DE10127168A1 - Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung einer Verbrennungskraftmaschine

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Abstract

In einer Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung ist eine Verriegelungsöffnung (8) in der äußeren Umfangsfläche (P) der Bosse eines Rotors (3) ausgebildet, in welche der Endbereich eines Verriegelungsstifts (7a) des Verriegelungsmechanismus (7) eingreift, wenn der Rotor (3) sich an der am weitesten voreilenden Position befindet, und in der äußeren Umfangsfläche des Rotors ist außerdem ein gestufter Bereich (9) in kontinuierlicher Art und Weise von der Verriegelungsöffnung (8) an einer von der Verriegelungsöffnung abweichenden Position entweder in voreilender Richtung oder nacheilender Richtung so ausgestaltet, dass er niedriger ist als die äußere Umfangsfläche (P), aber doch höher als die Grundfläche der Verriegelungsöffnung (8). Der gestufte Bereich (9) hat zwei Verjüngungen (10, 11) an der Grenze zwischen dem gestuften Bereich (9) und der äußeren Umfangsfläche (P) und zwischen dem gestuften Bereich (9) und der Verriegelungsöffnung (8). Aufgrund dieses Aufbaus greift, sogar obwohl der Rotor (3) während der Halteperiode der Maschine nicht durch den Verriegelungsstift (7a) verklemmt ist, wenn die Maschine wieder starten soll, der Verriegelungsstift (7a) in die Verriegelungsöffnung (8) zumindest innerhalb einer Drehung der Nockenwelle aufgrund der Nocken-Reaktionskraft, und der Rotor (3) wird daher verklemmt an seiner Bezugsposition, wodurch ein Maschinenstartbetrieb gewährleistet wird, ohne dass seltsame Geräusche, eine Schwingung und so weiter verursacht werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung, welche den Zeitpunkt des Öffnens und/oder des Schließens entweder eines Einlassventils oder eines Ablassventils gemäß dem Antriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine variabel steuert.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher sind verschiedene Anpasseinrichtungen für die Ventileinstellung vom Schaufeltyp vorgeschlagen worden, um den Zeitpunkt des Öffnens und/oder des Schließens eines Einlass- und/oder eines Auslassventils einer Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden einfach als "Maschine") zu steuern. Viele dieser Einrichtungen sind vom Drehschaufeltyp und ausgestattet mit einem Verriegelungsmechanismus zum Festsetzen eines Rotors an einer vorbestimmten Stelle, um ein seltsames Geräusch, eine Schwingung und so weiter beim Starten der Maschine zu eliminieren.
Außerdem ist eine Einrichtung in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-62521 offenbart, welche einen Stufenbereich in einer Verriegelungsöffnung aufweist, um das Verriegeln eines darin eines darin eingepassten Verriegelungselements zu verbessern.
Wenn jedoch die oben genannte Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung an einer Nockenwelle einer Auslassseite angebracht wird, besteht die Möglichkeit, dass, falls der Rotor nur bis zu einer Zwischenstellung versetzt worden ist, ein Eingriff des Verriegelungselements mit einem Bereich mit größerem Durchmesser der Verriegelungsöffnung nicht sicher durchgeführt werden kann, aufgrund der Tatsache, dass kein sich verjüngender Bereich an dem Abschnitt mit größerem Durchmesser ausgebildet ist, oder aufgrund der Tatsache, dass kein Verfahren zur Verjüngung, Tronkierung oder Abrundung ausreichend auf den Endbereich des Verriegelungselements angewandt worden ist. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass, wenn der Rotor im Stoppzustand der Maschinen nicht richtig durch das Verriegelungselement befestigt worden ist, er nicht sicher in seiner am meisten voreilenden Lage beim Starten der Maschine befestigt sein wird, so dass ein stabiler Maschinenstartbetrieb nicht erzielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, welche geeignet ist, die Verbrennungskraftmaschine stabil zu betreiben durch das sichere Verriegeln des Rotors, selbst wenn die Maschine gerade erst zu laufen begonnen hat und ein Öldruck noch nicht ausreichend zugeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass sie Folgendes aufweist: einen Schuhkasten, welcher synchron mit einer Kurbelwelle einer Maschinenseite rotiert und mehrere Schuhe aufweist, welche von der Innenfläche des Schuhkastens hervorstehen und so mehrere Hydraulikkammern bilden, einen Rotor, welcher drehbar in dem Schuhkasten angebracht ist und mehrere Schaufeln aufweist, welche jede der mehreren Hydraulikkammern in eine voreilende Hydraulikkammer und eine nacheilende Hydraulikkammer teilen, sowie ein Verriegelungselement, welches in radialer Richtung des Rotors verschiebbar ist und welches in eine Verriegelungsöffnung in der äußeren Umfangsfläche des Rotors eingepasst und/oder außer Eingriff damit gebracht werden kann, wobei außerdem ein gestufter Bereich in der Außenfläche des Rotors in kontinuierlicher Art und Weise von der Verriegelungsöffnung an einer von der Verriegelungsöffnung abweichenden Position entweder in voreilender oder in nacheilender Richtung ausgeformt ist, welcher gestufte Bereich niedriger als die äußere Umfangsfläche und doch höher als die Grundfläche der Verriegelungsöffnung ausgeformt ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass der gestufte Bereich im Wesentlichen länglich oder mit ovaler Gestalt ausgebildet ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass der gestufte Bereich in einer ausgestanzten Gestalt in axialer Richtung der Einrichtung ausgebildet ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass jeweils zwei Verjüngungen ausgebildet sind an der Grenze zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotors und dem gestuften Bereich und an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich, wobei die Verjüngung an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich kürzer ist, ihr Neigungswinkel jedoch größer ist, verglichen mit der Länge und dem Neigungswinkel der Verjüngung an der Grenze zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotors und dem gestuften Bereich.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass am Endbereich des Verriegelungselements ein sich verjüngender Bereich ausgeformt ist, dessen Neigungswinkel gleich wie oder größer als der der Verjüngung an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass am Endbereich des Verriegelungselements eine in eine C- oder R-förmige Gestalt tronkierte Oberfläche ausgebildet ist, welche gleich wie oder größer als die der an der Grenze . zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich vorgesehenen Verjüngung ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass der Bereich, der den gestuften Bereich und die Verriegelungsöffnung umgibt, durch Abschrecken endbehandelt ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass zumindest eine von mehreren voreilenden Hydraulikkammern mit einem Vorspannelement zum Zwingen des Rotors in voreilende Richtung ausgebildet ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass die Verriegelungsöffnung an einer Stelle ausgeformt ist, welche der Referenzposition zum Startzeitpunkt der Maschine entspricht und welche sich zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position befindet.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mit diesem Aufbau kann an der Nockenwelle der Ablassseite vorgesehen sein.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann an der Nockenwelle der Einlassseite vorgesehen sein.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verriegelungselement zum Steuern der freien Drehung eines Gehäuses, welches synchron mit einer Nockenwelle an der Seite der Verbrennungskraftmaschine sowie eines in dem Gehäuse drehbar angeordneten Rotors, welches Verriegelungselement im Wesentlichen an der Position mitten zwischen der am meisten voreilenden und der am meisten nacheilenden Position angebracht ist, wobei das Verriegelungselement aus einem Endabschnitt, welcher eine sich verjüngende Gestalt hat oder zu einer C- oder R-Gestalt tronkiert ist, sowie auch einen parallelen Bereich.
