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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung, die verwendet wird zum Steuern von Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine.
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Eine Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung der Flügelart wird verwendet zum Steuern von Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils oder eines Auslassventils eines Motors.
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Die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung der Flügelart umfaßt einen Flugel, der sich mit einer Nockenwelle dreht. Der Flügel ist innerhalb eines Gehäuses vorgesehen, das sich mit einem Zahnriemenrad dreht. Eine Fluiddruckkammer ist ausgebildet zwischen dem Gehäuse und dem Flügel, und Fluiddruck wirkt im Inneren auf die Nockenwelle und das Zahmriemenrad, um diese relativ zueinander zu verdrehen. Auf diese Weise steuert die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils oder des Auslassventils auf der Grundlage des Motorantriebszustands.
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Die Dokumente
JP-A-10-252420 und
JP-A-11-132014 offenbaren eine Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung mit einer Schraubenfeder zum Drängen einer Nockenwelle in eine Vorverstellrichtung bezüglich einem Gehäuse. In den Dokumenten
JP-A-10-252420 und
JP-A-11-132014 sind beide Enden der Schraubenfeder jeweils in Öffnungen innerhalb eines gehäusesseitigen Elements und eines nockenwellenseitigen Elements eingesetzt. Die beiden Enden der Schraubenfeder werden axial gebogen, um das gehäuseseitige Element und das nockenwellenseitige Element zu fixieren.
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Die Schraubenfeder sollte gebogen werden um einen besonderen Biegeradius über einen vorgegebenen Radius hinaus zum Erzielen einer ausreichenden Festigkeit. Wenn die Schraubenfeder axial gebogen wird, besteht somit eine Notwendigkeit, einen axial großen Aufnahmeraum zu schaffen zum Verhindern, dass der gebogene Abschnitt der Schraubenfeder in Kontakt tritt mit dem gehäuseseitigen Element und dem nockenwellenseitigen Element, wodurch die gesamte Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung in der axialen Richtung vergrößert wird.
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Ferner ist eine Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus
EP 0 818 609 A2 bekannt. Eine weitere Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung ist in
DE 197 26 300 A1 offenbart.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduktion einer radialen Größe einer Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung der Flügelart, die eine Schraubenfeder enthält.
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Erfindungsgemäße wird diese Aufgabe mit einer Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung drängt eine Schraubenfeder einen Flügel so, dass eine Mitnehmerwelle voreilt oder nacheilt bezüglich einer Antriebswelle. Die Schraubenfeder umfaßt ein erstes Ende, das in ein Gehäuse eingepaßt ist, und ein zweites Ende, das in den Flügel eingepaßt ist. Zumindest eines aus dem ersten oder zweiten Ende ist radial gebogen zum Positionieren der Schraubenfeder. Somit ist die axiale Länge des Gehäuses, das die Schraubenfeder enthält, verkürzt, wodurch die gesamte Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung kompakter wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt das radial gebogene Ende der Schraubenfeder an einem fixen Element an, das axial von einem aus dem Gehäuse oder dem Flügel vorsteht. Somit wird die Schraubenfeder einfach positioniert.
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Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ventilsteuerzeiteneinstellrichtung (erstes Ausführungsbeispiel).
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2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in 1 (erstes Ausführungsbeispiel).
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3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 1 (erstes Ausführungsbeispiel, erstes Beispiel).
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4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 1 (erstes Ausführungsbeispiel, zweites Beispiel).
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5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung (zweites Ausführungsbeispiel).
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6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 5 (zweites Ausführungsbeispiel).
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7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 5 (drittes Ausführungsbeispiel).
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8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 5 (viertes Ausführungsbeispiel, erstes Beispiel).
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Und 9 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 5 (viertes Ausführungsbeispiel, zweites Beispiel).
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1–3 zeigen eine Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100, die für einen Motor verwendet wird. Die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird gesteuert durch Öldruck und steuert die Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils oder eines Auslassventils.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfaßt die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100 ein Kettenrad 8. Das Kettenrad 8 verbindet eine Kurbelwelle des Motors (die nicht dargestellt ist) über eine (nicht dargestellte) Kette. Eine Antriebskraft des Motors wird übertragen auf das Kettenrad 8 und das Kettenrad 8 dreht sich synchron mit der Kurbelwelle. Die Antriebskraft wird von dem Kettenrad 8 auf die Nockenwelle 1 übertragen und die Nockenwelle 1 öffnet und schließt die (nicht dargestellten) Einlass- oder Auslassventile. Ein Zylinderkopf stützt die Nockenwelle 1 und die Nockenwelle 1 ist in der Lage, sich bezüglich dem Kettenrad 1 um eine vorgegebene Phasendifferenz zu drehen. Das Kettenrad 8 und die Nockenwelle 1 drehen sich in der Richtung im Uhrzeigersinn in der Ansicht von der linken Seite in 1. Nachfolgend ist die Drehrichtung als eine Vorverstellrichtung definiert.
