DE10162553C2 - Ventilsteuerungseinrichtung - Google Patents

Ventilsteuerungseinrichtung

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DE10162553C2 DE10162553A DE10162553A DE10162553C2 DE 10162553 C2 DE10162553 C2 DE 10162553C2 DE 10162553 A DE10162553 A DE 10162553A DE 10162553 A DE10162553 A DE 10162553A DE 10162553 C2 DE10162553 C2 DE 10162553C2
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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuerungseinrichtung zur Veränderung des Zeitpunktes für das Schießen und Öffnen eines Auslassventils oder Einlassventils einer Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden als Motor bezeichnet) in Bezug auf jegliche Betriebszustände.
Stand der Technik
Herkömmliche Ventilsteuerungseinrichtungen, die beispielsweise in Fig. 1 bis 5 dargestellt sind, sind bekannt. Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer herkömmlichen mit Flügeln versehenen Ventilsteuerungseinrichtung. Fig. 2 ist ein Längsschnitt entlang der Linien A-A in Fig. 1. Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines herkömmlichen Sperr/Entsperrmechanismus, der in Fig. 2 gezeigt ist. Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Ventilsteuerungseinrichtung. Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Betriebshub eines Sperrelementes des in Fig. 2 und 3 dargestellten herkömmlichen Sperrmechanismus und einem auf das Sperrelement ausgeübten hydraulischen Druck. Darüber hinaus ist in Fig. 2 die rechte Seite als vorne und linke Seite als hinten definiert. In Fig. 3 und 4 ist die untere Seite als vorne und die obere Seite als hinten definiert.
In den Zeichnungen bezeichnet Referenzziffer 1 einen ersten Rotor, der an eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) als Ausgangswelle des Motors mit Hilfe von Ketten (nicht dargestellt), Riemen (nicht dargestellt) usw. gekoppelt ist und in Synchronisation mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) drehbar ist. Der erste Rotor 1, ein Kettenrad 2, ein Gehäuse 3 und eine Abdeckung 4 sind integral befestigt unter Verwendung eines Gewindeelements 5 wie Schrauben. Das Kettenrad 2 wird integral mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) gedreht. Das Gehäuse 3 weist eine Mehrzahl von Schuhen 3a auf, die von einem inneren Rand des Gehäuses 3 nach innen vorstehen, um eine Mehrzahl von hydraulischen Kammern zu bilden. Die hydraulischen Kammern werden mit der Abdeckung 4 bedeckt.
Ein Rotor (zweiter Rotor) 6 wird relativ zum ersten Rotor 1 gedreht und ist im Gehäuse angeordnet. Der Rotor 6 ist integral auf einer Nockenwelle 7 unter Verwendung eines Gewindeelements 8 wie Schrauben befestigt, wobei die Nockenwelle 7 den Zeitpunkt für das Schließen und Öffnen des Einlass- und Auslassventils bestimmt. Der Rotor 6 besitzt eine Mehrzahl von Flügeln 6a, die alle die hydraulischen Kammern unterteilen und durch die Schuhe 3a des Gehäuses 3 in eine hydraulische Kammer 9 auf der vorrauseilenden Seite und eine hydraulische Kammer 10 auf der Verzögerungsseite unterteilen. Ein erster Ölpfad 11 (Zufuhrpfad für die hydraulische Kammer 9) und ein zweiter Ölpfad 12 (Zufuhrpfad für die hydraulische Kammer 10) sind in der Nockenwelle 7 angeordnet. Der erste Ölpfad 11 führt einen hydraulischen Druck der hydraulischen Kammer 9 der vorauseilenden Seite zu und leitet von dieser den hydraulischen Druck ab. Der zweite Ölpfad 12 führt einen hydraulischen Druck zur hydraulischen Kammer 10 auf der Verzögerungsseite zu und führt den hydraulischen Druck von dieser ab.
Dichteinrichtungen 13 sind an den vorderen Enden der Schuhe 3a des Gehäuses 3 und an den vorderen Enden der Flügel 6a des Rotors 6 jeweils angeordnet. Jede der Dichteinrichtungen 13 verhindert einen Ölaustritt von der Grenze zwischen der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite und der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite. Die Dichteinrichtungen 13 weisen ein Dichtelement 13a auf, das über einer Innenwand der hydraulischen Kammer 9 der vorauseilenden Seite oder der hydraulischen Kammer 10 der Verzögerungsseite entlanggleitet, und eine Blattfeder 13b, die das Dichtelement 13a gegen die Innenwand der jeweiligen hydraulischen Kammer drückt.
Ein Aufnahmeloch 14, das einen später beschriebenen Sperrstift aufnimmt, ist an einem der Flügel 6a des 2. Rotors 6 angeordnet. Der Sperrstift (Verriegelungselement, Sperrmechanismus) 15, der eine relative Drehung des ersten Rotors 1 und des zweiten Rotors 2 regelt und als ein gerader Stift mit Zylinderform definiert ist, ist in dem Aufnahmeloch 14 angeordnet. Der Sperrstift 15 verhindert das Auftreten eines Klopfgeräusches (unnormales Geräusch). Der zweite Rotor 6 vibriert in Drehrichtung aufgrund der Lasten der Nocken (nicht dargestellt), die einstückig auf der Nockenwelle 7 befestigt sind, wenn der Motor in einem Zustand frei von hydraulischem Druck in der Ventilsteuerungseinrichtung gestartet wird. Der Rotor 6 kommt wiederholt mit dem ersten Rotor 1 aufgrund der Vibration in Berührung und löst sich von diesem. Daher tritt aufgrund dieser Wiederholung das Klopfgeräusch auf. Der Sperrstift 15 wird gegen den ersten Rotor zu jedem Zeitpunkt unter Verwendung einer Vorspanneinrichtung (Sperrmechanismus) 16 wie Schraubenfedern, die zwischen einer Rückwand der Aufnahmeöffnung 14 und dem Sperrstift 15 angeordnet sind, vorgespannt und tritt in Eingriff mit einer später beschriebenen Eingriffsöffnung. Eine Auslassöffnung (Entsperrmechanismus) 17, die einen nach hinten gerichteten Druck ablässt, der auf den rückseitigen Abschnitt des Sperrstiftes 15 der Vorrichtung ausgeübt wird, ist in der Aufnahmeöffnung 14 gebildet.
Auf der anderen Seite ist eine Eingriffsöffnung 18 an einer Position des Kettenrads 2, das als der erste Rotor definiert ist, gebildet. Die Position des Kettenrads 2 erlaubt das Einrücken des Sperrstifts 15 in die Eingriffsöffnung 18, wenn der als zweiter Rotor definierte Rotor 6 in der am weitesten verzögerten Position in Bezug auf den ersten Rotor 1 angeordnet ist.
Ein Absperrventil (Entsperrmechanismus) 19 ist am Flügel 6a angeordnet, der die Aufnahmeöffnung 14 besitzt. Das Absperrventil 19 wählt den höheren Druck der zwei unterschiedlichen Drücke in den hydraulischen Kammern 9 und 10 für die vorauseilende Seite und Verzögerungsseite und führt den ausgewählten Druck der Eingriffsöffnung 18 in Eingriff mit dem Sperrstift 15 zu, um den Eingriff zu lösen (im Folgenden als Sperrbeziehung bezeichnet). Das Absperrventil 19 steht mit der Eingriffsöffnung 18 über einen ersten Zufuhrpfad 20 für hydraulischen Druck für das Entriegeln (Entsperrmechanismus) in Verbindung, der in dem Flügel 6a des Rotors 6 gebildet ist, wobei ein zweiter Zufuhrpfad 21 (Entsperrmechanismus) für hydraulischen Druck für das Entsperren in dem Kettenrad 2 gebildet ist. Das Absperrventil 19 steht mit der Hydraulikkammer 9 für die vorauseilende Seite (Entsperrmechanismus) mittels eines unterteilten Druckpfads (Entsperrmechanismus) 22 für die vorauseilende Seite in Verbindung. Das Absperrventil 19 steht mit der Druckkammer 10 für die Verzögerungsseite über einen unterteilten Druckpfad (Sperrmechanismus) 23 für die Verzögerungsseite in Verbindung.
Ein Entsperrverfahren wird im Folgenden beschrieben.