In der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind außerdem zwei gestufte Bereiche in der externen Außenfläche des Rotors ausgebildet, in kontinuierlicher Art und Weise von einer Verriegelungsöffnung an einer Position abweichend von dieser Verriegelungsöffnung sowohl in voreilender als auch in nacheilender Richtung in symmetrischer Art und Weise, wobei die gestuften Bereiche niedriger als die externe Außenfläche, aber doch höher als die Grundfläche der Verriegelungsöffnung ausgeformt sind.
In der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die gestuften Bereiche jeweils mit mehreren Stufen ausgestattet.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verriegelungselement zum Steuern der freien Drehung eines Gehäuses auf, welches synchron mit einer Kurbelwelle an der Verbrennungskraftmaschinenseite rotiert, sowie eines Rotors, welcher drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist, welches Verriegelungselement im Wesentlichen mitten zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position angebracht ist und verschiebbar ist in diametraler Richtung der Einrichtung mittels einer Federkraft und eines Öldrucks, wobei die Last der Feder, welche das Verriegelungselement in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen drückt, so eingestellt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, welche auf das Verriegelungselement wirkt, oder als die zu dem Druck des zum Startzeitpunkt der Maschine in der Einrichtung verbleibenden Öls äquivalenten Kraft ist.
Die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass sogar in einem Zustand, in welchem die Feder das Verriegelungselement in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen drückt, bis zum äußersten ausgeweitet ist, um so das Verriegelungselement in die in der äußeren Umfangsfläche ausgebildete Verriegelungsöffnung zu drücken, die Last der Feder so eingestellt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, welche auf das Verriegelungselement wirkt, oder als die zu dem Druck des zum Startzeitpunkt der Maschine in der Einrichtung verbleibenden Öls äquivalenten Kraft ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau einer Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der axial geschnittenen Einrichtung aus Fig. 1.
Fig. 3A bis 3C sind vergrößerte Schnittansichten, welche jeweils den Aufbau und Betrieb des Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß Fig. 1 und 2 zeigen.
Fig. 4 ist ein Graph, welcher die Winkelposition eines Rotors (und einer Nockenwelle) während des Kurbelbetriebs zum Startzeitpunkt der Maschine zeigt, und zwar in einem Fall, wo die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 1 an der Ablassseite angebracht ist.
Fig. 5A ist eine Schnittansicht, welche einen Verriegelungsmechanismus zeigt, welcher in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Fig. 5B ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 5A zusammengepasst werden.
Fig. 6A ist eine Schnittansicht, welche den Verriegelungsmechanismus zeigt, der in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Fig. 6B ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 6A zusammengepasst werden.
Fig. 7 ist ein Graph, welcher die Winkelposition eines Rotors (und einer Nockenwelle) während des Kurbelbetriebs zum Startzeitpunkt der Maschine zeigt, und zwar in einem Fall, wo die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 6A und 6B an der Ablassseite angebracht ist.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau einer Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht der axial geschnittenen Einrichtung aus Fig. 8.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht, welche den Aufbau des Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 8 und 9 zeigt.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau eines veränderten Beispiels der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung der vorgenannten vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht, welche den inneren Aufbau des Verriegelungsmechanismus in der in Fig. 12 gezeigten Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung zeigt.
Fig. 14 ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 13 zusammengepasst werden.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 16 ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 15 zusammengepasst werden.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus eines veränderten Beispiels in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 19A und 19B sind Schnittansichten, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei Fig. 19A eine Schnittansicht ist, welche die Feder in ihrem ausgelenkten Zustand zeigt, wobei Fig. 19B eine Schnittansicht ist, welche die Feder in ihrem zusammengedrückten Zustand zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mehrere Ausführungsformen zum optimalen Ausführen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, um die vorliegende Erfindung genau zu beschreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausdrücke "oberer Bereich" und "unterer Bereich", die in der Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Aufbauten verwendet werden, die äußere Seite in Umfangsrichtung der Einrichtung bzw. die innere Seite in Umfangsrichtung der Einrichtung bezeichnen, solange die Richtungen in den Erläuterungen nicht besonders gekennzeichnet sind.
Erste Ausführungsform
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau einer Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht der axial geschnittenen Einrichtung aus Fig. 1.
In diesen Figuren bezeichnet Bezugsziffer 1 ein Gehäuse zur Unterbringung eines Kettenwirbels oder eines Synchronriemens als Antriebskraft-Übertragungselement, welches eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle oder einer Maschine (nicht dargestellt) an eine Nockenwelle an der Ablassseite (nicht dargestellt) überträgt, wobei dieses Gehäuse synchron mit der Drehung der Kurbelwelle rotiert. Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Kasten, welcher an dem Gehäuse 1 angebracht ist und mehrere Schuhe 2a bis 2d (später beschrieben) aufweist, welche mehrere Hydraulikkammern konfigurieren und von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses hervorstehen. Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Rotor, welcher mit dem Endabschnitt der Nockenwelle (nicht dargestellt) verbunden ist und mehrere Schaufeln 3b bis 3e aufweist, welche jeweils von der äußeren Umfangsfläche P eines Bossenabschnitts 3a des Rotors hervorstehen und jede der oben genannten mehreren Hydraulikkammern in eine voreilende Hydraulikkammer 4 sowie eine nacheilende 5 teilen. Außerdem bezeichnet Ziffer 6 Dichtungselemente, die jeweils an einem Endbereich jedes Schuhs 2a bis 2d vorgesehen sind und auch an einem Endbereich jeder der Schaufeln 3b bis 3e des Rotors 3, welche einen Ölfluss zwischen der voreilenden Kammer 4 und der . nacheilenden Kammer 5 verhindern und so den Öldruck in den Hydraulikkammern aufrechterhalten.
In zumindest einem der Schuhe 2a bis 2d des Kastens 2 befindet sich ein Verriegelungsmechanismus 7 zum Begrenzen der freien Drehung des Rotors 3 bezüglich des Kastens 2. Dieser Verriegelungsmechanismus 7 besteht im Allgemeinen aus einem im Wesentlichen zylindrischen Verriegelungsstift 7a und einer Feder 7b um Zwingen dieses Verriegelungsstifts 7a in radialer Richtung des Kastens 2. Außerdem ist in dem Bossenabschnitt 3a (im Folgenden einfach als "Bosse 3a" bezeichnet) des Rotors 3 eine Verriegelungsöffnung 8 in seiner äußeren Umfangsfläche P ausgeformt, in die der Verriegelungsstift 7a (im Folgenden auch als "Verriegelungselement" bezeichnet) des Verriegelungsmechanismus 7 eingepasst wird, wenn der Rotor 3 sich an einer Position entsprechend seiner am weitesten vorgeeilten Seite bezüglich des Kastens 2 befindet (im Folgenden einfach als "die am weitesten vorgeeilte Position" bezeichnet), und außerdem ist ein gestufter Bereich 9 in der äußeren Umfangsfläche P an einer Stelle ausgebildet, welche von der Verriegelungsöffnung 8 ausgeht und der Position des Rotors 3 entspricht, wenn der Rotor in nacheilender Richtung gedreht ist, und zwar so, dass der gestufte Bereich 9 niedriger ist als die Außenfläche P der Bosse 3a des Rotors 3, aber dennoch höher als die Grundfläche der Verriegelungsöffnung 8. Eine Verjüngung 10 ist an der Grenze zwischen der äußeren Umfangsfläche P und dem gestuften Bereich 9 ausgebildet, und eine weitere Verjüngung 11 befindet sich an der Grenze zwischen dem gestuften Bereich 9 und der Verriegelungsöffnung 8, wobei die Verjüngung 11 kürzer ist als die Verjüngung 10 und ihr Neigungswinkel größer ist als der der Verjüngung 10. Insbesondere funktioniert die Verjüngung 11 als Führungsmittel zum Leiten des Verriegelungsstifts 7a in die Verriegelungsöffnung 8, wenn er darin eingepasst werden soll, was demnach die Effizienz des Verriegelns des Verriegelungsstifts 7a verbessert. Der gestufte Bereich 9 in der äußeren Umfangsfläche P des Rotors 3 wird in einem Schneidverfahren als im Wesentlichen längliches oder ovales Loch ausgebildet. Außerdem wird der Bereich, der den gestuften Bereich 9 und die Verriegelungsöffnung 8 umgibt, durch ein Abschreckverfahren bearbeitet.
