-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten für Brennkraftmaschinen, mit der die Öffnungs- und Schließzeiten entweder eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils während des Betriebs einer Brennkraftmaschine geändert werden können.
-
Eine derartige Vorrichtung zum variablen Einstellen der Öffnungs- und Schließzeiten von Einlaß- und/oder Auslaßventilen von Brennkraftmaschinen umfaßt einen Drehkörper, der durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotatorisch angetrieben wird, und einen Änderungsmechanismus, der zwischen einer Nockenwelle, die das Einlaß- und/oder das Auslaßventil betätigt, und den Drehkörper eingesetzt ist, um die Nockenwelle in Bezug auf den Drehkörper so zu drehen, daß die Öffnungs- und Schließzeiten entweder des Einlaß- oder des Auslaßventils geändert werden.
-
Aus der
DE 100 45 418 A1 ist eine Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und schließzeiten für Brennstoffmaschinen bekannt. Dabei wird ein Flügelelement, das mit einer Nockenwelle drehfest verbunden ist, relativ zu einem Gehäuse verstellt, in dem das Flügelelement aufgenommen ist.
-
Aus
JP 10-141024-A , veröffentlicht am 26. Mai 1998, ist eine derartige Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten für Brennkraftmaschinen bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse, das zusammen mit einem Drehkörper gedreht wird, der durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gedreht wird, einen Rotor, der sich zusammen mit der Nockenwelle dreht, mehrere Flügel, die vom Rotor radial abstehen und im Gehäuse mehrere Arbeitsölkammern bilden, und eine Öldruckbeaufschlagungs- und Öldruckentlastungsvorrichtung, die jeder der Arbeitsölkammern Arbeitsöl zuführt und aus diesen entleert, so daß das Gehäuse in Bezug auf den Rotor gedreht wird.
-
An der Stirnfläche der Nockenwelle ist nicht die Stirnfläche des Gehäuses, sondern eine axial innere Seite des Drehelements befestigt, wobei das Gehäuse an der Nockenwelle gelagert ist.
-
Da in dieser Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten der Rotor mit seiner axial inneren Seite und nicht mit der Stirnfläche des Gehäuses an der Nockenwelle befestigt ist, muß der Rotor an der Nockenwelle unter genauer Einstellung des Lagerspalts zwischen dem Gehäuse und der Nockenwelle befestigt werden, wenn diese Vorrichtung tatsächlich in einer üblichen Brennkraftmaschine installiert wird. Somit könnte es schwierig sein, den Rotor an der Nockenwelle zu befestigen.
-
Da ferner für die Befestigung des Gehäuses an der Nockenwelle wegen der axialen Ausdehnung des Endes der Nockenwelle für die Lagerung des Gehäuses ein gesonderter Entwurf erforderlich ist, kann diese Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten nicht ohne weiteres an einer üblicherweise vorhandenen Brennkraftmaschine angebracht werden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die so entworfen ist, daß die gesamte Vorrichtung einfach an einer üblichen Brennkraftmaschine befestigt werden kann, wobei das Gehäuse bezüglich der Nockenwelle einfach positionierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 14. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
-
1 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung nach 1 längs der Linie A-A in 1, wobei ein axiales Element, Schraubbolzen und ein Kettenzahnrad weggelassen sind; und
-
3 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung nach 1 längs der Linie B-B in 1.
-
Mit einer Nockenwelle 1 kann entweder ein Einlaßventil oder ein Auslaßventil der Brennkraftmaschine angesteuert werden. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Nockenwelle 1 ein Einlaßventil an. Die Nockenwelle 1 ist durch ein Lager 2, das an einem (nicht gezeigten) Zylinderkopf befestigt ist, drehbar unterstützt. Am rechten Ende (nicht gezeigt) eines Schaftabschnitts der Nockenwelle 1 bei Betrachtung von 1 ist ein Nockenprofil ausgebildet. Das Nockenprofil bewirkt, daß das Einlaßventil in Öffnungs- oder Schließrichtung angesteuert wird.