Beim Entsperren der Sperrbeziehung tritt Hydraulikdruck, der von einer Ölpumpe (nicht dargestellt) stammt, in die Hydraulikkammer 9 der vorauseilenden Seite oder in die Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite ein. Der Hydraulikdruck wird dann durch das Absperrventil 19 den ersten und zweiten unterteilten Druckpfaden 20 und 21 für das Entsperren der Eingriffsöffnung 18 zugeführt. In der Eingriffsöffnung 18 wird ein entsperrender Hydraulikdruck dem Raum zwischen der Innenwand der Eingriffsöffnung 18 und einer Außenwand des Sperrstifts 15 zugeführt und drückt den Sperrstift 15 gegen eine Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16. Auf diese Weise wird der Sperrstift 15 zurück in die Tiefe der Aufnahmeöffnung 14 bewegt und von der Eingriffsöffnung 18 gelöst. Zu diesem Zeitpunkt wird der nach hinten gerichtete Druck des Sperrstifts 15 von der Aufnahmeöffnung 14 durch die Auslassöffnung 17 zur Außenseite der Ventilsteuerungseinrichtung abgebaut. Wenn ein vorderes Ende des Sperrstifts 15 aus der Eingriffsöffnung 18 ausrückt und der gesamte Sperrstift 15 zur Aufnahmeöffnung 14 zurückgekommen ist, ist es möglich, die Sperrbeziehung zu lösen, um eine freie Drehung der ersten und zweiten Rotoren zu erlauben.
Da eine Druckwirkfläche des Sperrstifts 15, auf die ein hydraulischer Druck ausgeübt wird, konstant ist über einen Zeitraum während des Schaltens von einem gesperrten Zustand aufgrund des Sperrstifts 15 zu einem entsperrten Zustand, wird darüber hinaus die Austrittsgeschwindigkeit des Drucks nach hinten konstant. Der Betriebshub des Sperrstifts 15 wird in Abhängigkeit von der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 und dem hydraulischen Druck bestimmt, um die übereinstimmende Beziehung zwischen dem Betriebshub des Sperrstifts 15 und einem aufgebrachten hydraulischen Druck, wie in Fig. 5 dargestellt ist, zu schaffen. Ein hydraulischer Druck für das Entsperren ist der gleiche wie ein hydraulischer Druck, der den entsperrenden hydraulischen Druck aufrecht erhält.
Beim Anhalten des Motors fließt Öl aus der Hydraulikkammer 9 der vorauseilenden Seite und der Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite in eine Ölwanne (nicht dargestellt) mittels des ersten Ölpfads 11, des zweiten Ölpfads 12 usw. nach unten. Dies führt dazu, dass Luft in den entsprechenden Hydraulikkammern und Leitungen wie Ölpfaden verbleibt. In einem solchen Zustand steigt beim erneuten Starten des Motors der Hydraulikdruck aufgrund der Ölpumpe (nicht dargestellt) an und gleichzeitig wird die in den Rohrleitungen verbleibende Luft augenblicklich zur Ventilsteuerungseinrichtung gedrückt. Folglich wird mit Luft vermischtes Öl in der Ventilsteuerungseinrichtung der Eingriffsöffnung 18 zugeführt, um auf den Sperrstift 15 zu wirken.
Die herkömmliche Ventilsteuerungseinrichtung ist jedoch wie oben beschrieben gestaltet. Wenn mit Luft vermischtes Öl auf den Sperrstift 15 wirkt, um die Sperrbeziehung beim Starten des Motors zu lösen, kann der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite und der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite kaum die Lasten der Nocken aufnehmen. Da der zweite Rotor deshalb wiederholt an den ersten Rotor 1 anschlägt oder sich von diesem löst, ist es schwierig, das Auftreten von Klopfgeräusch (unnormalem Geräusch) aufgrund der Wiederholung zu vermeiden.
Darüber hinaus sind andere herkömmliche Ventilsteuerungseinrichtungen, die z. B. in der JP 10-159519 A offenbart sind, bekannt. Es ist eine Aufgabe der herkömmlichen Einrichtung, eine Einrichtung dahingehend vorzusehen, dass verhindert wird, dass luftvermischtes Öl die Sperrbeziehung eines mit Abschnitten versehenen Stiftes und einer Eingriffsöffnung unbeabsichtigt entriegelt, bevor der Hydraulikdruck in angemessener Weise beim Anlassen des Moors ansteigt. Die Einrichtung ist mit einer hydraulischen Entsperrkammer ausgestattet, die zwischen einem Schulterabschnitt des mit Abschnitten versehenen Stifts und einer Aufnahmeöffnung gebildet ist, und ist mit einem Verbindungspfad versehen, der zwischen der hydraulischen Entsperrkammer und einer Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite in Verbindung steht. Die Einrichtung ist auch mit einem Druckablasspfad versehen, der zwischen einer Ablassöffnung, die in der den mit Abschnitten versehenen Stift aufnehmenden Aufnahmeöffnung gebildet ist, und der hydraulischen Entsperrkammer vorhanden ist, um nur die Luft zur Außenseite abzulassen.
Die herkömmliche Ventilsteuerungseinrichtung ist so gestaltet, dass sie Öl und Wasser (Druckfluid), das den Druckablasspfad erreichen, das Hindurchtreten durch die hydraulische Entsperrkammer erlaubt. Hierbei wird, wenn das mit Luft vermischte Öl in Spuren auf den Schulterabschnitt des mit Abschnitten versehenen Stifts wirkt, der Druckablasspfad mit öligen Komponenten des mit Luft vermischten Öls versperrt und folglich wird das Ablassen von Luft kaum durchgeführt. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Verriegelungsbeziehung des mit Abschnitten versehenen Stifts entriegelt wird, bevor der hydraulische Druck in angemessener Weise ansteigt, und die herkömmliche Vorrichtung kann die obigen Schwierigkeiten nicht bewältigen.
Andererseits offenbart die JP 10-159514 A, auf die das japanische Patent Nr. 3,085,219 erteilt wurde, eine Ventilsteuerungseinrichtung mit einem Aufbau, der das Blockieren eines Verbindungspfads mit einem mit Abschnitten versehenen Stift erlaubt, wobei der Verbindungspfad eine Verbindung herstellt zwischen einer hydraulischen Entsperrkammer und einer Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite beim Entsperren einer Sperrbeziehung. Bei der herkömmlichen Ventilsteuerungseinrichtung wird ein Hydraulikdruck auf der vorauseilenden Seite auf eine Grenze zwischen einem vorderen Ende des mit Abschnitten versehenen Stifts und einer Eingriffsöffnung ausgeübt und es ist daher möglich, die Sperrbeziehung zu entriegeln. Wenn die Sperrbeziehung einmal entriegelt ist und der mit Abschnitten versehene Stift zurückbewegt ist, ist der Verbindungspfad geöffnet. Auf diese Weise ist es möglich, den entriegelten Zustand nicht nur unter Verwendung des Hydraulikdrucks auf der vorauseilenden Seite, sondern auch des Hydraulikdrucks auf der Verzögerungsseite aufrecht zu erhalten.
Die herkömmliche Ventilsteuerungseinheit ist jedoch wie oben beschrieben gestaltet. Wenn die Sperrbeziehung aufgrund des Aufbringens von hydraulischem Druck auf der vorauseilenden Seite entsperrt wird und die Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite mit der hydraulischen Entsperrkammer mittels des Verbindungspfads in Verbindung ist, ist die hydraulische Entsperrkammer noch nicht mit Öl gefüllt. Wenn daher das Aufbringen des Hydraulikdrucks auf der vorauseilenden Seite zum Aufbringen von Hydraulikdruck auf der Verzögerungsseite geschaltet wird, wirkt der Hydraulikdruck nicht in angemessener Weise auf den mit Abschnitten versehenen Stift. Somit besteht die Möglichkeit, dass der mit Abschnitten versehene Stift aufgrund einer Vorspannkraft einer Vorspanneinrichtung nach vorne bewegt wird, welche den mit Abschnitten versehenen Stift in Richtung auf eine Eintrittsöffnung jederzeit vorspannt, und dass der mit Abschnitten versehene Stift in die Eingriffsöffnung einrückt.