In jeder der Ausnehmungen 12 in der Seitenfläche jedes Schuhs 2a bis 2d des Kastens 2 und in der Seitenfläche jeder Schaufel 3a bis 3d des Rotors 3 ist ein Halteelement 14 vorgesehen zum Halten eines Vorspannelements 13, welches den Rotor 3 in voreilender Richtung zwingt.
Anschließend wird der Betrieb des Verriegelungsmechanismus 7 beschrieben.
Der Verriegelungsstift 7a wird in Richtung der Verriegelungsöffnung 8 des Rotors 3 mittels der Feder 7b gezwungen, so dass er darin eingepasst wird. Wenn die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nicht arbeitet, ist der Rotor 3 an der am weitesten voreilenden Position durch den Eingriff des Verriegelungsstifts 7a mit der Eingriffsöffnung 8 verklemmt. Zu diesem Zeitpunkt stoßen die Seitenfläche des Schuhs 2a eines der Schuhe des Kastens 2 und die der Schaufel 3b eine der Schaufeln des Rotors 3 gegeneinander. Während der Rotor 3 in der voreilenden Seite mit einem Öldruck versehen ist, sind der Kasten 2 und der Rotor 3 in einen Kontaktzustand an der oben genannten Anstoßfläche gebracht, worin der Verriegelungsstift 7a zurück zu der Außenseite in radialer Richtung gedrückt wird und so nicht in der Verriegelungsöffnung 8 eingepasst ist. Wenn anschließend die Anpasseinrichtung zur Ventileinstellung aktiviert wird, wird zunächst ein Öldruck in nacheilender Richtung von einem Ölsteuerventil (nicht dargestellt) zugeführt, und wenn dieser Öldruck größer wird als die Kraft der Feder 7b, wird der Verriegelungsstift 7a zurück in Richtung der Außenseite in radialer Richtung gegen die Kraft . der Feder 7b gedrückt, und gleichzeitig dreht sich der Rotor 3 in der nacheilenden Richtung. Im Fall der umgekehrten Bewegung der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung klemmt, wenn der Rotor 3 in voreilender Richtung bewegt wird, der Verriegelungsstift 7a den Rotor 3 an der am weitesten vorgeeilten Position oder, wenn der Öldruck ausreichend ist, wird der Rotor 3 an der am weitesten voreilenden Position unter dem Öldruck gehalten, obwohl der Verriegelungsstift 7a den Rotor 3 nicht klemmt.
Wie oben erklärt, kann, wenn der Öldruck ausreichend hoch ist, der Rotor 3 auf normale Art und Weise aktiviert werden. Wenn jedoch kein ausreichender Öldruck zum Startzeitpunkt der Maschine vorhanden ist, kann der Rotor durch den Öldruck nicht gehalten werden. Wenn der Rotor 3 in seinem ungeklemmten Zustand rotiert, wird er kurzzeitig in voreilender Richtung versetzt in schnappender Art und Weise mittels der Reaktionskraft der Nocke und stößt gegen den Kasten 2 an der am weitesten nacheilenden Position. Wenn der Rotor 3 jedoch nicht bis zur am weitesten voreilenden Position versetzt wird, kann der Verriegelungsstift 7a nicht in die Verriegelungsöffnung 8 eingreifen, und ein seltsames Geräusch, wie ein trommelndes Geräusch, kann dadurch verursacht werden. Um dieses Problem zu lösen, ist in dieser ersten Ausführungsform der oben beschriebene gestufte Bereich 9 an der Stelle ausgeformt, die von der Verriegelungsöffnung 8 ausgeht und der Position des Rotors 3 entspricht, wenn der Rotor in der nacheilenden Richtung versetzt ist.
Anschließend werden der Betrieb des Verriegelungsmechanismus 7 und die Winkelposition des Rotors erklärt mit Bezug auf Fig. 4, wobei ein besonderer Zeitraum betrachtet wird, währenddessen der Kurbelbetrieb zum Startzeitpunkt der Maschine ausgeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass, da die Winkelposition der Nockenwelle die gleiche ist wie die des Rotors, nur ungefähr die Winkelposition des Rotors hier beschrieben ist. Die Fig. 3A bis 3C sind vergrößerte Schnittansichten, welche jeweils den Aufbau und den Betrieb des Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß Fig. 1 und 2 zeigen, wobei die Richtung, welche durch das Bezugszeichen A in diesen Figuren bezeichnet ist, eine Drehrichtung der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung darstellt. Fig. 4 ist ein Graph, welcher die Winkelposition des Rotors (und der Nockenwelle) während des Kurbelbetriebs zum Startzeitpunkt der Maschine in dem Fall zeigt, wo die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 1 an der Ablassseite angebracht ist, wobei die Abszisse den Zeitablauf seit dem Starten des Anlassens bezeichnet und die Ordinate die Winkelposition des Rotors.
In Fig. 4 bleibt der Rotor 3 im Anfangszustand zum Startzeitpunkt der Maschine in der Position zwischen der am meisten voreilenden und der am meisten nacheilenden Position; das heißt an der mit (a) bezeichneten Position. Wenn das Anlassen beginnt, wird der Rotor 3 zunächst in die am weitesten nacheilende Position versetzt, wie durch (b) bezeichnet. Anschließend gelangt der Rotor 3 in den Zustand, in dem er gegen den Kasten 2 in der am weitesten nacheilenden Position anstößt, und zwar für einen bestimmten Zeitraum, der mit (c) bezeichnet ist, und wenn der Rotor anschließend weiter gedreht wird, wird er versetzt zur voreilenden Seite, wie durch (d) bezeichnet, durch die Nocken-Reaktionskraft (oder eine Ventilfeder-Reaktionskraft) und auch durch die Kraft des Vorspannelements 13 in voreilender Richtung. Während dieses Zeitraums wird der Verriegelungsstift 7a gleitbar versetzt entlang der äußeren Umfangsfläche P der Bosse 3a des Rotors 3 mittels der Kraft der Feder 7b um das Ausmaß Xi, wie in Fig. 3A gezeigt. Anschließend wirkt in einem Fall, wo Öl voll in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung ist, beispielsweise zum Zeitpunkt unmittelbar nach dem Anhalten der Maschine, das verbleibende Öl als ein Öldruckdämpfer, wodurch der Rotor 3 nicht nur in die am weitesten voreilende Position versetzt wird, wie durch (e) bezeichnet, sondern sogar kurzzeitig rückwärts in nacheilender Richtung versetzt wird, wie durch (f) bezeichnet. Durch Einpassen des Verriegelungsstifts 7a in den gestuften Bereich 9 wird der Rotor 3 anschließend an der durch (g) bezeichneten Position innerhalb des Bereichs X2 verklemmt, wie in Fig. 3B gezeigt, ohne dass er in die am weitesten nacheilende Position zurückkehrt. Nach diesem Zeitraum wird der Rotor 3 wieder mittels der Nocken- Reaktionskraft (oder einer Ventilfeder-Reaktionskraft) in voreilender Richtung versetzt, wie durch (h) bezeichnet, und der Verriegelungsstift 7a wird eingepasst in die Verriegelungsöffnung 8 an der am weitesten voreilenden Position, wie durch (i) in Fig. 3C bezeichnet, und der Rotor 3 wird verklemmt. Durch diese Bewegung kann die Instabilität des Rotors 3 sicher eliminiert werden, wodurch das Erzeugen eines seltsamen Geräuschs (Trommelgeräuschs) und/oder eine Schwingung unterdrückt werden kann, was einen stabilen Startbetrieb der Maschine gewährleistet.