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Ein Schuhgehäuse 7 ist mit dem Kettenrad 8 durch einen Bolzen 53 verbunden und das Schuhgehäuse 7 und das Kettenrad 8 bilden ein Gehäuse der Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100. Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt das Schuhgehäuse 7 Trapezschuhe 7a, 7b, 7c, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet sind. Fächerförmige Räume 55 sind vorgesehen zwischen jedem der Schuhe 7a, 7b und 7c zum Aufnehmen von Flügeln 4a, 4b und 4c. Innere Umfangsflächen der Schuhe 7a, 7b und 7c sind im Querschnitt bogenförmig ausgebildet.
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Ein Flügelrotor 4 umfaßt die Flügel 4a, 4b und 4c in der Umfangsrichtung und die Flügel 4a, 4b und 4c sind in vorgegebenen Abständen angeordnet. Die Flügel 4a, 4b und 4c sind drehbar in den Räumen 55 eingebaut. In 2 bezeichnen Pfeile eine Vorverstell- und Ruckverstellrichtung des Flügelrotors 4 bezüglich dem Schuhgehäuse 7. In 2 ist jeder Flügel 4a, 4b und 4c bei einem Vorverstellende von jedem Raum 55 in der Umfangsrichtung positioniert. Das heißt, dass der Flügelrotor 4 bei der am meisten voreilenden Position bezüglich dem Schuhgehäuse 7 positioniert ist. Die am meisten voreilende Position ist derart definiert, dass die voreilende Fläche des Flügels 4a angehalten wird durch die nacheilende Fläche des Schuhs 7a. Wie in 1 gezeigt ist, ist der Flügelrotor 4 einstückig mit der Nockenwelle 1 durch einen Bolzen 5 verbunden.
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Eine Buchse 6 ist in den Flügelrotor 4 eingepreßt und dient als ein abtriebsseitiges Drehelement bei der vorliegenden Erfindung. Die Nockenwelle 1 und die Buchse 6 sind in das Schuhgehäuse 7 drehbar bezüglich dem Schuhgehäuse 7 eingepaßt. Die Nockenwelle 1 ist drehbar in ein Lager 86 des Kettenrads 8 eingepaßt. Deshalb sind die Nockenwelle 1 und der Flügelrotor 4 in der Lage, sich konzentrisch bezüglich dem Kettenrad 8 und dem Schuhgehäuse 7 zu drehen.
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Ein Dichtungselement 9 ist in die äußere Wand des Flügelrotors 4 eingepaßt. Ein leichtes Spiel ist vorgesehen zwischen der äußeren Wand des Flügelrotors 4 und der inneren Wand des Schuhgehauses 7. Das Dichtungselement 9 verhindert, das mechanisches Öl in eine Öldruckkammer durch das Spiel hindurch leckt.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Nacheilöldruckkammer 80 ausgebildet zwischen dem Schuh 7 und dem Flügel 4. Auf ähnliche Weise ist eine Nacheilöldruckkammer ausgebildet zwischen dem Schuh 7b und dem Flügel 4b und eine Nacheilöldruckkammer 82 ist ausgebildet zwischen dem Schuh 7c und dem Flügel 4c. Eine Voreilöldruckkammer 83 ist ausgebildet zwischen dem Schuh 7a und dem Flügel 4b. Auf ähnliche Weise ist eine Voreilöldruckkammer 84 ausgebildet zwischen dem Schuh 7b und dem Flügel 4c und eine Voreilöldruckkamer 85 ist ausgebildet zwischen dem Schuh 7c und dem Flügel 4a. Eine ECU steuert ein Schaltventil, um Verbindungszustände zu schalten zwischen Olkanälen, die die Nacheilöldruckkammern 80, 81, 82 verbinden, Ölkanälen, die die Nacheilöldruckkammern 83, 84, 85, eine Öldruckpumpe und einen Ablaß verbinden. Somit wird der Flügelrotor 4 gesteuert, um sich bezüglich dem Schuhgehäuse 7 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs in der Voreil- oder Nacheilrichtung zu drehen.