Jegliche in den obigen Druckschriften offenbarten Vorrichtungen stehen unter der Voraussetzung der Verwendung eines mit Abschnitten versehenen Stifts und es ist schwierig, einen geraden Stift einzusetzen, der bei der herkömmlichen, in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigten Ventilsteuerungseinheit verwendet wird. Der mit Abschnitten versehene Stift und eine Einschiebeöffnung, die das Einsetzen des Sperrstifts erlaubt, werden in schwierigeren Verfahren hergestellt im Vergleich zu dem geraden Stift. Es ist wünschenswert, dass die Ventilsteuerungseinheit eine allgemeine Einsetzbarkeit besitzt, welche die Verwendung von jeglichem Typ von Sperrstift erlaubt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäss ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuerungseinheit vorzusehen, welche die Verwendung von jeglichem Typ von Sperrstift erlaubt und das Auftreten von Klopfgeräuschen verhindert, wenn mit Luft vermischtes Öl eine Sperrbeziehung in der Ventilsteuerungseinheit beim Anlassen des Motors entriegelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise kann Luft oder mit Luft vermischtes Öl mit der Möglichkeit, bei der ersten Bewegung des Entsperrvorganges beim Starten des Motors verwendet zu werden, sicher zur Außenseite abgelassen werden. Somit ist es möglich, die Sperrbeziehung zu entsperren, nachdem der angewandte Hydraulikdruck ein Maß erreicht, um die Regelung der Ventilsteuerungseinrichtung zu erlauben und das Auftreten von Kopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Die obige Anordnung kann weiterhin ein Absperrventil umfassen mit einem unterteilten Druckpfad für die vorauseilende Seite, der mit der Hydraulikkammer für die vorauseilende Seite in Verbindung steht, und mit einem unterteilten Druckpfad für die Verzögerungsseite, die mit der Hydraulikkammer für die Verzögerungsseite in Verbindung steht, wobei das Absperrventil durch den höheren Druck der zwei unterschiedlichen Drücke in der Hydraulikkammer für die vorauseilende Seite und für die Verzögerungsseite bewegt wird und den höheren Druck dem Zufuhrpfad für die hydraulische Entsperrkammer zuführt, wobei zumindest eine der Kammern für die vorauseilende Seite oder Verzögerungsseite, der unterteilte Druckpfad für die vorauseilende Seite und der unterteilte Druckpfad für die Verzögerungsseite mit einem Ablasspfad ausgestattet ist, der mit der Umgebung in Verbindung steht. Auf diese Weise kann Luft oder mit Luft vermischtes Öl, das bei der ersten Bewegung des Entsperrverfahrens beim Anlassen des Motors verwendet wird, sicher zur Außenseite abgeführt werden. Es ist nicht nötig, den gesamten bei der ersten Bewegung erzeugten Druck dem Entsperrverfahren bereitzustellen. Daher ist es möglich, die Sperrbeziehung zu lösen, nachdem der angewandte Hydraulikdruck ein Maß erreicht, um die Regelung der Ventilsteuerungseinheit zu erlauben und das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Bei der obigen Anordnung kann der Ablasspfad mit einem Abschnitt unter Gegendruck in der Aufnahmeöffnung verbunden sein, wobei der Abschnitt unter Gegendruck als eine Gegendruckkammer für das Sperrelement wirkt. Auf diese Weise arbeitet ein aufgrund des mit Luft vermischten Öls erzeugter Hydraulikdruck, der dem Abschnitt der Aufnahmeöffnung mit Gegendruck zugeführt wird, mit Hilfe des Ablasspfads gegen einen entsperrenden Hydraulikdruck, der die Eingriffsöffnung mittels des Zuführpfades für entsperrenden Hydraulikdruck zugeführt wird. Daher ist es möglich, den Entsperrvorgang zu verzögern und demgemäß das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Bei der obigen Anordnung kann ein Auslasspfad, der die Verbindung zwischen dem Ablasspfad und der Umgebung herstellt, mit dem Abschnitt mit Gegendruck in der Aufnahmeöffnung verbunden sein, wobei der Abschnitt mit Gegendruck als eine Gegendruckkammer für das Sperrelement wirkt. Auf diese Weise ist es möglich, das mit Luft vermischte Öl aufgrund des Ablasspfads schnell abzuführen, wobei die Sperrbeziehung entsperrt wird.
Bei der obigen Anordnung kann der Ablasspfad mit zumindest der Hydraulikkammer für die Verzögerungsseite, der Hydraulikkammer für die vorauseilende Seite, dem unterteilten Druckpfad für die Verzögerungsseite oder dem unterteilten Druckpfad für die vorauseilende Seite und der Umgebung in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird mit Luft vermischtes Öl der Aufnahmeöffnung mittels zumindest der Hydraulikkammer für die Verzögerungsseite, der Hydraulikkammer für die vorauseilende Seite, dem unterteilten Druckpfad für die Verzögerungsseite oder dem unterteilten Druckpfad für die vorauseilende Seite und dem Ablasspfad zum Aufbau eines Hydraulikdrucks zugeführt. Der Hydraulikdruck wirkt gegen einen entsperrenden Hydraulikdruck, der der Eingriffsöffnung mittels des Zufuhrpfades für den entriegelten Hydraulikdruck zugeführt wird. Somit ist es möglich, den Entsperrvorgang bei geringem Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors zu verzögern.
Bei der obigen Anordnung kann der Ablasspfad mit dem Gegendruckabschnitt in der Aufnahmeöffnung verbunden sein, so dass der Ablasspfad mit dem Verriegelungselement in einem Zustand des Entsperrens der Sperrbeziehung blockiert ist. Auf diese Weise wird, wenn die Sperrbeziehung gelöst wird, nachdem das mit Luft vermischte Öl zur Außenseite abgeführt wurde, die Zufuhr von Hydraulikdruck, die sich von dem Ablasspfad ableitet, zur Aufnahmeöffnung abgeschnitten. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass verbleibender Druck in der Aufnahmeöffnung erzeugt wird.
Bei der obigen Anordnung kann der Ablasspfad mit dem Gegendruckabschnitt in der Aufnahmeöffnung verbunden sein, so dass der Ablasspfad durch das Sperrelement über einen Zeitraum blockiert ist von dem Zustand des Beginns des Verriegelungsvorganges zum Zustand des Bewegens des Sperrelements um einen benötigten Hub. Auf diese Weise wird die Zufuhr von Hydraulikdruck, die vom Ablasspfad stammt, zur Aufnahmeöffnung über den obigen Zeitraum gesperrt. Daher ist es möglich, das Entstehen des Restdrucks in der Aufnahmeöffnung zu verhindern.
Mit der obigen Anordnung kann zumindest ein Teil des Ablasspfads, der Abführöffnung, des Abführpfads, des unterteilten Druckpfads des Absperrventils auf der Verzögerungsseite oder des Zufuhrpfads für den entriegelten Hydraulikdruck mit einer Drossel zur Verengung einer Öffnungsfläche derselben ausgestattet sein. Auf diese Weise ist es möglich, wenn der Ablasspfad mit der Drossel ausgestattet ist, den im Ablasspfad erzeugten Widerstand zu erhöhen, und den Durchtritt von Öl in dem luftvermischten Öl, das inkompressibel und hochviskos ist, durch den Ablasspfad zu beschränken. Gleichzeitig ist es möglich, selektiv Luft, die kompressibel und niedrig-viskos ist, durch den Ablasspfad hindurchtreten zu lassen. Wenn die Ablassöffnung oder der Abführpfad mit der Drossel ausgestattet sind, ist es möglich, das Abführen des Öls zu beschränken. Falls eine Fehlfunktion mechanisch im Sperrstift in dem verriegelten Zustand auftritt, so dass der Ablasspfad aus irgendeinem Grund geöffnet bleibt, ist es möglich, die Menge an wiederholt verbrauchtem Öl auf ein minimales Maß zu verringern. Daher ist es möglich, einen Motorschaden zu vermeiden, der von einem Schmierstoffmangel herrührt. Wenn der unterteilte Druckpfad auf der Verzögerungsseite oder der Zuführpfad für den entsperrenden Hydraulikdruck die Drossel aufweist, ist es möglich, die Menge an mit Luft vermischtem Öl, die mehr als jene des unterteilten Druckpfads auf der Verzögerungsseite oder des Zuführpfads für den entsperrenden Hydraulikdruck ist, in Richtung auf den Ablasspfad zu richten.
Bei der obigen Anordnung kann eine Öffnungsfläche des Ablasspfads schmäler als jene eines Zufuhrpfads für die Druckkammer, die einen Hydraulikdruck zur Hydraulikkammer auf der vorauseilenden Seite oder der Verzögerungsseite liefert, eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer auf der vorauseilenden Seite und der Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite aufrecht zu erhalten.