Da wie oben beschrieben die Verriegelungsöffnung zum Verriegeln des Verriegelungsstifts 7a durch eine zweistufige Öffnung mit einem gestuften Bereich gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wird, sogar wenn der Rotor 3 während des Anhaltens der Maschine nicht durch den Verriegelungsstift verklemmt ist, und wenn die Maschine wieder starten soll, der Verriegelungsstift 7a in die Verriegelungsöffnung 8 zumindest innerhalb einer Drehung der Nockenwelle durch die Nocken- Reaktionskraft eingepasst, und der Rotor 3 wird dadurch verklemmt an seiner Bezugsposition, sogar ein Maschinenstartbetrieb ohne seltsame Geräusche, Schwingungen und so weiter realisiert werden kann.
Da außerdem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verjüngung 10 an der Grenze zwischen der äußeren Umfangsfläche P der Bosse 3a des Rotors 3 und dem gestuften Bereich 9 ausgebildet ist und auch die Verjüngung 11, die kürzer ist als die Verjüngung 10 und deren Neigungswinkel größer ist als der der Verjüngung 10, an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung 8 und dem gestuften Bereich 9 ausgebildet ist, kann der unterste Bereich des Verriegelungsstifts 7a durch diese Verjüngungen 10 und 11 aufgenommen werden, so dass der Verriegelungsstift 7a relativ einfach in die Verriegelungsöffnung 8 geführt werden kann, wodurch die Effizienz des Eingriffs des Verriegelungsstifts 7a in der Eingriffsöffnung 8 stark verbessert werden kann.
Da außerdem gemäß dieser ersten Ausführungsform der Bereich um den gestuften Bereich 9 und die Verriegelungsöffnung 8 herum durch ein Abschreckverfahren bearbeitet ist, verschleißt die Verriegelungsöffnung 8 nicht, sogar wenn der Verriegelungsstift 7a dagegen anstößt, wodurch folglich die Lebensdauer steigt.
Zweite Ausführungsform
Fig. 5A ist eine Schnittansicht, welche den Verriegelungsmechanismus zeigt, der in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, und Fig. 5B ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus in Fig. 5A zusammengepasst werden. Elemente in dieser zweiten Ausführungsform, die gleich oder ähnlich solchen in Fig. 1 sind, tragen die gleichen Bezugsziffern, und eine Wiederholung der gleichen Erläuterung wird weggelassen.
Das technische Merkmal dieser zweiten Ausführungsform besteht darin, dass der äußere Bereich 7c des untersten Bereichs (Endbereichs) des Verriegelungsstiftes 7a des Verriegelungselements 7, wie in Fig. 5A gezeigt, in eine R- Gestalt tronkiert ist oder in eine abgerundete Gestalt, die gleich oder größer ist als die Verjüngungen 10 und 11. Der äußere Bereich 7c des Verriegelungsstiftes 7a ist nicht begrenzt auf diese bogenförmigen oder abgerundeten Gestalten; sondern kann auch verjüngt ausgestaltet sein mit einem Neigungswinkel, der im Wesentlichen gleich oder größer ist als der der Verjüngungen 10 und 11, oder er kann in eine C- Gestalt tronkiert sein, welche gleich oder größer ist als die der Verjüngungen 10 und 11.
Durch Ausgestalten des äußeren Bereichs 7c des Verriegelungsstifts 7a in eine verjüngte Gestalt gemäß dieser zweiten Ausführungsform kann zusätzlich zu den Effekten der ersten Ausführungsform der Stoß, wenn der Verriegelungsstift 7a gegen die Verjüngungen 10 und 11 anstößt, verringert werden, so dass ein weiches und sicheres Einpassen des Verriegelungsstiftes 7a in die Verriegelungsöffnung 8 möglich wird.
Dritte Ausführungsform
Fig. 6A ist eine Schnittansicht, welche den Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 6B ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 6A zusammengepasst werden. Fig. 7 ist außerdem ein Graph, welcher die Winkelposition eines Rotors (und der Nockenwelle) während des Anlassens zum Startzeitpunkt der Maschine in einem Fall zeigt, wo die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 6A und 6B an der Ablassseite angebracht ist, wobei auf der Abszisse die Zeit aufgetragen ist, die seit dem Beginn des Anlassens vergangen ist, und die Ordinate zeigt die Winkelposition des Rotors. Elemente in dieser dritten Ausführungsform, die solchen in der ersten und zweiten Ausführungsform entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, und eine Wiederholung von gleichen Erklärungen wird weggelassen.
Das technische Merkmal dieser dritten Ausführungsform besteht darin, dass der gestufte Bereich 9 selbst eine sich verjüngende Gestalt hat, welche sich in Richtung der Verriegelungsöffnung 8 neigt. Aufgrund dieses Aufbaus kann das Gleiten des untersten Bereichs 7c des Verriegelungsstifts 7a bezüglich des gestuften Bereichs 9 verbessert werden.
Anschließend wird der Betrieb des Verriegelungsmechanismus 7 und die Winkelposition des Rotors mit Bezug auf Fig. 7 beschreiben, unter Betrachtung einer bestimmten Periode, während welcher der Anlassbetrieb zum Startzeitpunkt der Maschine ausgeführt wird. In Fig. 7 ist der Anfangszustand des Rotors 3 an einer Zwischenposition zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position angeordnet, nämlich an der mit (a) bezeichneten Position. Wenn das Anlassen beginnt, wird der Rotor 3 zunächst in die mit (b) bezeichnete am weitesten nacheilende Position versetzt. Anschließend gerät der Rotor 3 in den Anschlagzustand gegen das Gehäuse 2 in der am weitesten nacheilenden Position, und zwar für einen bestimmten Zeitraum, der mit (c) bezeichnet ist. Wenn der Rotor anschließend weiter gedreht wird, wird er versetzt zur voreilenden Seite, wie mit (d) bezeichnet, und zwar durch die Nocken-Reaktionskraft (oder eine Ventilfeder-Reaktionskraft). Wenn der Rotor 3 in voreilender Richtung versetzt wird und der Verriegelungsstift 7a in Kontakt mit dem sich verjüngenden gestuften Bereich 9 gerät, gleitet der Verriegelungsstift 7a entlang des gestuften Bereichs 9 durch die Kraft der Feder 7b. Durch diese Gleitbewegung wird der Rotor 3 in voreilender Richtung versetzt, wie durch (e) bezeichnet, und er wird so geklemmt, dass er nicht in nacheilender Richtung versetzt wird. Wenn er weiter gedreht wird, wird der Verriegelungsstift 7a in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst, und der Rotor 3 wird in der am weitesten voreilenden Position verklemmt, wie mit (f) bezeichnet.