-
Die Nockenwelle 1 wird durch einen Drehkörper 3, der synchron mit der Brennkraftmaschine gedreht wird, rotatorisch angetrieben. In dieser Ausführungsform ist der Drehkörper 3 ein Kettenzahnrad, das durch eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotatorisch angetrieben wird. Es wird angemerkt, daß das Kettenzahnrad 3 mit einem Gehäuseelement 4 drehfest verbunden ist. Ferner kann das Kettenzahnrad 3 eine Schwenkbewegung über einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Nockenwelle 1 ausführen.
-
Das Kettenzahnrad 3 ist wie erwähnt einteilig mit einem Gehäuseelement 4, genauer an einer äußeren Umfangsfläche eines Plattenelements 7 des Gehäuseelements 4, ausgebildet. Das Gehäuseelement 4 ist aus einem ringförmigen Gehäusehauptkörper 5 und aus einem Paar Plattenelemente 6 und 7, die die beiden Enden des Gehäuseelements 4 verschließen, gebildet. Am äußeren Umfang des Kettenzahnrades 3 sind äußere Zähne 9 ausgebildet. Um die äußeren Zähne 9 ist eine Steuerkette 10 gewunden, die von der (nicht gezeigten) Kurbelwelle angetrieben wird.
-
Wie in 2 gezeigt ist, sind am Gehäuseelement 4 mehrere Vorsprünge 12 ausgebildet, die radial in den ringförmigen Gehäusehauptkörper 5 vorstehen. Ein innerer Abschnitt des Gehäuseelements 4 ist hohl. Folglich werden in radialer Richtung des Plattenelements 6 vier Kammern 13 gebildet, die im Mittelabschnitt des Plattenelements 6 miteinander verbunden sind.
-
In das Gehäuseelement 4 ist ein Flügelelement 15 so eingesetzt, daß es in Bezug auf das Gehäuseelement 4 um einen vorgegebenen Winkel drehbar ist. Das Flügelelement 15 und das Gehäuseelement 4 bilden eine Relativdrehvorrichtung 16, die später beschrieben wird.
-
Von einem Schaftabschnitt 17 des Flügelelements 15 stehen mehrere Flügel (in dieser Ausführungsform vier Flügel) 18 radial ab, die in entsprechenden Kammern 13 angeordnet und in das Gehäuseelement 4 eingesetzt sind.
-
Die Flügel 18 des Flügelelements 15 sind in ihrer jeweiligen Kammer 13 so angeordnet, daß in jeder der Kammern 13 in Umfangsrichtung beiderseits eines Flügels 18 ein Paar Arbeitsölkammern definiert ist. In dieser Ausführungsform sind vier Paare Arbeitsölkammern 19 und 20 vorhanden, die durch entsprechende Dichtungselemente 21 abgedichtet werden, die an der Spitze der am inneren Umfang des Gehäusehauptkörpers 5 ausgebildeten Vorsprünge 12 angeordnet sind und durch ein entsprechendes Federelement 22 vorbelastet sind, wodurch jedes Dichtungselement 21 mit dem äußeren Umfang des Schaftabschnitts 17 des Flügelelements 15 in Gleitkontakt ist, wobei die Arbeitsölkammern 19 und 20 durch weitere Dichtungselemente 23 abgedichtet sind, die an den Spitzen der Flügel 18 angeordnet sind und durch weitere Federelemente 24 vorbelastet sind, wodurch diese weiteren Dichtungselemente 23 mit dem inneren Umfang des Gehäusehauptkörpers 5 in Gleitkontakt sind.
