreht, um das Schiebergehäuse 90 zu bewegen.
  • Ähnlich wie in 5 geben gestrichelte Linien in der Zeichnung (in 6) einen Neutralzustand an, bei welchem die Rotationszentren der Nockenwelle 30 und des inneren Halters die gleichen (z.B. übereinstimmend) sind und eine Zeitdauerveränderung und eine Phasenveränderung nicht auftreten.
  • Wie in 5 und 6 gezeigt, werden Relativpositionen des Schiebergehäuses 90 und des inneren Halters bezüglich der Position der Nockenwelle 30 verändert, wenn sich der Steuermotor 108 dreht.
  • Während der Schieberstift 60 zusammen mit der Nockenwelle 30 gedreht wird, ist der Stiftkörper 62 innerhalb des Nockenwellenlochs 34 verschiebbar, ist der Stiftkopf 64 innerhalb des ersten Schieberlochs 81 drehbar, ist der Nockenstift 84 innerhalb des zweiten Schieberlochs 82 drehbar und ist der Nockenmitnehmer 74 innerhalb des Nockenmitnehmerschlitzes 83 verschiebbar. Folglich wird die Relativrotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 73 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 verändert.
  • Wie in 7 gezeigt, wird jedoch, obwohl ein Maximalhub des Ventils 200 konstant ist, eine Rotationsgeschwindigkeit der Nocken 71 und 72 bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle 30 gemäß Relativpositionen des Schiebergehäuses 90 verändert, so dass eine Schließzeit (z.B. ein Schließzeitpunkt) und eine Öffnungszeit (z.B. ein Öffnungszeitpunkt) des Ventils 200 verändert werden. Das heißt, dass eine Dauer (z.B. eine Öffnungsdauer) des Ventils 200 verändert wird.
  • Während eine Öffnungszeit des Ventils 200 konstant ist, wird in 7 eine Schließzeit des Ventils 200 verändert, wobei es nicht darauf beschränkt ist. Diverse Ventildauern können gemäß diversen Montagewinkeln der Nocken 71 und 72 und der Ventile 200, diversen Kontaktwinkeln zwischen Nockenbuckel (z.B. der Nockenerhebung) der Nocken 71 und 72 und dem Ventil 200, usw. durchgeführt werden.
  • 8 und 9 sind Zeichnungen, welche einen inneren Halter gemäß einer modifizierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Bezugnehmend auf 8 und 9 kann ein Lager 292, z.B. ein zweireihiges Lager, innerhalb eines Schiebergehäuses 290 angeordnet sein und können ein erster innerer Halter 280a und ein zweiter innerer Halter 280b miteinander verbunden sein. Beispielsweise sind ein erster Innerer-Halter-Verbinder 283 und ein zweiter Innerer-Halter-Verbinder 284 an dem ersten inneren Halter 280a und dem zweiten inneren Halter 280b jeweilig zugeordnet ausgebildet, und der erste Innerer-Halter-Verbinder 283 und der zweite Innerer-Halter-Verbinder 284 sind (z.B. direkt) miteinander verbunden.
  • In der Zeichnung sind der erste Innerer-Halter-Verbinder 283 und der zweite Innerer-Halter-Verbinder 284 als jeweilige konvexe Form und konkave Form (z.B. entsprechend zueinander passende konvexe Form und konkave Form ausgebildet), sie sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In dem Fall, dass der erste innere Halter 280a und der zweite innere Halter 280b miteinander verbunden sind, können ein Lockersein oder eine Vibration aufgrund von Fertigungstoleranzen des Lagers, des inneren Halters, des Hebers und so weiter verringert werden.