Bei der obigen Anordnung kann die Öffnungsfläche des Ablasspfads gleich oder größer als jene der Ablassöffnung oder des Abführpfads eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Restdruck in einer Richtung des Verzögerns des Entsperrvorgangs beim Starten des Motors zu erzeugen. Weiterhin ist es möglich, den entsperrenden Hydraulikdruck einzustellen, dass er höher wird als der Hydraulikdruck, der den entsperrten Zustand aufrecht erhält und zu verhindern, dass die Sperrbeziehung versehentlich beim Starten des Motors entriegelt wird. Folglich ist es möglich, das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Mit der obigen Anordnung kann die Öffnungsfläche des Ablasspfads größer eingestellt werden als irgendeine des unterteilten Druckpfads auf der vorauseilenden Seite, des unterteilten Druckpfads auf der Verzögerungsseite und des Zufuhrpfads für den entriegelnden Hydraulikdruck. Auf diese Weise ist es möglich, luftvermischtes Öl in Richtung auf den Ablasspfad mit höherer Priorität zu richten als auf den Zuführpfad für den entriegelnden Hydraulikdruck. Es ist möglich, das Hindurchtreten von Öl, das inkompressibel und hochviskos ist, in dem luftvermischten Öl durch den Ablasspfad zu beschränken und selektiv Luft durch den Ablasspfad hindurchtreten zu lassen, die kompressibel und niedrig-viskos ist. Folglich ist es möglich, das Auftreten von Klopfgeräuschen zuverlässig zu verhindern.
Bei der obigen Anordnung können die Öffnungsflächen des Zuführpfades für die Druckkammer, der Ablasspfad, der Abführpfad und der Zuführpfad für den hydraulischen Entriegelungsdruck eingestellt werden, um die folgende Ungleichung zu erfüllen: Zufuhrpfad für die Druckkammer ≧ Ablasspfad ≧ Abführpfad ≧ Zufuhrpfad für den hydraulischen Entriegelungsdruck. Auf diese Weise ist es möglich, das luftvermischte Öl in Richtung auf den Ablasspfad mit höherer Priorität als auf den Zufuhrpfad für den hydraulischen Entriegelungsdruck zu richten. Es ist möglich, das Durchtreten von Öl, das inkompressibel und hochviskos ist, in dem mit Luft vermischten Öl durch den Ablasspfad zu verhindern und selektiv Luft mit Kompressibilität und niedriger Viskosität durch den Ablasspfad hindurchtreten zu lassen.
Mit der obigen Anordnung können die Öffnungsflächen eingestellt werden, um eine Druckdifferenz zwischen dem hydraulischen Entriegelungsdruck und einem hydraulischen Druck zum Aufrechterhalten der Entriegelung zu erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, den hydraulischen Entriegelungsdruck so einzustellen, dass er größer wird als der hydraulische Druck für das Aufrechterhalten der Entriegelung und zu verhindern, dass unbeabsichtigt beim Anlassen des Motors die Sperrbeziehung entriegelt wird. Folglich ist es möglich, das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Mit der obigen Anordnung kann eine Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung eingestellt werden, um einen unterschiedlichen Druck zwischen einem entriegelten hydraulischen Druck und einem die Entriegelung aufrecht erhaltenden hydraulischen Druck zu erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, den entriegelnden hydraulischen Druck einzustellen, dass er größer wird als der die Entriegelung aufrecht erhaltende hydraulische Druck und die Sperrbeziehung daran zu hindern, zufällig beim Anlassen des Motors entriegelt zu werden. Folglich ist es möglich, das Auftreten von Kopfgeräuschen zuverlässig zu verhindern.
Bei der obigen Anordnung wird eine einem Druck ausgesetzte Fläche eines mit Abschnitten versehenen Sperrelements eingestellt, um eine Druckdifferenz zwischen einem entriegelnden hydraulischen Druck und einem die Entriegelung aufrecht erhaltenden hydraulischen Druck zu erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, den entriegelnden hydraulischen Druck einzustellen, so dass er höher wird als der die Entriegelung haltende hydraulische Druck und die verriegelte Beziehung davor zu bewahren, dass sie beim Anlassen des Motors zufällig entriegelt wird. Als Folge daraus ist es möglich, das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Bei der obigen Anordnung kann der entriegelnde hydraulische Druck des Sperrelements unter Verwendung entweder des Hydraulikdrucks auf der Verzögerungsseite oder des Hydraulikdrucks auf der vorauseilenden Seite größer als ein maximaler Hydraulikdruck im Motor oder ein Hydraulikdruck eines Entspannungsventils sein. Auf diese Weise steigt aber ein Hydraulikdruck, der entweder der Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite oder der Hydraulikkammer auf der vorauseilenden Seite zugeführt wird, beim Anlassen des Motors und die verriegelnde Beziehung beider Rotoren kann nicht entriegelt werden aufgrund des angestiegenen Hydraulikdrucks. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die verriegelnde Beziehung beim Anlassen des Motors zufällig entriegelt wird und das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.
Mit der obigen Anordnung kann, wenn die ersten und zweiten Rotoren verriegelt sind, eine Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, mit einer entriegelnden Hydraulikkammer und dem Gegendruckabschnitt in der Aufnahmeöffnung jeweils in Verbindung stehen. Auf diese Weise werden ein entriegelnder Hydraulikdruck und ein Gegendruck, der gegen den entriegelnden Hydraulikdruck ankämpft, auf das Sperrelement in beiden Richtungen ausgeübt. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Sperrbeziehung aufgrund des Hydraulikdrucks der Hydraulikkammer löst und den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt. Es ist darüber hinaus möglich, zu verhindern, dass sich die Sperrbeziehung zufällig beim Anlassen des Motors löst und ein Klopfgeräusch auftritt.
Bei der obigen Anordnung kann das Sperrelement von der Eingriffsöffnung gelöst werden aufgrund eines hydraulischen Drucks einer Hydraulikkammer entgegengesetzt der Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, wobei, wenn die ersten und zweiten Rotoren entsperrt sind, der zwischen der Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, und dem Gegendruckabschnitt in der Aufnahmeöffnung definierte Ablasspfad mit dem Sperrelement blockiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den Entsperrvorgang nur zu erlauben, wenn ein Hydraulikdruck einer Hydraulikkammer entgegengesetzt der Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, auf das Sperrelement wirkt. Wenn die Sperrbeziehung einmal entriegelt ist, ist es möglich, den entsperrten Zustand aufgrund eines der Hydraulikdrücke sicherzustellen.
Bei der obigen Anordnung kann die Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, die Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite sein. Auf diese Weise ist es möglich, den verbleibenden Druck zu erzeugen, der auf das Sperrelement in einer Verriegelungsrichtung des Sperrelementes ausgeübt wird aufgrund des Hydraulikdrucks der Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite, die den Eintritt von Hydraulikdruck ermöglicht. Folglich ist es möglich, die Sperrbeziehung zuverlässig daran zu hindern, dass sie aufgrund des Hydraulikdrucks auf der Verzögerungsseite gelöst wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer herkömmlichen, mit Flügel versehenen Ventilsteuerungseinrichtung.
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht eines herkömmlichen, in Fig. 2 gezeigten Sperr/Entsperrmechanismus.
Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Sperr/Entsperrmechanismus der herkömmlichen, in Fig. 1 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Betriebshub eines Sperrelementes des in Fig. 2 und 3 dargestellten herkömmlichen Sperrmechanismus und einem auf das Sperrelement ausgeübten Hydraulikdruck.
Fig. 6 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linien A-A in Fig. 6.
Fig. 8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung.
Fig. 9A und 9B sind Längsschnittansichten des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 6 bis 8 gezeigten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 9A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 9B zeigt einen entriegelten Zustand.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Betriebshub eines Sperrelementes des Sperrmechanismus der in Fig. 6 bis 9B dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung und einem auf das Sperrelement ausgeübten Hydraulikdruck.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Sperr/Entsperrmechanismus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12A und 12B sind Längsschnittansichten des Betriebs des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 11 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 12A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 12B zeigt einen entriegelten Zustand.
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betriebshub eines Sperrelements des Sperrmechanismus der in Fig. 11 bis 12B dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung und einem auf das Sperrelement ausgeübten Hydraulikdruck.
Fig. 14 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils des Sperr/Entsperrmechanismus der Ventilsteuerungseinrichtung gemäß Fig. 14.
Fig. 16A und 16B sind Längsschnittansichten des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 14 und 15 gezeigten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 16A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 16B zeigt einen entriegelten Zustand.
Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linien A-A in Fig. 17.
Fig. 19 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 17 und 18 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung.
Fig. 20A und 20B sind Längsschnittansichten des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 17 bis 19 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 20A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 20B zeigt einen entriegelten Zustand.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden erläutert.