-
Im Flügelelement 15 ist jeweils ein radialer Arbeitsölkammerdurchlaß 25 ausgebildet, der mit einer der beiden Arbeitsölkammern 19 und 20 in Verbindung steht. Ferner ist im Flügelelement 15 ein radialer Arbeitsölkammerndurchlaß 26 ausgebildet, der mit der anderen der beiden Arbeitsölkammern 19 und 20 in Verbindung steht.
-
In axialer Richtung ist eine Blindbohrung 27 ausgebildet, in die die Arbeitsölkammerdurchlässe 25 und 26 münden. Diese Arbeitsölkammerdurchlässe 25 und 26 münden an Positionen ein, die in axialer Richtung der Bohrung 27 voneinander beabstandet sind.
-
Weiterhin ist der innere Umfang des Plattenelements 6 in der Verlängerung der Bohrung 27 angeordnet. Am offenen Ende der Bohrung 27 ist ein konischer Abschnitt 27a vorgesehen, dessen Durchmesser sich in Auswärtsrichtung erweitert.
-
An einem Ende des Flügelelements 15 auf Seiten der Nockenwelle 1 ist ein Lager 28 ausgebildet, dessen Schaftabschnitt 17 sich axial erstreckt. Das Lager 28 unterstützt das Plattenelement 7 des Gehäuseelements 4. Es steht in dieser Ausführungsform von der Stirnfläche des Plattenelements 7, d. h. von der Stirnfläche des Gehäuseelements 4, leicht vor. Das Lager 28 kann sich im Allgemeinen über die gesamte Stirnfläche des Gehäuseelements 4 erstrecken.
-
Somit wird das Arbeitsöl wahlweise über die Arbeitsölkammerdurchlässe 25 und 26 an die Arbeitsölkammern 19 bzw. 20 geliefert oder aus diesen entleert, so daß das Gehäuseelement 4 und das Flügelelement 15 relativ zueinander geschwenkt werden können.
-
Weiterhin ist das Flügelelement 15 über das Lager 28 mit der Nockenwelle 1 verbunden. Genauer ist das Flügelelement 15 mit der Nockenwelle 1 mittels eines Bolzens 29 verbunden, der in der entsprechenden Bohrung 27 untergebracht ist und axial durch das Lager 28 verläuft.
-
Die Nockenwelle 1 und das Flügelelement 15 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ein an der Nockenwelle 1 ausgebildeter Positionierungsvorsprung 1a in eine in axialer Richtung des Flügelelements 15 ausgebildete Positionierungsbohrung 28a eingepaßt ist.
-
Weiterhin ist zwischen dem Lager 28 und der Nockenwelle 1 ein Verbindungsstift 31 ausgebildet, der eine Drehung des Lagers 28 des Flügelelements 15 relativ zur Nockenwelle 1 verhindert. Genauer verläuft der Verbindungsstift 31 axial durch einem radialen Flansch 32 an der Nockenwelle 1. Andererseits ist in der Stirnfläche des Lagers 28 eine radiale Nut 33 ausgebildet, in die die Spitze des Verbindungsstifts 31 eingesetzt ist. Alternativ kann die Nut an der Nockenwelle 1 vorgesehen sein, wobei sich der Verbindungsstift dann von der Stirnfläche des Lagers 28 erstreckt.
-
Das Kettenzahnrad 3 ist wie bereits erwähnt mit dem Gehäuseelement 4 drehfest verbunden, während das Flügelelement 15, das mit der Nockenwelle 1 drehfest verbunden ist, in Bezug auf das Gehäuseelement 4 drehbar ist.
-
Das Arbeitsöl wird über die Arbeitsöldurchlässe 25 und 26 wahlweise an das Paar Arbeitsölkammern 19 und 20 geliefert oder aus diesen entleert, so daß das Gehäuseelement 4 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs relativ gedreht werden kann.
-
Folglich wird eine Relativdrehvorrichtung 16 gebildet, die das Kettenzahnrad 3 relativ zur Nockenwelle 1 dreht und als Hauptelemente das Gehäuseelement 4 und das Flügelelement 15 umfaßt.