  • Da das Körperölloch 66 und die Ölnut 68 an dem Schieberstift 60 ausgebildet sind, kann Schmiermittel den Rotationselementen, welche die inneren Halter usw. miteinschließen, gleichmäßig / leichtgängig zugeführt werden.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „hoch“, „runter“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“ „nach innen / einwärts“, „nach außen / auswärts“, „innerhalb”, „außerhalb“, „innen“, „außen“, „nach vorne / vorwärts“ und „nach hinten / rückwärts“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims (8)

  1. Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung, aufweisend: eine Nockenwelle (30), einen ersten Nockenabschnitt (70a) und einen zweiten Nockenabschnitt (70b), an welchen jeweilig zwei Nocken (71, 72) ausgebildet sind, an welchen ein jeweiliger Nockenmitnehmer (74) ausgebildet ist, in welche die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder (201) eines Verbrennungsmotors und einem benachbarten Zylinder (202) des Verbrennungsmotors angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) zwischen den Nocken (71, 72) ausgebildet ist, einen ersten inneren Halter (80a; 280a) und einen zweiten inneren Halter (80b; 280b), welche eine Rotation der Nockenwelle (30) an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig zugeordnet übertragen und an welchen je eine erste Schieberöffnung (81) und eine zweite Schieberöffnung (82) ausgebildet sind, ein Schiebergehäuse (90), in welches der erste und der zweite innere Halter (80a, 80b; 280a, 280b) drehbar eingesetzt sind, dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist und an welchem an einem Oberseitenabschnitt davon ein Führungsvorsprungabschnitt (91) ausgebildet ist, Nockenwellenlagerschalen (40), mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) drehbar verbunden ist, ein Verbindungsteil (96), welches die Nockenwellenlagerschalen (40) verbindet und an welchem eine Führungsöffnung (98), um in diese den Führungsvorsprungabschnitt (91) einzubringen, zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses (90) ausgebildet ist, einen jeweiligen Schieberstift (60), welcher in die jeweilige erste Schieberöffnung (81) drehbar eingesetzt ist und in die Nockenwelle (30) verschiebbar eingesetzt ist, einen jeweiligen Nockenstift (84), an welchem eine Nockenmitnehmeröffnung (83), um den jeweiligen Nockenmitnehmer (74) darin verschiebbar einzusetzen, ausgebildet ist und welcher drehbar in die jeweils zugeordnete zweite Schieberöffnung (82) eingesetzt ist, und eine Steuereinrichtung (100), welche eine Position des Schiebergehäuses (90) selektiv verändert, wobei der jeweilige Schieberstift (60) aufweist: einen Stiftkörper (62), welcher verschiebbar in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, und einen Stiftkopf (64), welcher drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingesetzt ist, wobei der Stiftkörper (62) und der Stiftkopf (64) integral ausgebildet sind, wobei eine Nockenwellenölöffnung (32) in der Nockenwelle (30) entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet ist, eine Körperölöffnung (66) in dem Stiftkörper (62) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Nockenwellenölöffnung (32) zu kommunizieren, und eine Ölnut (68) in dem Stiftkopf (64) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Körperölöffnung (66) zu kommunizieren, wobei ferner eine Steueröffnung (93) an dem Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und die Steuereinrichtung (100) aufweist: einen exzentrischen Steuerschaft (102), der in die Steueröffnung (93) eingesetzt ist, ein Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist, eine Schnecke (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, und einen Steuerantrieb (108), welcher die Schnecke (106) zum Verändern einer Relativposition des Schiebergehäuses (90) selektiv dreht.
  2. Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste innere Halter (280a) und der zweite innere Halter (280b) miteinander verbunden sind.
  3. Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Schaftöffnung (42), in welche der exzentrische Steuerschaft (102) eingesetzt ist, zwischen dem Verbindungsteil (96) und jeder Nockenwellenlagerschale (40) ausgebildet ist.
  4. Kontinuierlich-Variable-Ventildauer-Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend ein zweireihiges Lager (92, 292), welches innerhalb des Schiebergehäuses (90) angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter (80a, 80b; 280a, 280b) verbunden ist.