Wie oben beschrieben, wird, sogar wenn der Rotor 3 während des Anhaltens der Maschine nicht durch den Verriegelungsstift verklemmt ist, und wenn die Maschine wieder starten soll, der Verriegelungsstift 7a in die Verriegelungsöffnung 8 zumindest innerhalb einer Drehung einer Nockenwelle durch die Nocken- Reaktionskraft eingepasst, und der Rotor 3 wird dadurch an seiner Bezugsposition verklemmt, so dass die Instabilität des Rotors 3 sicher verhindert werden kann, und ein Maschinenstartbetrieb ohne seltsame Geräusche, Schwingungen und so weiter kann realisiert werden.
Vierte Ausführungsform
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau einer Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 9 ist eine Schnittansicht der axial geschnittenen Einrichtung aus Fig. 8, und Fig. 10 ist eine Schnittansicht, welche den Aufbau eines Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 8 und 9 zeigt. Elemente in dieser vierten Ausführungsform, die gleich solchen in der ersten bis dritten Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugsziffern, und eine Wiederholung der gleichen Erklärungen wird vermieden.
Da in der ersten bis dritten Ausführungsform der gestufte Bereich 9, in welchen das Verriegelungselement 7a eingepasst werden soll, an einer Stelle ausgebildet ist, welche von der Verriegelungsöffnung 8 ausgeht und der Position des Rotors 3 entspricht, wenn der Rotor in nacheilender Richtung versetzt ist, ist, wenn der Rotor 3 nicht verklemmt ist im Stoppzustand der Maschine, das Verriegelungselement 7a sicher in der Verriegelungsöffnung 8 eingepasst, um den Rotor 3 zum Zeitpunkt des erneuten Startens der Maschine zu verklemmen, wodurch ein stabiler Startbetrieb der Maschine gewährleistet ist, der frei von seltsamen Geräuschen, Schwingungen und so weiter ist. Hier ist die Bezugsposition zum anfänglichen Betriebszustand der Maschine die Position, in welcher der Rotor 3 in Kontakt mit dem Gehäuse 2 in der am weitesten voreilenden Position gerät. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die Bezugsposition des Rotors 3 beim Startbetrieb der Maschine einer Position zwischen der am weitesten voreilenden und am weitesten nacheilenden Position entspricht.
Der Aufbau gemäß dieser vierten Ausführungsform wird nun genau beschrieben.
Wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein vorbestimmter Versatzwinkel α des Rotors 3 in seiner voreilender Seite festgesetzt, und ein vorbestimmter Versatzwinkel β ist in seiner nacheilenden Seite festgesetzt, wobei eine Verriegelungsöffnung 8 an der Position ausgeformt ist, wo diese Einstellungen möglich sind. In anderen Worten sind das Verriegelungselement 7a und die Verriegelungsöffnung 8 so angeordnet, dass der Rotor 3 an der Position verklemmt werden kann, die der Bezugsposition zum Startzeitpunkt der Maschine entspricht, und der Rotor kann sowohl in die voreilende als auch in die nacheilende Richtung von dieser Position aus versetzt werden, nämlich um den Winkel α in voreilender und um den Winkel β in nacheilender Richtung. Außerdem ist der gestufte Bereich 9 an einer Position ausgebildet, die der Position entspricht, wo der Rotor 3 von der Verriegelungsöffnung 8 aus in nacheilender Richtung versetzt ist.
Der Betrieb der oben beschriebenen Ausgestaltung wird nun erklärt.
Sogar wenn der Verriegelungsstift 7a außer Eingriff mit der Verriegelungsöffnung 8 im Stoppzustand der Maschine geraten ist, wird der Rotor 3 zumindest während des Anlassbetriebs zum Startzeitpunkt der Maschine durch die Nocken- Reaktionskraft in voreilender Richtung eingerastet, so dass der Verriegelungsstift 7a sicher in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst werden kann mittels des gestuften Bereichs 9, um einen stabilen Startbetrieb der Maschine zu gewährleisten. Zum Startzeitpunkt der Maschine wird hier ein Ölpfad so angeordnet, dass das Zuführen eines Öldrucks zu der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mittels eines Ölsteuerventils eine Ölzufuhr in die voreilende Kammer (die Richtung, in welche der Rotor 3 versetzt wird) ist, und dass die nacheilende Kammer ein Ablass ist, und so wird verhindert, dass das in der nacheilenden Kammer verbleibende Öl als Öldämpfer zu dem Zeitpunkt wirkt, wenn der Rotor 3 in voreilender Richtung einrastet, wobei die Menge des Versetzens des Rotors 3 in voreilender Richtung sogar noch größer gemacht werden kann.
Durch Anordnen eines Ölpfads in solcher Weise, dass das Ölsteuerventil einen Öldruck zu der voreilenden Kammer liefert, wird anschließend der von der Ölpumpe zugeführte Öldruck auch zu dem Verriegelungsmechanismus nach der vollständigen Explosion der Maschine zugeführt, und der Verriegelungsstift 7a wird zurück zur äußeren Seite in diametraler Richtung der Einrichtung gedrückt, und zwar gegen die Kraft der Feder 7b. In anderen Worten wird die Klemmung des Rotors 3 freigegeben, und der Rotor 3 wird durch den Öldruck in voreilender Richtung versetzt. Durch Anbringen der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung an die Nockenwelle der Ablassseite, wie in dieser vierten Ausführungsform gezeigt, kann ein Ablassventil gesteuert werden, um zum Startzeitpunkt der Maschine in voreilender Richtung zu versetzen, und so kann ein Gas mit hoher Temperatur unmittelbar nach der Explosion innerhalb des Maschinenzylinders als Ablassgas zu einer Katalysatorseite geliefert werden, wobei die Temperatur des Katalysators abrupt erhöht werden kann auf einen Grad höher als die Aktivierungstemperatur, so dass, sogar wenn die Maschine bei niedriger Temperatur gestartet wird, schädliche Substanzen in dem Ablassgas, das durch den Katalysator tritt, effizient harmlos gemacht werden können. Sogar in einem außergewöhnlichen Betriebszustand, wie zum Startzeitpunkt der Maschine, kann daher die Abgabe von schädlichen Substanzen in die Luft reduziert werden, was die Beeinträchtigung der Umwelt vermindert. Außerdem kann das Drehkraftverhältnis durch Steuern des Ablassventils so, dass es in nacheilender Richtung während des normalen Betriebs arbeitet, auch verbessert werden.
Die oben genannten Effekte sind sehr nützlich zum Minimieren der Menge eines Dreifach-Katalysators aus Palladium, Platin und Rhodium und auch zum Minimieren der schädlichen Einflüsse auf die Umwelt der schädlichen Substanzen, wie THC, CO, NOx und so weiter in dem Ablassgas.
Außerdem kann die Effizienz des Brennstoffs oder die Minimierung der Emissionen auch erzielt werden durch Anbringen der Einrichtung an die Nockenwelle der Ablassseite, um eine nacheilende Steuerung durchzuführen, oder durch Anbringen der Einrichtung an die Nockenwelle an der Einlassseite, um die herkömmliche voreilende Steuerung durchzuführen.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau eines veränderten Beispiels der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das technische Merkmal dieses veränderten Beispiels besteht darin, dass ein Vorspannmittel 13 zum Zwingen des Rotors 3 in voreilender Richtung vorgesehen ist. Dieses Vorspannmittel 13 hilft dem Rotor bei seiner Drehung in voreilender Richtung, und auch in diesem Fall kann er versetzt werden, sowohl in voreilender als auch in nacheilender Richtung von der verriegelten Position aus, die der Bezugsposition zum Startzeitpunkt der Maschine entspricht. Gemäß diesem veränderten Beispiel kann außerdem der Betrag des Versatzes des Rotors 3 in voreilender Richtung beim Anlassbetrieb während des Startens der Maschine noch größer gemacht werden, und so kann die Effizienz des Verriegelns des Verriegelungsstifts 7a verbessert werden.