Ausführungsform 1
Fig. 6 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linien A-A in Fig. 6. Fig. 8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung. Fig. 9A und 9B sind Längsschnittansichten des Betriebs des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 6 bis 8 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 9A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 9B zeigt einen entriegelten Zustand. Fig. 10 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betriebshub des Sperrelements des Sperrmechanismus der in Fig. 6 bis 9B dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung und einem auf den Sperrmechanismus ausgeübten Hydraulikdruck. Komponenten der Ausführungsform 1, die jenen der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten herkömmlichen Ventilsteuerungseinrichtung gleichen, werden durch dieselben Referenzziffern bezeichnet, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.
Die Ausführungsform 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel 6a des Rotors 6 mit dem Absperrventil 19 mit einem Ablasspfad 24 versehen ist. Der Ablasspfad 24 stellt eine Verbindung her zwischen der der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14, wie in Fig. 6 bis 9B dargestellt ist. Eine Öffnung des Ablasspfades 24 nahe der Entleerung des Ablasspfads 24 ist mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 mittels einer inneren Umfangswand der Aufnahmeöffnung 14 verbunden. Die Öffnung des Ablasspfads 24 ist an einer Position gebildet, in der die Öffnung durch die Umfangswand des Sperrstifts 15 in einem entriegelten Zustand blockiert sein kann und in der die Öffnung in einem verriegelten Zustand nicht blockiert sein kann. Darüber hinaus dient in der Ausführungsform 1 die Abführöffnung 17, die in der Aufnahmeöffnung 14 angeordnet ist, auch als Abführpfad, der eine Verbindung darstellt zwischen dem Ablasspfad 24 und der Umgebungsatmosphäre.
Bei der Ventilsteuerungseinrichtung, die mit dem Absperrventil 19 versehen ist, besitzt jeder Ölpfad unterschiedliche Parameter wie der im Ölpfad erzeugte Widerstand und die Länge des Ölpfads. Auf diese Weise wird ein Hydraulikdruck, der auf die Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite beim Anlassen des Motors wirkt, in Abfolge dem Ablasspfad 24 und dem Absperrventil 19 zugeführt. Eine Öffnungsfläche des Ablasspfads 24 wird gleich oder größer eingestellt als jene des ersten Zufuhrpfads 20 für Hydraulikdruck für das Entriegeln, der mit dem Absperrventil in Verbindung steht, des zweiten Zuführpfads 21 für Hydraulikdruck zum Entriegeln und des unterteilten Druckpfads 23 auf der Verzögerungsseite. Auf diese Weise kann der in dem Ablasspfad 24 erzeugte Widerstand so eingestellt werden, dass er gleich oder relativ geringer als jener der anderen Pfade ist. Darüber hinaus wird die Länge des Ablasspfads 24 eingestellt, dass sie gleich oder kürzer ist als jene des unterteilten Druckpfads 22, 23 für die Verzögerungsseite des Absperrventils 19. Auf diese Weise kann die direkte Zufuhr von Hydraulikdruck von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite zu dem Ablasspfad 24 gleichzeitig mit oder früher als die indirekte Zufuhr des Hydraulikdrucks von der Kammer 10 zu diesem Ablasspfad 24 mittels des Absperrventils 19 sein. Ein solcher Parameter wird in geeigneter Weise eingestellt und es ist folglich möglich, die Abfolge der Zufuhr des Hydraulikdrucks zum Ablasspfad zu regeln.
Um den Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite aufrecht zu erhalten, wird die Öffnungsfläche des Ablasspfads 24 so eingestellt, dass sie gleich oder kleiner ist als jene des zweiten Ölpfads 12. Der zweite Ölpfad 12 liefert einen Hydraulikdruck zur Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und führt den Hydraulikdruck von dieser ab. Darüber hinaus wird die Öffnungsfläche des Ablasspfads 24 so eingestellt, dass sie gleich oder größer ist als jene der in der Aufnahmeöffnung 14 gebildeten Abführöffnung 17. Auf diese Weise ist es möglich, den verbleibenden Druck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 unter Verwendung des von dem Ablasspfad 24 zugeführten Hydraulikdrucks zu erzeugen.
Eine Beziehung der Öffnungsflächen der Ölleitungen wird systematisch vorgesehen und unter Verwendung der folgenden Ungleichung erläutert: Die Öffnungsfläche des zweiten Ölpfads 12 definiert als der Zufuhrpfad für die Druckkammer ≧ jene des Ablasspfads 24 ≧ jene der Abführöffnung 17, die als Abführpfad dient ≧ jene des ersten unterteilten Druckpfads 22 für das Entriegeln oder des zweiten unterteilten Druckpfads 23 für das Entriegeln, der als Zufuhrpfad für Hydraulikdruck für das Entriegeln definiert ist.
Ein Entriegelungsvorgang wird im Folgenden erläutert. Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform 1 die Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen der Maschine erlaubt, als die Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite festgelegt. Wenn sich der zweite Rotor 6 an der am weitesten verzögerten Position in Bezug auf den ersten Rotor beim Anhalten des Motors befindet, rückt der Sperrstift 15 in die Eingriffsöffnung 18 aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 ein. Als Folge daraus verriegelt der Sperrstift 15 den ersten Rotor und den zweiten Rotor, um die freie Rotation desselben zu unterbinden.
Zunächst wird, wie in Fig. 9A dargestellt ist, beim Anlassen des Motors ein von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammender Hydraulikdruck hauptsächlich durch den zweiten Ölpfad 12 zur Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite zugeführt. Die Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite steht sowohl mit der hydraulischen Entsperrkammer 18a als auch dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 im verriegelten Zustand in Verbindung. Der Hydraulikdruck (im Folgenden als Hydraulikdruck der Verzögerungsseite bezeichnet) wird dem Ablasspfad 24 und Absperrventil 19 in Abfolge aufgrund des Unterschieds in Bezug auf den im Ölpfad erzeugten Widerstand und der Länge des Ölpfads wie oben beschrieben zugeführt. Ein Hydraulikfluid, das sich mit verbleibender Luft in der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und den Rohrleitungen auf seinem Weg dorthin vermischt, wirkt daher auf den Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 mittels des Ablasspfads 24. Auf diese Weise wird in dem Öl vermischte Luft von der Abführöffnung 17 zur Außenseite der Einrichtung mittels des Gegendruckabschnitts 14a abgeführt. Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform 1 die Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 kleiner als jene des Ablasspfads 24 eingestellt, um den in der Abführöffnung 17 erzeugten Widerstand zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 aufgrund des durch Luft freigesetzten Öls zu erzeugen. Der Restdruck wirkt auf einem hinteren Abschnitt des Sperrstifts 15 in der gleichen Richtung wie die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16.
Gleichzeitig wird der verzögerungsseitige Hydraulikdruck der Eingriffsöffnung 18 mittels des unterteilten Druckpfads 23 für die Verzögerungsseite, des Absperrventils 19, des ersten Zufuhrpfads 20 für Hydraulikdruck für das Entriegeln und des zweiten Zufuhrpfads 21 für Hydraulikdruck für das Entriegeln zugeführt. Ein entriegelnder Hydraulikdruck wird der hydraulischen Entsperrkammer 18a zugeführt, die zwischen der Innenwand der Eingriffsöffnung 18 und der Außenwand des Sperrstifts 15 gebildet ist. Der entriegelnde Hydraulikdruck wirkt auf das vordere Ende des Sperrstifts 15 gegen die Summe der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 und des verbleibenden Drucks, der im Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 erzeugt ist. Als Folge daraus wird der Sperrstift 15 in eine Richtung des Entsperrens der Sperrbeziehung (siehe A in Fig. 10) gedrückt.
Der Hydraulikdruck auf der Verzögerungsseite ist mit Pr bezeichnet, und der verbleibende Druck, der in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 erzeugt wird, wird mit P1 bezeichnet. Die Fläche an dem vorderseitigen, kreisförmigen Abschnitt des Sperrstifts 15 wird mit S bezeichnet, und die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wird mit F bezeichnet. Im Eingriffszustand des Sperrstifts mit der Eingriffsöffnung, d. h. in einem verriegelten Zustand, gilt die Ungleichung S(Pr - P1) < F.