-
Dazwischen ist eine Drehbewegungs-Begrenzungsvorrichtung 34, die hier als Verriegelungsvorrichtung ausgebildet ist, angeordnet, die die relative Drehung zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Flügelelement 15 begrenzt.
-
In dieser Ausführungsform nimmt die Verriegelungsvorrichtung 34 ein Federelement 36 in einer Zylinderbohrung 35 auf, die im Flügelelement 15 gebildet ist, so daß ein axialer Vorsprung eines Einrückelements 37, das im Flügelelement 15 angeordnet ist, mit einer Einrückbohrung 38, die im Plattenelement 6 des Gehäuseelements 4 ausgebildet ist, in Eingriff gelangen kann.
-
Die Zylinderbohrung 35 verläuft axial durch das Flügelelement 15, genauer durch einen der Flügel 18, dessen Umfangslänge vergrößert ist. Eine Federhalterung 39 für das Federelement 36 ist von diesem druckbelastet und ist am offenen Ende der Zylinderbohrung 35 befestigt. Diese Federhalterung 39 kann aus einem hochstarren Werkstoff ausgebildet sein.
-
Eine ausgesparte Nut 40 für die Abführung von Luft ist an einer vorgegebenen Position am äußeren Umfang der Federhalterung 39 vorgesehen. Die ausgesparte Nut 40 stellt zwischen dem Lager 28 des Flügelelements 15 und dem Plattenelement 7 des Gehäuseelements 4 eine Verbindung her und steht in dieser Ausführungsform mit der axialen Nut 41, die am äußeren Umfang des Lagers 28 ausgebildet ist, in Verbindung. Dadurch steht ein innerer Abschnitt der Zylinderbohrung 35, der sich am hinteren Ende des Einrückelements 37 befindet, über sein offenes Ende und über die ausgesparte Nut 40 sowie über die Nut 41 mit der Umgebungsluft in Verbindung.
-
Ein Ende des Einrückelements 37 läuft konisch zu. Die Spitze des konisch zulaufenden Einrückelements 37 kann von der Zylinderbohrung 35 vorstehen. Weiterhin ist in diesem konisch zulaufenden Ende eine Aussparung 42 ausgebildet, ferner ist im Einrückelement 37 eine Blindbohrung 43 ausgebildet, die in seine hintere Stirnfläche mündet. Dies bewirkt eine Verringerung des Gesamtgewichts der Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten.
-
Die Einrückbohrung 38 ist in dieser Ausführungsform aus einem starren Werkstoff hergestellt, dessen Steifigkeit höher als diejenige des Plattenelements 6 des Gehäuseelements 4 ist, und ist durch Einbetten eines Einrückbohrungselements 44, in dem die Einrückbohrung 38 ausgebildet ist, gebildet.
-
Die Einrückbohrung 38 ist becherförmig und besitzt ein offenes Ende mit großem Durchmesser. Die Arbeitsölkammer 45 wird gebildet, wenn das Einrückelement 37 mit einem Bodenabschnitt der Einrückbohrung 38 in Eingriff ist. Die Räume in der Einrückbohrung 38 und in der Arbeitsölkammer 45 stehen mit der Arbeitsölkammer 19 über die Ölbohrung 46, die im Einrückbohrungselement 44 ausgebildet ist, und über die Ölnut 47, die im Plattenelement 6 ausgebildet ist, in Verbindung.
-
In die Bohrung 27 ist ein axiales Element 49 eingesetzt, das ein offenes Ende aufweist und passend zum Flügelelement 15 ausgebildet ist. Dieses axiale Element 49 ist mit dem Abdeckungselement 50, das die gesamte Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten gemäß der bevorzugten Ausführungsform einschließt, einteilig ausgebildet.