Fünfte Ausführungsform
Fig. 12 ist eine Schnittansicht, welche den radial geschnittenen inneren Aufbau der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 13 ist eine Schnittansicht, welche den inneren Aufbau des Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung aus Fig. 12 zeigt. Fig. 14 ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus Fig. 13 zusammengepasst werden. Elemente in dieser fünften Ausführungsform, die gleich oder ähnlich solchen der ersten bis vierten Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugszeichen, und eine Wiederholung der bereits erfolgten Erläuterung wird vermieden.
Das technische Merkmal dieser fünften Ausführungsform besteht darin, dass nicht nur der gestufte Bereich 9 an der voreilender Seite der Verriegelungsöffnung 8 in gestufter Ausgestaltung von der äußeren Umfangsfläche P der Bosse 3a des Rotors 3 zu der Grundfläche der Verriegelungsöffnung 8 ausgebildet ist, sondern dass auch ein zweiter gestufter Bereich 15 in gestufter Ausgestaltung an der nacheilenden Seite der Verriegelungsöffnung 8 symmetrisch zum gestuften Bereich 9 ausgeformt ist. Der gestufte Bereich 9 besteht aus vier Stufen, nämlich den Stufen 9a, 9b, 9c und 9d, wobei der zweite gestufte Bereich 15 in diesem Fall beispielsweise aus vier Stufen besteht, nämlich den Stufen 15a, 15b, 15c und 15d.
Wie oben beschrieben, wird in dieser fünften Ausführungsform, sogar wenn der Verriegelungsstift 7a im Stoppzustand der Maschine außer Eingriff aus der Verriegelungsöffnung 8 gerät, der Verriegelungsstift 7a während des Anlassbetriebs zum Startzeitpunkt der Maschine entweder in den gestuften Bereich 9 oder den zweiten gestuften Bereich 15 Schritt für Schritt eingepasst, und kann schließlich in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst werden.
Durch Außereingriffbringen des Verriegelungsstifts 7a aus der Verriegelungsöffnung 8 im Leerlauf der Maschine kann in dieser fünften Ausführungsform außerdem die voreilende Steuerung für die Aktivierung des Katalysators und die nacheilende Steuerung zum Erhöhen des Drehmoments während des normalen Betriebs realisiert werden. Um dies zu realisieren, ist es notwendig, den Rotor 3, der zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position zum Zeitpunkt des Leerlaufs gehalten wird, gegen die Nocken- Reaktionskraft (Nockenlast) mittels des Öldrucks zum Zeitpunkt des Leerlaufs und durch die Kraft 13 in voreilender Richtung zu bringen.
Sechste Ausführungsform
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 16 ist eine Draufsicht, welche den Aufbau einer Verriegelungsöffnung und eines gestuften Bereichs zeigt, welche mit einem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus in Fig. 15 zusammengepasst werden. Elemente in dieser sechsten Ausführungsform, die gleich oder ähnlich solchen der ersten bis fünften Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugszeichen, und eine Wiederholung der bereits erfolgten Erläuterungen wird weggelassen.
In der ersten bis fünften Ausführungsform ist der gestufte Bereich 9 im Wesentlichen länglich oder oval, und in diesem Fall sollte dieser gestufte Bereich 9 durch einen Bearbeitungsprozess ausgeformt werden. In dieser sechsten Ausführungsform ist der gestufte Bereich 9 jedoch, wie in Fig. 15 und 16 gezeigt, in axialer Richtung der Einrichtung ausgestanzt. So kann der gestufte Bereich 9 integral durch ein Metallmuster ausgeformt werden, was die gesamten Kosten für seine Herstellung senkt. Die Verriegelungsöffnung 8 hat einen Durchmesser, der größer ist als der äußere Durchmesser des Verriegelungsstifts 7a, genau wie in der ersten bis fünften Ausführungsform.
Siebte Ausführungsform
Fig. 17 ist eine Schnittansicht, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Elemente in dieser siebten Ausführungsform, die gleich oder ähnlich solchen in der ersten Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugszeichen, und auf eine Wiederholung der bereits erfolgten Erläuterungen wird verzichtet.
In dieser siebten Ausführungsform befindet sich die in dem äußeren Umfangsbereich des Rotors 3 ausgeformte Verriegelungsöffnung 8 im Wesentlichen in der Position mitten zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position. Der Verriegelungsstift 7a hat an dem äußeren Bereich 7c an seinem Ende eine sich verjüngende Gestalt, und seine äußere Umfangsfläche hat einen parallelen Bereich 7d, welcher parallel zur inneren Umfangsfläche der Verriegelungsöffnung 8 liegt. Die gepunktete Linie in den Figuren bezeichnet die Stellung des Verriegelungsstifts 7a, bevor oder nachdem er in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst worden ist. Außerdem ist angrenzend an die Verriegelungsöffnung 8 in kontinuierlicher Art und Weise ein gestufter Bereich 9 mit den Verjüngungen 10 und 11 ausgebildet, wie in der zweiten Ausführungsform in Fig. 5.
In dem Verriegelungsmechanismus mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird während des Betriebs der Einrichtung der Verriegelungsstift 7a in diametraler Richtung der Einrichtung (in diesem Fall beispielsweise in radialer Richtung des Rotors 3) versetzt durch Öldruck, und dadurch wird ein sogenanntes Verdreh-Phänomen erzeugt, so dass die Befürchtung besteht, dass die Einrichtung nicht mehr betrieben werden kann. In dieser siebten Ausführungsform wird jedoch, da der äußere Bereich 7c des Verriegelungsstifts 7a verjüngt ausgestaltet ist, sogar wenn eine Kraft in diametraler Richtung auf den Verriegelungsstift 7a aufgebracht wird, kein Verdreh-Phänomen des Verriegelungsstifts 7a verursacht, und der Verriegelungsstift 7a kann so sicher aus der Verriegelungsöffnung 8 heraustreten, wodurch ein stabiler Betrieb der Einrichtung gewährleistet werden kann.
Außerdem hat in dieser siebten Ausführungsform der äußere Bereich 7c des Verriegelungsstifts 7a eine sich verjüngende Gestalt, und auch der parallele Bereich 7d wird fortgesetzt von diesem äußeren Bereich 7c. Die Einpasstoleranz, welche erhältlich ist, wenn der Verriegelungsstift 7a in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst wird, kann sichergestellt werden, der Verriegelungsstift 7a kann dadurch sicher in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst werden, und der Rotor 3 kann daher sicher bezüglich des Kastens 2 verklemmt werden.
Obwohl der äußere Bereich 7c des Verriegelungsstifts 7a in Fig. 7 verjüngt ausgestaltet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung begrenzt, sondern der äußere Bereich 7c kann in R-Gestalt oder C-Gestalt tronkiert sein, wie in Fig. 18 gezeigt.