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Eine Torsionsschraubenfeder 60 ist in eine Kreisnut 61 eingesetzt, die innerhalb dem Kettenrad 8 ausgebildet ist. Wie in 3 gezeigt ist, sind beide Enden der Schraubenfeder 60 radial nach außen gebogen. Das erste gebogene Ende 60a liegt an einem Stift 87 an, der axial von dem Kettenrad 8 vorsteht. Das zweite gebogene Ende 60b liegt an einem Stift 44 an, der axial von dem Flügelrotor 4 vorsteht. Die Schraubenfeder 60 drängt den Flügelrotor 4, um den Flügelrotor 4 bezüglich dem Kettenrad 8 voreilen zu lassen. Das heißt, dass die Schraubenfeder 60 den Flügelrotor 4 zum Voreilen der Nockenwelle 1 bezüglich der Motorkurbelwelle drängt. 3 zeigt einen Zustand, wobei der Flügelrotor 4 bei einer nacheilenden Seite bezüglich dem Kettenrad 8 positioniert ist. Da beide Enden der Schraubenfeder 60 radial gebogen sind, kann eine axiale Länge (die durch C in 1 bezeichnet wird) der Kreisnut 61, die die Schraubenfeder 60 aufnimmt, kleiner sein als die, wenn beide Federenden axial gebogen sind, wodurch die gesamte Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100 kompakter wird.
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Die Kreisnut 61 umfaßt einen radialen konkaven Abschnitt 62 bei ihrem inneren Umfang. Der konkave Abschnitt 62 ist ausgebildet innerhalb eines Bereichs, in dem sich der zweite gebogene Abschnitt 60b und der Stift 44 drehen, wenn sich der Flügelrotor 4 bezüglich dem Kettenrad 8 dreht zum Verhindern, dass der Stift 44 in Kontakt tritt dem Kettenrad 8. Alternativ, wie in 4 gezeigt ist, kann ein äußerer Radius der gesamten Kreisnut 61 vergrößert werden zum Verhindern, dass der Stift 44 in Kontakt tritt mit dem Kettenrad 8.
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Eine hintere Platte ist vorgesehen zwischen dem Schuhgehäuse 7 und dem Kettenrad 8 zum Verhindern, dass Öl durch diese hindurch leckt. Die hintere Platte umfaßt einen Bogenschlitz 71, durch den der Stift 44 hindurch tritt, wenn sich der Flügelrotor 4 bezüglich dem Kettenrad 8 dreht.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Führungsring 91 in die innere Wand des Flügels 4c eingepreßt und ein Anschlagkolben 17 ist in den Führungsring 91 eingesetzt. Eine Feder 16 drängt den Anschlagkolben 17 zu dem Schuhgehäuse 7 hin. Wenn der Flügelrotor 4 bei der am meisten voreilenden Position platziert ist, ist der Anschlagring 7 in der Lage, eine Anschlagöffnung 7d innerhalb dem Schuhgehäuse 7 einzupassen. Wenn die Anschlagfeder 7 die Anschlagöffnung 7d einpaßt und die Anschlagöffnung 7d in der Umfangsrichtung in Kontakt tritt, dreht sich der Flügelrotor 4 nicht bezüglich dem Schuhgehäuse 7. Eine Begrenzungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung umfaßt den Anschlagkolben 7, die Anschlagöffnung 7d und die Feder 16. Während einer voreilenden Steuerung, wenn Betriebsöl, dessen Druck einen vorgegebenen Druck überschreitet, in die voreilende Öldruckkammer 84 zugeführt wird, ermöglicht der Betriebsoldruck, dass der Anschlagkolben 7 aus der Anschlagöffnung 7d freigegeben wird gegen die Kraft der Feder 16. Während einer nacheilenden Steuerung, wenn Betriebsöl, dessen Druck einen vorgegebenen Druck überschreitet, in die nacheilende Öldruckkammer 82 zugeführt wird, ermöglicht der Betriebsöldruck, dass der Anschlagkolben 7 freigegeben wird von der Anschlagöffnung 7d gegen die Kraft der Feder 16.
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Ein Betrieb der Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100, die für das Auslassventil verwendet wird, wird erläutert.