  5. Verbrennungsmotor (1), aufweisend: eine Nockenwelle (30), zwei Nockenabschnitte (70a, 70b), die einen ersten Nockenabschnitt (70a) und einen zweiten Nockenabschnitt (70b) aufweisen, an welchen jeweilig zwei Nocken (71, 72) ausgebildet sind, an welchen ein jeweiliger Nockenmitnehmer (74) ausgebildet ist, in welche die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, von welchen relative Phasenwinkel bezüglich der Nockenwelle (30) variabel sind, welche jeweilig an einem Zylinder (201) des Verbrennungsmotors und einem benachbarten Zylinder (202) des Verbrennungsmotors angeordnet sind und an welchen ein jeweiliger Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) zwischen den Nocken (71, 72) ausgebildet ist, einen ersten inneren Halter (80a; 280a) und einen zweiten inneren Halter (80b; 280b), welche eine Rotation der Nockenwelle (30) an den ersten und den zweiten Nockenabschnitt (70a, 70b) jeweilig zugeordnet übertragen und an welchen je eine erste Schieberöffnung (81) und eine zweite Schieberöffnung (82) ausgebildet sind, ein Schiebergehäuse (90), in welches der erste und der zweite innere Halter (80a, 80b; 280a, 280b) drehbar eingesetzt sind, dessen Relativposition bezüglich der Nockenwelle (30) variabel ist und an welchem an einem Oberseitenabschnitt davon ein Führungsvorsprungabschnitt (91) ausgebildet ist, Nockenwellenlagerschalen (40), mit welchen jeder Nockenwellenlagerschale-Eingriffabschnitt (76) drehbar verbunden ist, ein Verbindungsteil (96), welches die Nockenwellenlagerschalen (40) verbindet und an welchem eine Führungsöffnung (98), um in diese den Führungsvorsprungabschnitt (91) einzubringen, zum Führen einer Bewegung des Schiebergehäuses (90) ausgebildet ist, einen jeweiligen Schieberstift (60), welcher in die jeweilige erste Schieberöffnung (81) drehbar eingesetzt ist und in die Nockenwelle (30) verschiebbar eingesetzt ist, einen jeweiligen Nockenstift (84), an welchem eine Nockenmitnehmeröffnung (83), um den jeweiligen Nockenmitnehmer (74) darin verschiebbar einzusetzen, ausgebildet ist und welcher drehbar in die jeweilig zugeordnete zweite Schieberöffnung (82) eingesetzt ist, und eine Steuereinrichtung (100), welche eine Position des Schiebergehäuses (90) selektiv verändert, wobei der jeweilige Schieberstift (60) aufweist: einen Stiftkörper (62), welcher verschiebbar in die Nockenwelle (30) eingesetzt ist, und einen Stiftkopf (64), welcher drehbar in die erste Schieberöffnung (81) eingesetzt ist, wobei der Stiftkörper (62) und der Stiftkopf (64) integral ausgebildet sind, wobei eine Nockenwellenölöffnung (32) in der Nockenwelle (30) entlang einer Längsrichtung davon ausgebildet ist, eine Körperölöffnung (66) in dem Stiftkörper (62) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Nockenwellenölöffnung (32) zu kommunizieren, und eine Ölnut (68) in dem Stiftkopf (64) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, mit der Körperölöffnung (66) zu kommunizieren, wobei ferner eine Steueröffnung (93) an dem Schiebergehäuse (90) ausgebildet ist, und die Steuereinrichtung (100) aufweist: einen exzentrischen Steuerschaft (102), der in die Steueröffnung (93) eingesetzt ist, ein Schneckenrad (104), welches mit dem exzentrischen Steuerschaft (102) verbunden ist, eine Schnecke (106), welche mit dem Schneckenrad (104) im Eingriff ist, und einen Steuerantrieb (108), welcher die Schnecke (106) zum Verändern einer Relativposition des Schiebergehäuses (90) selektiv dreht.
  6. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 5, wobei der erste innere Halter (280a) und der zweite innere Halter (280b) miteinander verbunden sind.
  7. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 5, wobei eine Schaftöffnung (42), in welche der exzentrische Steuerschaft (102) eingesetzt ist, zwischen dem Verbindungsteil (96) und jeder Nockenwellenlagerschale (40) ausgebildet ist.
  8. Verbrennungsmotor (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, ferner aufweisend ein zweireihiges Lager (92, 292), welches innerhalb des Schiebergehäuses (90) angeordnet ist und mit dem ersten und dem zweiten inneren Halter (80a, 80b; 280a, 280b) verbunden ist.
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