-
Im axialen Element 49 sind Arbeitsöldurchlässe 51 und 52 (auch Arbeitsöldruckdurchlässe genannt) ausgebildet, die mit einer Arbeitsöldruckbeaufschlagungs- und -entlastungsvorrichtung 66, die eine Arbeitsöl-Steuervorrichtung ist, in Verbindung stehen, wie später beschrieben wird. Der Arbeitsöldruckdurchlaß 51 ist in axialer Richtung des axialen Elements 49 ausgebildet und weist am Bodenabschnitt der Bohrung 27 ein offenes Ende auf, das durch ein Stopfenelement 53 verschlossen ist. Der Arbeitsöldruckdurchlaß 51 steht mit dem Arbeitsölkammerdurchlaß 25 über einen radialen Durchlaß 54 und über eine mit dem radialen Durchlaß 54 in Verbindung stehende Umfangsnut 55 in Verbindung. Auch der Arbeitsöldruckdurchlaß 52 ist in axialer Richtung des axialen Elements 49 ausgebildet, mündet in den Boden der Bohrung 27 und steht mit dem Arbeitsölkammerdurchlaß 26 über das Bodenende der Bohrung 27 in Verbindung.
-
Zwischen der Bohrung 27, die im Flügelelement 15 ausgebildet ist, und dem in die Bohrung 27 eingesetzten axialen Element 49 sind Dichtungselemente 58 und 59 vorgesehen, die eine Flüssigkeitsdichtung in der Bohrung 27 schaffen. Das Dichtungselement 58 ist am offenen Ende der Bohrung 27 auf der linken Seite (in 1) der am axialen Element 49 ausgebildeten Umfangsnut 55 installiert. Das Dichtungselement 58 ist in eine Dichtungsnut 60 eingesetzt, die am äußeren Umfang des axialen Elements 49 ausgebildet ist, und ist mit der inneren Umfangsfläche der Bohrung 27 in Kontakt. Ein Dichtungselement 59 ist in 1 rechts von der im axialen Element 49 ausgebildeten Umfangsnut 55 installiert und mit der inneren Umfangsfläche der Bohrung 27 in Kontakt. Die beiden Dichtungselemente 58, 59 sind daher in dieser Ausführungsform axial voneinander beabstandet.
-
Die Innenseite der Bohrung 27 ist somit durch einen Abschnitt, in den der Arbeitsölkammerdurchlaß 25 mündet, und durch einen Abschnitt, in den der Arbeitsölkammerdurchlaß 26 mündet, definiert. Die innere Umfangsfläche der Bohrung 27 des Flügelelements 15, mit der die Dichtungselemente 58 und 59 in Kontakt sind, ist aus einem Werkstoff mit hoher Steifigkeit wie etwa einem Metall der Eisenreihe hergestellt.
-
Die Arbeitsöl-Steuervorrichtung 66 umfaßt Zufuhr- und Entleerungskanäle 67 und 68, die mit den Arbeitsöldruckdurchlässen 51 bzw. 52 in Verbindung stehen, ein Schaltventil 73, das wahlweise diese Zufuhr- und Entleerungsdurchlässe 67 und 68 mit einem Ablaß 72, der mit einem Öltank 71 in Verbindung steht, verbindet oder von diesem trennt, sowie eine Steuereinheit 74, die die Schaltoperation des Schaltventils 73 steuert.
-
Die Zufuhr- und Entleerungsdurchlässe 67 und 68 sind im Abdeckungselement 50 ausgebildet und in dieser Ausführungsform im Wesentlichen rechtwinklig mit den Arbeitsöldruckdurchlässen 51 und 52, die im axialen Element 49 ausgebildet sind, verbunden.
-
Das Schaltventil 73 besitzt in dieser Ausführungsform eine Vierfachanschluß-Ventilstruktur.
-
Es wird angemerkt, daß die die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen angebenden Signale an die Steuereinheit 74 ausgegeben werden, um die Schaltoperationen im Schaltventil 73 zu steuern.