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Wenn der Motor normalerweise angehalten wird, werden die nacheilenden Öldruckkammern 80, 81, 82 der Ablassseite ausgesetzt und die ECU steuert das Schaltventil, um den Betriebsoldruck zu halten, der auf die voreilenden Öldruckkammern 83, 84, 85 wirkt. Dann dreht sich der Flügelrotor 4 bezüglich dem Schuhgehäuse 7 zu der am meisten voreilenden Position. Da hier die Begrenzungseinrichtung den Flügelrotor 4 mit dem Schuhgehäuse 7 verbindet, wird die Nockenwelle 1 bei der am meisten voreilenden Position gehalten.
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Wenn der Motor den normalen Fahrbetrieb beginnt, wird Betriebsöl, dessen Druck einen vorgegebenen Druck überschreitet, in jeden Ölkanal und in jede Öldruckkammer zugeführt, so dass die Begrenzungseinrichtung den Flügelrotor 4 von dem Schuhgehäuse 7 freigibt. Der Flügelrotor 4 dreht sich bezüglich dem Schuhgehäuse 7 aufgrund des Betriebsöldrucks, der auf die nacheilenden Öldruckkammern 80, 81, 82 und die voreilenden Öldruckkammern 83, 84, 85 wirkt, und der Kraft der Schraubenfeder 60. Auf diese Weise wird die Phasendifferenz der Nockenwelle 1 bezüglich dem Kettenrad 8 eingestellt.
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Wenn der Motor auf abnormale Weise angehalten wird, wird die Öldrucksteuerung abgesperrt und die Nockenwelle 1 hält nicht bei der am meisten voreilenden Position bezüglich der Kurbelwelle an. Jedoch selbst bei einem derartigen Fall dreht sich der Flügelrotor 4 in die voreilende Richtung aufgrund der Kraft der Schraubenfeder 60 und des negativen Antriebdrehmoments, das auf die Nockenwelle 1 wirkt, und die Begrenzungseinrichtung hält den Flügelrotor 4 bei der am meisten voreilenden Position. Somit wird die Überschneidungsperiode des Auslassventils und des Einlassventils nicht zu lang, so dass der Motor normal gestartet werden kann.
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2. Ausführungsbeispiel
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel umfaßt das Kettenrad 8 einen konkaven Abschnitt 63 außerhalb der Kreisnut 61, wie in 5 und 6 gezeigt ist, wobei das zweite gebogene Ende 60B der Schraubenfeder 60 und der Stift 44 vorgesehen sind, der von dem Flügelrotor 4 vorsteht. Das zweite gebogene Ende 60B und der Stift 44 drehen sich bezüglich dem Kettenrad 8 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs. Die axiale Länge des konkaven Abschnitt 63 ist kleiner als die Kreisnut 61 und ist derart eingerichtet, dass das gebogene Ende 60B und der Stift 44 sich nicht mit dem Kettenrad 8 stören. Wenn der konkave Abschnitt 63 mit dem Ausschnitt ausgebildet ist, sind somit die Herstellprozeduren reduziert.
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Das erste gebogene Ende 60A der Schraubenfeder 60 ist in eine fixe Nut 88 des Kettenrads 8 für die Positionierung eingesetzt. Die axiale Länge der fixen Nut 88 ist größer als die des konkaven Abschnitts 63.
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Die Schraubenfeder 60 drängt den Flügelrotor 4 zu der voreilenden Position (in der Richtung im Uhrzeigersinn) von der in 6 gezeigten nacheilenden Position wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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3. Ausführungsbeispiel
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7 zeigt eine Querschnittsansicht des 3 Ausführungsbeispiels in Übereinstimmung mit 6 des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Wie in 7 gezeigt ist, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine fixe Nut 89 innerhalb des Winkelbereichs des konkaven Abschnitt 63 ausgebildet. Die fixe Nut 89 positioniert das erste gebogene Ende 60A der Schraubenfeder 60. Im Allgemeinen mussen zum Erzielen einer ausreichenden Festigkeit des Kettenrads 8 die axiale Dicke der Abschnitte, an denen der konkave Abschnitt 63 und eine fixe Nut 89 ausgebildet sind, erhöht werden. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel besteht jedoch keine Notwendigkeit, die axiale Dicke des Kettenrads 8 gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel zu erhohen, wodurch die gesamte Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100 leichter wird.