Darüber hinaus wird der Restdruck P1 bestimmt durch den Widerstand R1, der im Ablasspfad 24 erzeugt wird, welcher die Verbindung herstellt zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und der Aufnahmeöffnung 14, und dem Widerstand R2, der erzeugt wird in der Abführöffnung 17, welche die Verbindung herstellt zwischen der Aufnahmeöffnung 14 und der Umgebung. Wenn z. B. der Widerstand R1 des Ablasspfads 24 und der Widerstand R2 der Abführöffnung 17 die Ungleichung R1 << R2 erfüllt, wird der Restdruck P1 erhöht, um den entriegelnden Druck auf der Verzögerungsseite zu erhöhen. In umgekehrter Weise wird, wenn der Widerstand R1 des Ablasspfads 24 und der Widerstand R2 der Abführöffnung 17 die Ungleichung R1 << R2 erfüllen, der Restdruck P1 klein, um den entriegelnden Hydraulikdruck auf der Verzögerungsseite zu vermindern. Hier bildet sich, wenn der Widerstand R1 des Ablasspfads 24 nicht gleich Null ist, die Ungleichung P1 < Pr heraus. Beim Verfahren des Anhebens des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite dreht sich die Ungleichung um, und lautet wie folgt:
S(Pr - P1) < F
Wenn der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite weiter erhöht wird, beginnt der Sperrstift 15 sich nach hinten zu bewegen (siehe B in Fig. 10). Der Restdruck im Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 wird schnell zur Außenseite des Gegendruckabschnitts 14a des Ablasspfads 24 und zur Abführöffnung 17 abgelassen, wenn sich der Sperrstift 15 aufgrund des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite zurückbewegt. Schließlich wird der Sperrstift 15 vollständig von der Eingriffsöffnung 18 ausgerückt, um den Entsperrvorgang zu beenden (siehe Punkt C in Fig. 10). Auf diese Weise ist es möglich, eine freie Drehung des ersten Rotors 1 und des zweiten Rotors zu erlauben. Darüber hinaus wird aufgrund des Entsperrvorganges, wie in Fig. 9B gezeigt ist, die Öffnung des Ablasspfads 24, die nahe zum Ablass ist, durch den äußeren Umfang des Sperrstifts 15 blockiert, der sich in der Aufnahmeöffnung 14 zurückbewegt. Auf diese Weise wird im entriegelten Zustand die Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 blockiert und demgemäß die Zufuhr an Hydraulikdruck, der von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stammt, abgeschnitten. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a zu verhindern. Ein Druck, der den entsperrten Zustand aufrecht erhält oder ein die Entriegelung aufrecht erhaltender Druck auf der Grundlage des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite muss eine angemessene Größe haben, um gegen die Vorspannkraft des Vorspannelementes 16 anzukommen. Auf diese Weise ist es möglich, den die Entriegelung aufrecht erhaltenden Druck auf einen kleineren Wert zu begrenzen als der entriegelnde Hydraulikdruck (siehe Punkt D in Fig. 10). Es ist möglich, den entriegelten Zustand bei dem geringen Hydraulikdruck sicherzustellen.
In dem Zustand, in dem der Sperrstift 15 nicht verriegelt, wird mit Bezugnahme auf jegliche Betriebsbedingungen ein OCV (Ölregelventil, nicht dargestellt) geregelt, um den von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammenden Hydraulikdruck auf die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite umzuschalten.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nur mit der entriegelnden Hydraulikkammer 18a mittels des unterteilten Druckpfads 22 für die vorauseilende Seite, dem ersten Zufuhrpfad 20 für Hydraulikdruck für das Entriegeln und dem zweiten Zufuhrpfad 21 für Hydraulikdruck für das Entriegeln in Verbindung. Im Gegensatz zu dem Aufbringen von Hydraulikdruck Pr auf die Verzögerungsseite, steht die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nicht in Verbindung mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14. Daher wirkt ein Hydraulikdruck (im Folgenden als Hydraulikdruck Pa der vorauseilenden Seiten bezeichnet), der auf die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite aufgebracht wird, nur auf das vordere Ende des Sperrstifts 15 in der hydraulischen Entsperrkammer 18a wie im Falle des Wirkens des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite. Beim Verfahren des Anhebens des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite wird der Druck Pa ein Hydraulikdruck (entriegelnder Hydraulikdruck), der angemessen ist, um gegen lediglich die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 anzukommen. Das bedeutet, wenn der Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite die Ungleichung SPa < F erfüllt, beginnt der Sperrstift 15 sich nach hinten zu bewegen. Der Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 wird schnell an die Außenseite vom Gegendruckabschnitt 14a durch den Ablasspfad 24 und die Abführöffnung 17 abgegeben, wenn sich der Sperrstift 15 aufgrund des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite zurückbewegt. Die Fläche, auf welche der entriegelnde Hydraulikdruck beim Aufbringen des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite wirkt, ist dieselbe wie die dem Druck ausgesetzte Fläche bei der Anwendung des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite. Daher ist es möglich, den Sperrstift 15 bei einem Hydraulikdruck kleiner als dem entriegelnden Hydraulikdruck auf der Grundlage des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite durch den Restdruck zu entriegeln. Somit zeigt das entriegelnde Hydraulikverhalten bei dem Aufbringen von Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite wie im Falle der herkömmlichen Vorrichtung keine Hysterese wie in Fig. 5 dargestellt ist. Schließlich wird der Sperrstift 15 vollständig von der Eingriffsöffnung 18 gelöst, um den Entriegelungsvorgang zu beenden. Auf diese Weise können sich der erste Rotor 1 und der zweite Rotor frei drehen. Darüber hinaus ist aufgrund des Entsperrvorganges, wie in Fig. 9B dargestellt ist, die Öffnung des Ablasspfads 24, die nahe zu dem Ablass ist, durch den äußeren Umfang des Sperrstifts 15 versperrt, der sich in der Aufnahmeöffnung 14 zurückbewegt. Auf diese Weise wird in dem entriegelten Zustand die Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 blockiert und demgemäß die Zufuhr von Hydraulikdruck, der von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stammt, abgeschnitten. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a zu verhindern. Ein Druck, der den entriegelten Zustand aufrecht erhält oder ein die Entriegelung aufrecht erhaltender Hydraulikdruck muss eine angemessene Größe besitzen, um gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 anzukommen. Auf diese Weise ist es möglich, den die Entriegelung aufrecht erhaltenden Hydraulikdruck auf einen Wert kleiner als den entriegelnden Hydraulikdruck zu begrenzen (siehe Punkt D in Fig. 10). Selbst wenn das Aufbringen von Hydraulikdruck auf die vorauseilende Seite dann wieder auf den Hydraulikdruck der Verzögerungsseite umgeschaltet wird, ist es möglich, den entriegelten Zustand bei einem geringen Hydraulikdruck sicherzustellen, wenn einmal der gesperrte Zustand entriegelt worden ist.
Ein Verriegelungsvorgang wird im Folgenden beschrieben.
Wenn der Motor angehalten wird, hält auch die Ölpumpe (nicht dargestellt) an. Das Öl in der Ventilsteuerungseinrichtung kommt daher in die Ölwanne (nicht dargestellt) hinunter. Der Hydraulikdruck in der Eingriffsöffnung 18 wird verringert und der Sperrstift 15 bewegt sich aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 nach vorne, um in die hydraulische Entsperrkammer 18a (siehe Punkt E in Fig. 10) einzurücken.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei der Ausführungsform 1 der Ablasspfad 24, der mit der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite in Verbindung steht, an dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14, die als eine Gegendruckkammer für das Sperrelement wirkt, angeordnet. Auf diese Weise kann der Hydraulikdruck, der auf den Gegendruckabschnitt 14a mittels des Ablasspfads 24 wirkt, den Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a erzeugen. Sowohl der Restdruck als auch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wirken auf den hinteren Abschnitt des Sperrstifts 15 in derselben Richtung. Andererseits wird der Hydraulikdruck Pr der Verzögerungsseite der hydraulischen Entsperrkammer 18a mittels des Absperrventils 19 usw. zugeführt und wirkt auf das vordere Ende des Sperrstifts 15. Wenn die verriegelnde Beziehung beim Aufbringen von Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite entriegelt wird, ist es notwendig, einen Hydraulikdruck zu erzeugen, der gegen die Summe des Restdrucks und der Vorspannkraft des Vorspannelements 16 wirkt. Der Entriegelungsvorgang wird daher verzögert. Es ist möglich, den Entriegelungsvorgang zu verzögern, bis der aufgebrachte Hydraulikdruck ein Maß erreicht, welches die Regelung der Ventilsteuerungseinheit erlaubt. Daher kann das zufällige Lösen der Sperrbeziehung verhindert werden, bevor ein Hydraulikdruck in angemessener Weise beim Anlassen des Motors ansteigt, und das Auftreten von Klopfgeräuschen kann sicher verhindert werden.