-
Wenn in dem obenbeschriebenen Aufbau die Brennkraftmaschine angelassen wird und das Arbeitsöl nicht in ausreichender Menge von der Ölpumpe 69 geliefert wird oder wenn ein Signal für die Aufrechterhaltung des Maximalnacheilungswinkels in die Steuereinheit 74 eingegeben wird, wird das Flügelelement 15 der Relativdrehvorrichtung 16 in der dem Maximalnacheilungswinkel entsprechenden Position in Bezug auf das Gehäuseelement 4 angeordnet (siehe 2). Dann wird die Spitze des Einrückelements 37 der Verriegelungsvorrichtung 34 mit der Einrückbohrung 38 in Eingriff gebracht, so daß das Gehäuseelement 4 mit dem Flügelelement 15 verbunden ist. Daher wird die Drehantriebskraft, die von der (nicht gezeigten) Kurbelwelle über die Steuerkette 10 an das Kettenzahnrad 3 ausgeübt wird, über das Gehäuseelement 4 und das Flügelelement 15 an die Nockenwelle 1 übertragen. Es wird darauf hingewiesen, daß in diesem Fall die Flügel 18 des Flügelelements 15 nicht in engen Kontakt mit der Seitenfläche der Vorsprünge 12, zwischen denen der Raum 13 im Gehäuseelement 4 ausgebildet ist, gebracht werden.
-
Eine Drehung der Nockenwelle 1 steuert das Einlaßventil des Motors, wodurch der Ventilöffnungs- und -schließbetrieb gesteuert wird.
-
Wenn das Flügelelement 15 in der Maximalnacheilungsposition in Bezug auf das Gehäuseelement 4 angeordnet ist, wird das Einrückelement 37 der Verriegelungsvorrichtung 34 mittels des Federelements 36 mit Druck beaufschlagt, so daß seine Spitze mit der Einrückbohrung 38 in Eingriff gehalten wird. Dadurch wird die relative Drehung zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Flügelelement 15 verhindert.
-
Wenn die Nockenwelle 1 das (nicht gezeigte) Einlaßventil antreibt, wirkt auf die Nockenwelle 1 ein positives oder negatives Drehmoment. Da das Flügelelement 15 relativ zum Gehäuseelement 4 nicht gedreht wird, kann somit das Problem, daß der Flügel 18 des Flügelelements 15 an der Seitenfläche des Vorsprungs 12 anschlägt und ein Geräusch erzeugt wird, vermieden werden.
-
Bei Ausführung einer Voreilungssteuerung wird das Schaltventil 73 der Arbeitsöl-Steuervorrichtung 66 mittels der Steuereinheit 74 in der Weise gesteuert, daß ein Zufuhrdurchlaß 70 von der Ölpumpe 69 mit dem Arbeitsölbeaufschlagungs- und -entlastungsdurchlaß 67 verbunden wird. Das Arbeitsöl von der Ölpumpe 69 wird in die Arbeitsölkammer 19 über den Hydraulikdruckdurchlaß 51, den radialen Durchlaß 54, die Umfangsnut 55 und den Arbeitsöldruckdurchlaß 25 eingeleitet.
-
Weiterhin wird Arbeitsöl, das in die Arbeitsölkammer 19 eingeleitet worden ist, über die im Plattenelement 6 ausgebildete Ölnut 47 und die in der Ölnut 47 ausgebildete Ölbohrung 46 in die Arbeitsölkammer 45 im Einrückbohrungselement 44 eingeleitet.
-
Gleichzeitig steht die Arbeitsölkammer 20 über den Arbeitsölkammerdurchlaß 26, den Boden der Bohrung 27, den Arbeitsöldruckdurchlaß 52 und den Arbeitsölbeaufschlagungs- und -entlastungsdurchlaß 68 mit dem Entlastungsdurchlaß 72 in Verbindung.