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4. Ausführungsbeispiel
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8 zeigt eine Querschnittsansicht des vierten Ausführungsbeispiels in Ubereinstimmung mit der 6 des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Wie in 8 gezeigt ist, ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel ein zweiter konkaver Abschnitt 65 neben dem ersten konkaven Abschnitt 64 vorgesehen. Das zweite gebogene Ende 60B und der Stift 44 sind in dem ersten konkaven Abschnitt 64 enthalten und drehen sich innerhalb eines vorgegebenen Steuerbereichs. Der zweite konkave Abschnitt 65 ist radial kleiner als der erste konkave Abschnitt 64, so dass das zweite gebogene Ende 60B in Kontakt treten kann mit einer Stufe 66 zwischen dem ersten konkaven Abschnitt 64 und dem zweiten konkaven Abschnitt 65.
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Eine Prozedur zum Einbauen der Schraubenfeder 60 in die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100 wird erläutert.
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Wenn nur das erste gebogene Ende 60A durch die fixe Nut 89 positioniert ist, ist das zweite gebogene Ende 60B frei positioniert, wie in 8 gezeigt ist. Bei diesem Zustand befindet sich das zweite gebogene Ende 60B außerhalb des Bereichs des ersten konkaven Abschnitts 64, so dass der Flügelrotor 4 nicht dem Kettenrad 8 zugewandt sein kann.
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Als nachstes wird das zweite gebogene Ende 60B vorlaufig fixiert, um in Kontakt zu treten mit der Stufe 66 gegen die Kraft der Feder 60, wie in 8 gezeigt ist. Da hier der zweite konkave Abschnitt 65 neben dem ersten konkaven Abschnitt 64 vorgesehen ist, wird der Flügelrotor 4 derart zusammengebaut, dass der Flügelrotor 4 dem Kettenrad 8 zugewandt ist und der Stift 44 an der voreilenden Fläche des zweiten gebogenen Endes 60B anliegt.
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Der Flügelrotor 4 wird in der nacheilenden Richtung (Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in 8) gedreht, so dass das zweite gebogene Ende 60B sich auch in der nacheilenden Richtung dreht. Auf diese Weise werden beide Enden der Schraubenfeder 60 bei ihren vorgegebenen Positionen positioniert. Da der Flügelrotor 4 dem Kettenrad 8 zugewandt ist, während die Schraubenfeder 60 vorläufig fixiert ist, wird die Schraubenfeder 60 einfach eingebaut. Da des weiteren ein konkaver Abschnittsbereich reduziert ist, ist ein rückseitiger Bereich des konkaven Abschnitts reduziert, dessen Dicke erhöht werden sollte, wodurch die gesamte Ventilsteuerzeiteinstelleinrichtung 100 leichter wird.
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Hier, wie in 9 gezeigt ist, kann eine zweite Nut 67 vollständig ausgebildet sein entlang dem inneren Umfang der Kreisnut 61. Wenn dabei der Stift 44 in den zweiten konkaven Abschnitt 67 eingepasst ist, besteht keine Notwendigkeit, den Stift 44 zu positionieren. Somit wird die Schraubenfeder 60 einfacher eingebaut in die Ventilsteuerzeiteneinstelleinrichtung 100.
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Abwandlungen
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Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfaßt der Flügelrotor 4 drei Flugel. Alternativ kann der Flügelrotor einen oder mehr Flügel haben.
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Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die drehende Antriebskraft der Kurbelwelle auf die Nockenwelle uber das Kettenrad übertragen. Alternativ kann die drehende Antriebskraft übertragen werden über ein Zahnriemenrad, ein Zeitgebungsgetriebe oder dergleichen. Des Weiteren kann ein Flugelrotor eine Antriebskraft von der Kurbelwelle aufnehmen und eine Nockenwelle und ein Schuhgehäuse konnen sich einstückig drehen.
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Eine Torsionsschraubenfeder (60) ist in eine Kreisnut (61) eines Kettenrads (8) eingebaut. Beide Enden der Schraubenfeder (60) sind radial nach außen gebogen. Das erste gebogene Ende (60A) liegt an einem fixen Stift (87) an, der von dem Kettenrad (8) vorsteht, und das zweite gebogene Ende (60B) liegt an einem Stift (44) an, der von einem Flügelrotor (4) vorsteht. Die Schraubenfeder (60) drängt den Flugelrotor (4) derart, dass der Flügelrotor (4) voreilt bezüglich dem Kettenrad (8). Das heißt, dass die Schraubenfeder (60) den Flügelrotor (4) derart drängt, dass eine Nockenwelle (1) voreilt bezüglich einer Motorkurbelwelle.