Bei der Ausführungsform 1 wird die Öffnung des Ablasspfads 24 nahe dem Ablass mit dem äußeren Umfang des Sperrstifts 15 in dem entriegelten Zustand versperrt. Die Öffnung des Ablasspfads 24 nahe dem Ablass wird im verriegelten Zustand von der Versperrung des Sperrstifts 15 befreit. Daher ist es möglich, den Restdruck, der auf den Sperrstift 15 in derselben Richtung wie die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wirkt, in dem Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 unter Verwendung des Hydraulikdrucks Pr der Verzögerungsseite beim Sperren zu erzeugen. Es wird kein Restdruck erzeugt aufgrund des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite oder des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite beim Entriegeln. Wenn auf diese Weise der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite im verriegelten Zustand wirkt, ist es möglich, eine Druckdifferenz zwischen dem entriegelnden hydraulischen Druck, der auf den Sperrstift 15 gegen die Summe des Restdrucks und der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wirkt, und dem die Entriegelung aufrecht erhaltenden Druck, der angemessen ist, um nur gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 zu wirken, zu erzeugen. Daher ist es möglich, das entriegelnde Hydraulikverhalten zu erhalten, das eine Hysterese zeigt und die Beziehung des Hydraulikdrucks oben wie in Fig. 10 dargestellt erfüllt. Weil das hydraulische Entriegelungsverhalten die Hysterese zeigt, ist es daher möglich, den Entriegelungsvorgang aufgrund des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite zu verzögern. Nachdem der Entriegelungsvorgang abgeschlossen ist, ist es möglich, den entriegelnden hydraulischen Druck bei einem geringen Hydraulikdruck zu halten. Es ist möglich, einen relativen Drehzustand des ersten Rotors und des zweiten Rotors jederzeit unter Betriebsbedingungen ohne einen Verlust von Regeleigenschaften der Ventilsteuerungseinrichtung aufrecht zu erhalten.
Um bei der Ausführungsform 1 eine Druckdifferenz zwischen dem entriegelnden hydraulischen Druck und dem die Entriegelung aufrecht erhaltenden hydraulischen Druck zu erzeugen und die entriegelnden Hydraulikeigenschaften mit einer Hysterese herzustellen, kann eine Drossel zum teilweisen Verengen der Öffnungsfläche der Ölpfade gebildet sein. Weiterhin können die Drosseln im Hinblick auf die in den Ölpfaden erzeugte Widerstandsverteilung eingestellt werden. Da eine Widerstandsdifferenz zwischen mit Drosseln ausgestatteten Ölpfaden und Ölpfaden ohne Drosseln erzeugt wird, ist es in diesem Fall möglich, die Abfolge der Zufuhr des Hydraulikdrucks zu den mit Drosseln ausgestatteten Ölpfaden zu verzögern. Auf diese Weise ist es möglich, die Drosseln in den Ölpfaden in angemessener Weise einzustellen, um den entriegelnden Hydraulikdruck in Richtung auf den Ablasspfad 24 zu richten mit Vorrang über jenen in Richtung auf die hydraulische Entsperrkammer 18a. Alternativ kann die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 eingestellt werden, um eine Druckdifferenz zwischen dem entriegelnden hydraulischen Druck und dem die Entriegelung aufrecht erhaltenden hydraulischen Druck zu erzeugen und das hydraulische Entsperrverhalten unter Ausbildung der Hysterese zu erzeugen.
Bei der Ausführungsform 1 ist der Ablasspfad 24 so angeordnet, dass er zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14, die als eine Gegendruckkammer für den Sperrstift 15 wirkt, eine Verbindung herstellt. Alternativ kann ein Ablasspfad angeordnet werden, um eine Verbindung herzustellen zwischen Ölpfaden, welche die Zufuhr des Hydraulikdrucks von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite erlauben, und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14. Die Ölpfade umfassen den unterteilten Druckpfad 23 für die Verzögerungsseite, der in Verbindung steht mit dem Absperrventil 19, dem ersten Zufuhrpfad 20 für Hydraulikdruck für das Entriegeln oder den zweiten Zufuhrpfad 21 für Hydraulikdruck für das entriegeln.
Bei der Ausführungsform 1 wird, wenn der zweite Rotor 6 in der am weitesten verzögerten Position in Bezug auf den ersten Rotor 1 beim Anhalten des Rotors angeordnet ist, der Sperrstift 15 eingestellt, um in die Eingriffsöffnung 18 aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 einzurücken, um die freie Drehung des ersten und zweiten Rotors zu beschränken. Alternativ kann der Sperrstift 15 eingestellt werden, um in die Eingriffsöffnung 18 einzurücken, die an einer anderen als der am weitesten verzögerten Position gebildet ist. Wenn die Eingriffsöffnung 18 in der am weitesten vorauseilenden Position gebildet ist, kann der Ablasspfad angeordnet sein, um eine Verbindung herzustellen zwischen der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14. Alternativ kann der Ablasspfad angeordnet sein, um eine Verbindung herzustellen zwischen Ölpfaden, welche die Zufuhr von Hydraulikdruck von der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 erlauben. Die Ölpfade umfassen den unterteilten Druckpfad 22 auf der vorauseilenden Seite, der mit dem Absperrventil 19 in Verbindung steht, den ersten Zufuhrpfad 20 für Hydraulikdruck für das Entriegeln oder den zweiten Zufuhrpfad 21 für Hydraulikdruck für das Entriegeln.
Bei der Ausführungsform 1 ist ein einzelner Ablasspfad 24 angeordnet, der eine Verbindung herstellt zwischen der Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14, die mit der Auslassöffnung 17 ausgestattet ist. Alternativ kann zumindest ein Ablasspfad angeordnet sein, um eine Verbindung herzustellen zwischen irgendeiner der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite, der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite, dem unterteilten Druckpfad 22 oder 23 der vorauseilenden Seite oder der Verzögerungsseite, die beide mit dem Absperrventil 19 in Verbindung stehen, dem ersten oder zweiten Zufuhrpfad 20 oder 21 für Hydraulikdruck zum Entriegeln sowie der Umgebung. In diesem Fall ist es möglich, die Sperrbeziehung zu lösen, nachdem der aufgebrachte Hydraulikdruck ein Maß erreicht, um die Regelung der Ventilsteuerungseinrichtung zu erlauben, da Luft oder mit Luft vermischtes Öl, das bei der ersten Bewegung des Entriegelungsverfahrens beim Anlassen des Motors verwendet wird, sicher nach außen abgeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform 1 dient die Abführöffnung 17 als ein Abführpfad. Alternativ kann ein unterschiedlicher Abführpfad, der eine Verbindung darstellt zwischen dem Ablasspfad 24 und der Umgebung, an der Aufnahmeöffnung 14 angeordnet sein. Wie im Falle der Abführöffnung 17, ist eine Öffnungsfläche des Abführpfads kleiner als jene des Ablasspfads 24 oder es kann eine Drossel zum Verengen der Öffnungsfläche des Abführpfads darin gebildet sein. Auf diese Weise wird der Widerstand des Abführpfads erhöht im Vergleich zum Ablasspfad 24, um einen Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 zu erzeugen. Es ist möglich, den Entriegelungsvorgang zu verzögern und das Auftreten von Klopfgeräusch zu verhindern.
Bei der Ausführungsform 1 wird die Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, als die Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite festgelegt. Alternativ kann die Hydraulikkammer, die den Eintritt von Hydraulikdruck beim Anlassen des Motors erlaubt, als Hydraulikkammer 9 der vorauseilenden Seite festgelegt werden. In diesem Falle können die ersten und zweiten Rotoren in einer anderen Position als der am weitesten verzögerten Position einschließlich der am weitesten vorauseilenden Position oder einer Mittelposition, die zwischen der am weitesten verzögerten Position und der am weitesten vorauseilenden Position definiert ist, z. B. verriegelt werden.
Ausführungsform 2
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Sperr/Entsperrmechanismus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 12A und 12B sind Längsschnittansichten des Betriebs des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 11 gezeigten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 12A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 12B zeigt einen entriegelten Zustand. Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Betriebshub eines Sperrelementes des Sperrmechanismus der Ventilsteuerungseinrichtung, die in Fig. 11 bis 12B dargestellt ist, und einem Hydraulikdruck, der auf das Sperrelement wirkt. Komponenten der Ausführungsform 2 gemeinsam zu jenen der herkömmlichen Ventilsteuerungseinrichtung, die in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigt ist, oder jene der Ausführungsform 1 werden durch dieselben Referenzziffern bezeichnet, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird.