Die Fig. 19A und 19B sind Schnittansichten, welche den vergrößerten Verriegelungsmechanismus in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Fig. 19A eine Schnittansicht ist, die die Feder in ihrem ausgedehnten Zustand zeigt, wohingegen Fig. 19B eine Schnittansicht ist, welche die Feder in ihrem zusammengedrückten Zustand zeigt. In dieser siebten Ausführungsform ist die Last der Feder 7b, welche den Verriegelungsstift 7a in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen drückt, so gesetzt, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, die auf den Verriegelungsstift 7a wirkt, oder als die Kraft, die äquivalent ist zu dem Druck des verbleibenden Öls innerhalb der Einrichtung zum Startzeitpunkt der Maschine, sowohl in einem Zustand, in dem der Verriegelungsstift 7a in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst ist (wie in Fig. 19A gezeigt, wenn die Feder ausgedehnt ist), und in einem Zustand, in dem der Verriegelungsstift 7a außer Eingriff mit der Verriegelungsöffnung 8 geraten ist (wie in Fig. 19B gezeigt, wenn die Feder zusammengedrückt ist). Wenn beispielsweise der Verriegelungsstift 7a aus der Verriegelungsöffnung 8 herausgetreten ist und sich noch Öl in der Einrichtung befindet, und wenn der Rotor 3 während des Anlassbetriebs durch die Nockenreaktionskraft in voreilender Richtung einrastet, wird der Verriegelungsstift 7a nie durch den Druck des in der Einrichtung verbleibenden Öls daran gehindert werden, in die Verriegelungsöffnung 8 einzutreten, so dass der Verriegelungsstift 7a perfekt in die Verriegelungsöffnung 8 eingepasst wird, wodurch der Rotor 3 bezüglich des Kastens 2 verklemmt wird.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein gestufter Bereich in der voreilenden oder der nacheilenden Richtung der Verriegelungsöffnung ausgebildet ist, in welchen das Verriegelungselement eingreift oder aus welcher es austritt, sogar wenn der Rotor 3 im Stoppzustand der Maschine nicht verklemmt ist, das Verriegelungselement sicher in die Verriegelungsöffnung zum Zeitpunkt des erneuten Startens der Maschine eingreifen, um den Rotor zu verklemmen, wodurch das Erzeugen von seltsamen Geräuschen und/oder einer Schwingung unterdrückt werden kann, wodurch folglich ein stabiler Startbetrieb der Maschine sichergestellt wird.
Da außerdem gemäß der vorliegenden Erfindung der gestufte Bereich im Wesentlichen länglich oder oval ausgestaltet ist, kann das Verriegelungselement sicher in die Verriegelungsöffnung zum Startzeitpunkt der Maschine eingepasst werden, und so kann ein stabiler Startbetrieb der Maschine sichergestellt werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem der gestufte Bereich in axialer Richtung der Einrichtung ausgestanzt ist, kann nicht nur das Verriegelungselement sicher in die Verriegelungsöffnung zum Startzeitpunkt der Maschine eingepasst werden, um einen stabilen Startbetrieb der Maschine zu gewährleisten, sondern auch der Bearbeitungsprozess zum Ausbilden des gestuften Bereichs kann vermieden werden, wodurch die gesamten Kosten der Herstellung der Einrichtung sinken.
Da erfindungsgemäß außerdem geneigte Bereiche an der Grenze zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Rotors und dem gestuften Bereich bzw. an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich ausgebildet sind, wobei die Verjüngung an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich kürzer ist als die der Verjüngung an der Grenze zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Rotors und dem gestuften Bereich, wobei jedoch der Neigungswinkel der ersteren Verjüngung größer ist als der der letzteren, wodurch das Führen des Verriegelungselements in die Verriegelungsöffnung einfach ausgeführt werden kann, kann außerdem die Effizienz des Verriegelns zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsöffnung stark verbessert werden.
Da außerdem erfindungsgemäß der Endbereich des Verriegelungselements mit einem sich verjüngenden Bereich versehen ist, dessen Neigungswinkel gleich oder größer ist als der der Verjüngung an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich, kann die Effizienz der Verriegelung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsöffnung stark verbessert werden.
Da außerdem gemäß der vorliegenden Erfindung der Endbereich des Verriegelungselements mit einer Fläche versehen ist, die in C- oder R-Gestalt tronkiert ist und größer oder gleich der der Neigung an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich ist, kann die Effizienz der Verriegelung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsöffnung stark verbessert werden.
Da außerdem erfindungsgemäß der Bereich um den gestuften Abschnitt und die Verriegelungsöffnung herum durch ein Abschreckverfahren bearbeitet ist, verschleißt die Verriegelungsöffnung nicht, sogar wenn die Verriegelungselement daran anstößt, wodurch die Lebensdauer steigt.
Da erfindungsgemäß außerdem zumindest eine von mehreren Hydraulikkammern der voreilenden Seite mit einem Vorspannelement zum Zwingen des Rotors in voreilender Richtung versehen ist, kann der Rotor, sogar wenn ein Öldruck nicht ausreichend in der Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung zum Startzeitpunkt der Maschine vorhanden ist und sich noch Öl in der Hydraulikkammer befindet, in der voreilenden Richtung zusammen mit der Nocken-Reaktionskraft versetzt werden, so dass der Rotor an der am weitesten voreilenden Position verklemmt werden kann und die Instabilität des Rotors sicher verhindert werden kann, wobei das Erzeugen von seltsamen Geräuschen (Trommelgeräuschen) und/oder einer Schwingung unterdrückt werden kann und ein stabiler Startbetrieb der Maschine sichergestellt werden kann.
Da außerdem gemäß der vorliegenden Erfindung die Verriegelungsöffnung an einer Stelle ausgebildet ist, die der Bezugsposition zum Startzeitpunkt der Maschine entspricht und sich zwischen der am meisten voreilenden und der am meisten weitesten nacheilenden Position befindet, kann die Versatzbewegung von der Bezugsposition zu der am weitesten voreilenden und nacheilenden Position gewährleistet werden, wodurch der Steuerungsbereich als eine Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung sich vergrößert.
Da außerdem erfindungsgemäß die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung, die sowohl in voreilende als auch in nacheilende Richtung versetzen kann, an der Nockenwelle der Ablassseite vorgesehen ist, kann durch Steuern des Ablassventils, so dass zum Startzeitpunkt der Maschine in voreilende Richtung versetzt wird, ein Gas mit hoher Temperatur unmittelbar nach der Explosion innerhalb des Maschinenzylinders als Ablassgas zu einer Katalysatorseite geleitet werden, und so kann die Temperatur des Katalysators abrupt auf eine Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur erhöht werden, so dass, sogar wenn die Maschine bei niedriger Temperatur gestartet wird, schädliche Substanzen, die in dem Ablassgas enthalten sind, das durch den Katalysator tritt, effizient harmlos gemacht werden können. Nicht nur während des normalen Betriebszustands, sondern sogar zum Startzeitpunkt der Maschine, können daher die in die Luft abgegebenen schädlichen Substanzen reduziert werden, und die Verschmutzung der Umwelt kann daher vermieden werden. Durch Steuern des Ablassventils in voreilender Richtung, sogar während des normalen Betriebs, kann auch das gesamte Drehmomentverhältnis verbessert werden.
Da außerdem gemäß der Erfindung die Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung sowohl in voreilende als auch in nacheilende Richtung versetzen kann und an der Nockenwelle der Einlassseite vorgesehen ist, kann die Effizienz des Brennstoffs oder die Minimierung der Emissionen auch durch Steuern der Einrichtung in voreilende Richtung wie in herkömmlicher Art und Weise erzielt werden.