-
Das Arbeitsöl wird in die Einrückbohrung 38 (und die Arbeitsölkammer 45) und in die Arbeitsölkammer 19 der Verriegelungsvorrichtung 34 eingeleitet. Der Arbeitsöldruck in der Arbeitsölkammer 19 und in der Einrückbohrung 38 (und in der Arbeitsölkammer 45) wirken auf das Einrückelement 37, so daß das Einrückelement 37 entgegen der Federkraft des Federelements 36 zur Federhalterung 39 vorbelastet wird und in die Zylinderbohrung 35 zurückgeschoben wird. Daher wird der Eingriff der Spitze des Einrückelements 37 in der Einrückbohrung 38 gelöst, so daß die durch das Einrückelement 37 hervorgerufene Verhinderung der Relativdrehung zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Flügelelement 15 allmählich gelöst wird.
-
Wenn das Arbeitsöl der Arbeitsölkammer 20 zugeführt wird, steht die Arbeitsölkammer 19 mit dem Entleerungsdurchlaß 72 in Verbindung, so daß auf eine Seitenoberfläche des Flügels 18 ein Hydraulikdruck wirkt und daraufhin das Flügelelement 15 in Nacheilungsrichtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn in 2, zum Gehäuseelement 4 geschwenkt wird. Daher werden das Kettenzahnrad 3 und die Nockenwelle 1 relativ zueinander gedreht, so daß die Drehphase der Nockenwelle zu derjenigen der Kurbelwelle geändert wird, woraufhin die Nockenwelle 1 erneut gedreht wird, so daß die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlaßventils, das durch die Nockenwelle 1 angetrieben wird, verzögert werden. Wenn die Nockenwelle 1 in Nacheilungsrichtung gesteuert wird, wird das Flügelelement 15 relativ zum Gehäuseelement 4 gedreht, und der maximale Nacheilungswinkel wird erreicht. In diesem Fall wird die Spitze des Einrückelements 37 durch die Federkraft des Federelements 36 erneut mit der Einrückbohrung 38 in Eingriff gebracht.
-
Wenn das Flügelelement 15 in Voreilungsrichtung oder in Nacheilungsrichtung in Bezug auf das Gehäuseelement 4 geschwenkt wurde, wird die Spitze des Einrückelements 37 durch die Federkraft des Federelements 36 mit der Einrückbohrung 38 in Eingriff gebracht.
-
Außerdem wird das Schaltventil 73 der Arbeitsöl-Steuervorrichtung 66 dann, wenn das Flügelelement 15 in Voreilungsrichtung oder in Nacheilungsrichtung geschwenkt wird, mittels der Steuereinheit 74 umgeschaltet, so daß die Verbindung zwischen den Arbeitsöldruckbeaufschlagungs- und -entlastungsdurchlässen 67 und 68 entweder mit dem Beaufschlagungsdurchlaß 70 oder mit dem Entlastungsdurchlaß 72 unterbrochen wird. Hierbei werden das Gehäuseelement 4 und das Flügelelement 15 in einer relativen mittleren Drehposition gehalten. Das durch die Nockenwelle 1 angetriebene Einlaßventil wird somit mit dem gewünschten Zeitverlauf gesteuert.
-
Am Endabschnitt des Flügelelements 15 ist das Lager 28 installiert, das das Gehäuseelement 4 so unterstützt, daß es um einen vorgegebenen Winkel schwenkbar ist. Das Flügelelement 15 ist über das Lager 28 mit der Nockenwelle 1 verbunden. Daher muß der Genauigkeit des Spalts des Gehäuseelements 4 gegenüber der Nockenwelle bei der Montage des Flügelelements 15 an der Nockenwelle 1 keine Beachtung geschenkt werden.
-
Da es nicht erforderlich ist, die Nockenwelle so zu entwerfen, daß sie ein Lager für das Gehäuseelement 4 aufweist, indem das Ende der Nockenwelle verlängert wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum variablen Einstellen der Ventilöffnungs- und -schließzeiten in eine übliche Brennkraftmaschine einfach eingebaut werden.