Da außerdem gemäß der Erfindung das Verriegelungselement einen Endbereich aufweist, welcher verjüngt ausgestaltet oder in C- oder sogar R-Gestalt tronkiert ist, und da das Verriegelungselement außerdem einen parallelen Bereich aufweist, wird, sogar wenn eine Kraft in diametraler Richtung auf das Verriegelungselement ausgeübt wird, kein Verdreh- Phänomen des Verriegelungselements verursacht, und so kann das Verriegelungselement sicher aus der Verriegelungsöffnung heraustreten, wodurch ein stabiler Betrieb der Einrichtung erzielt wird.
Da erfindungsgemäß außerdem die Last der Feder, welche das Verriegelungselement in diametraler Richtung der Einrichtung zwingt, so gewählt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, die auf das Verriegelungselement wirkt, oder größer als die Kraft, die äquivalent zu dem Druck des in der Einrichtung zum Startzeitpunkt der Maschine verbleibenden Öls ist, wird, sogar wenn der Rotor durch die Nocken- Reaktionskraft in voreilender Richtung während des Zeitraums des Anlassbetriebs eingerastet wird, das Verriegelungselement nie durch den in der Einrichtung verbleibenden Öldruck daran gehindert werden, in die Verriegelungsöffnung einzugreifen, so dass das Verriegelungselement vollständig in die Verriegelungsöffnung eingreift und so den Rotor bezüglich des Kastens verklemmt.
Da außerdem gemäß der Erfindung sogar in einem Zustand, in dem das Verriegelungselement in die in der äußeren Umfangsfläche des Rotors ausgebildete Verriegelungsöffnung eingreift, nämlich in dem Zustand, dass die Feder, die das Verriegelungselement in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen drückt, sich in einem am weitesten ausgedehnten Zustand befindet, die Last der Feder so gewählt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, die auf das Verriegelungselement wirkt, oder als die Kraft, die äquivalent zu dem Öldruck des zum Startzeitpunkt der Maschine in der Einrichtung verbleibenden Öls ist, wird das Verriegelungselement, sogar wenn der Rotor durch die Nocken- Reaktionskraft während der Periode des Anlassbetriebs in voreilender Richtung eingerastet wird, durch den in der Einrichtung verbleibenden Öldruck nie daran gehindert werden, in die Verriegelungsöffnung einzugreifen, so dass das Verriegelungselement vollständig in die Verriegelungsöffnung eingreift und so den Rotor bezüglich des Kastens verklemmt.

Claims (10)

1. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mit:
einem Schuhkasten (2), welcher sich synchron mit einer Kurbelwelle einer Maschinenseite dreht und mehrere Schuhe (3) aufweist, welche von der Innenfläche des Schuhkastens (2) vorstehen und mehrere Hydraulikkammern (4, 5) bilden,
einem Rotor (3), welcher drehbar in dem Schuhkasten (2) untergebracht ist und mehrere Schaufeln (3b, 3c, 3d, 3e) aufweist, wobei die Schaufeln jede der mehreren Hydraulikkammern (4, 5) in eine voreilende Hydraulikkammer (4) und eine nacheilende Hydraulikkammer (5) teilen, und
einem Verriegelungselement (7a), welches in radialer Richtung des Rotors (3) versetzbar ist und welches in eine Verriegelungsöffnung (8), welche in der äußeren Umfangsfläche des Rotors (3) ausgeformt ist, eingebracht werden und/oder aus dieser austreten kann,
wobei außerdem ein gestufter Bereich (9) in der äußeren Umfangsfläche des Rotors (3) in kontinuierlicher Art und Weise ausgehend von der Verriegelungsöffnung (8) an einer Stelle abweichend von der Verriegelungsöffnung (8) entweder in voreilender oder nacheilender Richtung ausgeformt ist, wobei der gestufte Bereich (9) niedriger als die Außenfläche und doch höher als die Grundfläche der Verriegelungsöffnung (8) ist.
2. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 1, wobei zwei Verjüngungen (10, 11) an der Grenze zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Rotors (3) und dem gestuften Bereich (9) sowie an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung (8) und dem gestuften Bereich (9) ausgebildet sind, wobei die Verjüngung (11) an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung (8) und dem gestuften Bereich (9) kürzer und ihr Neigungswinkel größer ist im Vergleich mit der Länge und dem Neigungswinkel der Verjüngung (10) an der Grenze zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Rotors (3) und dem gestuften Bereich (9).
3. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 2, wobei der Endbereich (7c) des Verriegelungselements (7a) einen sich verjüngenden Bereich aufweist, dessen Neigungswinkel gleich oder größer ist als der der Verjüngung (11) an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung (8) und dem gestuften Bereich (9).
4. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 2, wobei der Endbereich (7c) des Verriegelungselements (7a) eine Fläche hat, die in eine C- oder R-Gestalt tronkiert ist, welche größer ist als die der Verjüngung (11) an der Grenze zwischen der Verriegelungsöffnung und dem gestuften Bereich.
5. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der mehreren voreilenden Hydraulikkammern (4) mit einem Vorspannelement (13) zum Zwingen des Rotors (3) in voreilender Richtung ausgestattet ist.
6. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungsöffnung (8) an einer Position angeordnet ist, die der Bezugsposition zum Maschinenstartzeitpunkt entspricht und sich zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position befindet.
7. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie entweder an einer Nockenwelle einer Ablassseite oder an einer Nockenwelle einer Einlassseite angebracht ist.
8. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mit einem Verriegelungselement (7a) zum Steuern der freien Drehung eines Kastens (2), welcher sich synchron mit einer Kurbelwelle an der Verbrennungskraftmaschinenseite dreht, sowie eines Rotors (3), welcher drehbar in dem Kasten angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement (7a) an der Position im Wesentlichen mitten zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position eingepasst ist, wobei das Verriegelungselement (7a) aus einem Endbereich, welcher verjüngt ausgestaltet oder in C- oder R-Form tronkiert ist, sowie einem parallelen Bereich (7d) besteht.
9. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung mit einem Verriegelungselement zum Steuern der freien Drehung eines Gehäuses (2), welches sich synchron mit einer Kurbelwelle an der Verbrennungskraftmaschinenseite dreht, sowie eines Rotors (3), welcher drehbar in dem Kasten (2) angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement (7a) an einer Position im Wesentlichen mitten zwischen der am weitesten voreilenden und der am weitesten nacheilenden Position eingepasst ist und versetzbar in diametraler Richtung der Einrichtung ist mittels einer Federkraft oder eines Öldrucks, wobei die Last der Feder (7b), welche das Verriegelungselement in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen zwingt, so gewählt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, welche auf das Verriegelungselement (7a) aufgebracht wird oder als die Kraft, die dem Druck des in der Einrichtung zum Startzeitpunkt der Maschine verbleibenden Öls äquivalent ist.
10. Anpasseinrichtung für die Ventileinstellung nach Anspruch 9, wobei sogar in einem Zustand, in dem die Feder (7b), welche das Verriegelungselement (7a) in diametraler Richtung der Einrichtung nach innen zwingt, bis aufs Äußerste ausgedehnt ist, um so das Verriegelungselement (7a) in die Verriegelungsöffnung (8) in der äußeren Umfangsfläche einzupassen, die Last der Feder (7b) so gewählt ist, dass sie größer ist als die Zentrifugalkraft, welche auf das Verriegelungselement (7a) wirkt, oder als die Kraft, die dem Druck des zum Startzeitpunkt der Maschine in der Einrichtung verbleibenden Öls äquivalent ist.
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