-
Die axiale Bohrung 27, wovon ein Ende offen ist, ist im Flügelelement 15 ausgebildet. Das Flügelelement 15 ist mit der Nockenwelle 1 mittels eines Bolzens 29, der in der Bohrung 27 untergebracht ist, verbunden. Daher steht der Bolzen 29 nicht nach außen vor. In der Bohrung 27 ist das mit der Arbeitsöl-Steuervorrichtung 66 in Verbindung stehende axiale Element 49 angeordnet, so daß die Ausnutzung des Volumens verbessert wird und das Gesamtsystem kleinere Abmessungen erhalten kann.
-
Die Arbeitsölkammerdurchlässe 25 und 26, die mit den Arbeitsölkammern 19 und 20 in Verbindung stehen, münden in die Bohrung 27. Somit kann das axiale Element 49, in dem die Arbeitsöldurchlässe 51 und 52, die mit der Arbeitsöl-Steuervorrichtung 66 in Verbindung stehen, ausgebildet sind, Arbeitsöl zuführen und entleeren. Es ist nicht notwendig, in der Nockenwelle einen Arbeitsöldurchlaß vorzusehen.
-
Da zwischen dem Lager 28 des Flügelelements 15 und der Nockenwelle 1 ein Verbindungsstift 31 vorgesehen ist, der eine relative Drehung zwischen dem Lager 28 und der Nockenwelle 1 verhindert, kann die relative Drehung fehlerfrei verhindert werden.
-
Da weiterhin der Verbindungsstift 31 in den Flansch 32 der Nockenwelle 1 eingreift und eine Nut 33, in die der Verbindungsstift 31 eingreift, an der Stirnfläche des Lagers 28 des Flügelelements 15 radial ausgebildet ist, muß der Positionsgenauigkeit in radialer Richtung des Verbindungsstifts keine besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Der Verbindungsstift kann unter Beachtung der Positionsgenauigkeit in Umfangsrichtung installiert werden. Ein Drehanschlag kann mit guter Genauigkeit installiert werden.
-
Da weiterhin die Nut 41, durch die eine Verbindung mit dem Arbeitsöl hergestellt werden kann, zwischen dem Lager 28 des Flügelelements 15 und dem Plattenelement 7 des Gehäuseelements 4 ausgebildet ist, kann das Arbeitsöl für die Schmierung einer Gleitbewegung des Lagers verwendet werden. Genauer ist zwischen dem Flügelelement 15 und dem Gehäuseelement 4 ein geringer Zwischenraum vorhanden, der eine relative Drehbewegung zwischen dem Flügelelement 15 und dem Gehäuseelement 4 ermöglicht. Da das Arbeitsöl in den Arbeitsölkammern 19 und 20 mit der Nut 41 in Verbindung steht, wird das Arbeitsöl von der Nut 41 an die Gleitfläche geliefert, um eine Schmierungswirkung zu erzielen.
-
Obwohl beispielsweise die Dichtungselemente 58 und 59 in die Dichtungsnuten 61 und 62, die am äußeren Umfang des axialen Elements 49 ausgebildet sind, eingesetzt sind, könnten die Dichtungselemente 58 und 59 auch in Dichtungsnuten eingesetzt sein, die an der inneren Umfangsfläche der Bohrung 27 des Flügelelements 15 ausgebildet sind. In diesem Fall könnte das axiale Element 49 aus einem Werkstoff mit hoher Steifigkeit hergestellt sein. Obwohl in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Öffnungs- und Schließzeiten im Voreilungswinkelsteuermodus gesteuert werden, ist die Erfindung auch auf eine Vorrichtung anwendbar, in der die Öffnungs- und Schließzeiten in einem Nacheilungswinkelsteuermodus gesteuert werden.