Die Ausführungsform 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrstift 25, der als ein mit Abschnitten versehener Stift definiert ist, eingesetzt wird, wohingegen in der Ausführungsform 1 der gerade geformte Sperrstift 15 als das Sperrelement mit einem konstanten Durchmesser und einer verbesserten Möglichkeit zur Fertigung im Vergleich zu dem mit einem Abschnitt versehenen Stift eingesetzt wird. Der Sperrstift 25 weist einen Abschnitt 25a mit kleinerem Durchmesser auf, der an einem vorderen Ende desselben angeordnet ist, und einen Abschnitt 25b mit größerem Durchmesser mit einem Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Abschnittes 25a mit kleinerem Durchmesser. Daher besitzt bei der Ausführungsform 2 die Eingriffsöffnung 18 einen Innendurchmesser entsprechend dem Außendurchmesser des Abschnittes 25a mit kleinerem Durchmesser. Die Aufnahmeöffnung 14 besitzt einen Innendurchmesser entsprechend dem Außendurchmesser des Abschnitts 25b mit größerem Durchmesser. Eine erste hydraulische Entsperrkammer 26 ist zwischen einer Außenwand des Abschnittes 25a mit kleinerem Durchmesser des Sperrstifts 25 und einer Innenwand der Eingriffsöffnung 18 gebildet.
Hierbei ist, wie in Fig. 12A und 12B gezeigt ist, eine Fläche, auf welche der hydraulische Druck zum Entriegeln in der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 ausgeübt wird (im Folgenden bezeichnet als Fläche, auf die der entriegelnde hydraulische Druck wirkt), des Abschnitts 25a mit kleinerem Durchmesser des Sperrstifts 25 als S1 definiert. Eine Fläche, auf welche der Gegendruck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 wirkt (im Folgenden bezeichnet als Fläche, auf die der Gegendruck wirkt), des hinteren Abschnitts des Sperrstifts 25 wird als S2 definiert. Die Ungleichung S1 < S2 gilt jederzeit.
Ein Entsperrvorgang wird im Folgenden erläutert.
Zunächst wird beim Anlassen des Motors, wie in Fig. 12A dargestellt ist, der von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammende Hydraulikdruck hauptsächlich durch den zweiten Ölpfad 12 zur Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite geliefert. Die Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite steht in Verbindung mit der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 in dem verriegelten Zustand. Der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite wird dem Gegendruckabschnitt 14a und dann dem Absperrventil 19 in der Aufnahmeöffnung 14 mittels des Ablasspfads 24 zugeführt. Bei der Ausführungsform 2 ist, weil die Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 schmäler als jene des Ablasspfads 24 ist, der in der Abführöffnung 17 erzeugte Widerstand höher als im Fall der Ausführungsform 1. Ein hydraulisches Fluid, das sich mit der verbleibenden Luft in der Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite und den Rohrleitungen auf dem Weg zu dieser vermischt, wirkt daher auf den Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 mit Hilfe des Ablasspfads 24. Auf diese Weise wird in dem Öl vermischte Luft von der Abführöffnung 17 zur Außenseite der Einrichtung mit Hilfe des Gegendruckabschnitts 14a abgeführt. Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform 2 wie im Falle der Ausführungsform 1 die Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 kleiner festgelegt als jene des Ablasspfads 24, um den in der Abführöffnung 17 erzeugten Widerstand zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 aufgrund von luftbefreitem Öl zu erzeugen. Der Restdruck wirkt auf einen hinteren Abschnitt des Sperrstifts 25 in derselben Richtung wie die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16.
Gleichzeitig wird der Hydraulikdruck Pr der Verzögerungsseite zu der hydraulischen Entsperrkammer 26 mit Hilfe des geteilten Druckpfads 23 für die Verzögerungsseite, des Absperrventils 19, des ersten Zufuhrpfads 20 für den Hydraulikdruck zum Entsperren und des zweiten Zufuhrpfads 21 für den Hydraulikdruck zum Entsperren zugeführt. Ein entriegelnder hydraulischer Druck, der der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 zugeführt wird, wirkt auf das vordere Ende des Sperrstifts 25 gegen die Summe aus Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 und dem Restdruck, der in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 erzeugt wird. Folglich wird der Sperrstift 25 in eine Richtung gedrückt, in der die Sperrbeziehung entriegelt wird (siehe A in Fig. 13).
In diesem Zusammenhang wird der Restdruck, der in dem Gegendruckabschnitt 14a erzeugt wird, mit P1 und die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 mit F bezeichnet. Wenn die folgende Ungleichung
S1Pr - S2P1 < F
gilt, ist die gesperrte Beziehung nicht gelöst, um den verriegelten Zustand aufrecht zu erhalten. Da die Ungleichung S1 < S2 jederzeit erfüllt ist, ist die linke Seite der obigen Ungleichung Null oder weniger, wenn Pr nahezu gleich P1 ist. Selbst wenn daher der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite weiter auf einen maximalen Hydraulikdruck in dem Motor oder auf den wie in Fig. 13 dargestellten Hydraulikdruck für das Entspannungsventil angehoben wird, ist es unmöglich, die Sperrbeziehung aufgrund des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite zu lösen.
Nachfolgend wird in dem verriegelten Zustand mit Bezugnahme auf jegliche Betriebsbedingungen ein OCV (Ölregelventil, nicht dargestellt) geregelt, um den von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammenden hydraulischen Druck auf die Hydraulikkammer 9 der vorauseilenden Seite umzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt steht die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nur mit der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 mittels des unterteilten Druckpfads 22 der vorauseilenden Seite, des Absperrventils 19 und der ersten und zweiten Zufuhrpfade 20 und 21 für Hydraulikdruck für das Entriegeln wie in Fig. 12B dargestellt in Verbindung. Im Gegensatz zu dem Aufbringen von Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite, steht die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nicht in Verbindung mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14. Daher übt der Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite nur einen Druck auf das vordere Ende des Sperrstifts 25 in der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 aus. In dem Verfahren des Anhebens des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite wird der Druck Pa ein hydraulischer Druck (entriegelnder hydraulischer Druck) gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16. Dies bedeutet, dass der Sperrstift 25 sich nach hinten zu bewegen beginnt, wenn der hydraulische Druck Pa auf der vorauseilenden Seite die Ungleichung
S1Pa < F
erfüllt. Das verbleibende Öl in dem Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 wird schnell zur Außenseite des Gegendruckabschnittes 14a durch den Ablasspfad 24 und die Abführöffnung 17 abgeführt, wenn sich der Sperrstift 25 aufgrund des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite zurückbewegt. Daher ist es möglich, den Sperrstift 25 bei einem hydraulischen Druck kleiner als dem entriegelnden hydraulischen Druck basierend auf dem hydraulischen Druck Pr der Verzögerungsseite durch den Restdruck zu lösen. Somit zeigen die entriegelnden hydraulischen Eigenschaften bei der Anwendung von hydraulischem Druck Pa auf der vorauseilenden Seite wie im Falle der herkömmlichen Lösung keine Hysterese, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Schließlich wird der Sperrstift 25 vollständig von der Eingriffsöffnung 18 ausgerückt, um das Entsperrverfahren zu beenden. Auf diese Weise ist es möglich, eine freie Rotation des ersten Rotors 1 und des zweiten Rotors zu erlauben.
Darüber hinaus ist, wie in Fig. 12B dargestellt ist, aufgrund des Entsperrvorganges die Öffnung des Ablasspfads 24 nahe der Abführöffnung durch den äußeren Umfang des Abschnitts 25b mit größerem Durchmesser des Sperrstifts 25 blockiert, der sich in der Aufnahmeöffnung 14 zurückbewegt. Auf diese Weise ist in dem entriegelten Zustand die Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verbindungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 blockiert, und demgemäß die Zufuhr von Hydraulikdruck, der von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stammt, zu dem Gegendruckabschnitt 14a abgeschnitten. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a erzeugt wird. Der die Entriegelung aufrecht erhaltende hydraulische Druck besitzt eine angemessene Größe, um ausschließlich gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 zu wirken. Auf diese Weise ist es möglich, den die Entriegelung aufrecht erhaltenden Druck auf einen Wert kleiner als den entriegelnden hydraulischen Druck zu begrenzen. Selbst wenn die Anwendung von hydraulischem Druck auf der vorauseilenden Seite dann wieder zu jener des hydraulischen Drucks auf der Verzögerungsseite umgeschaltet wird, ist es möglich, den gesperrten Zustand bei geringem hydraulischem Druck sicherzustellen, wenn einmal die Sperrbeziehung gelöst worden ist.
Ein Sperrvorgang wird im Folgenden erläutert.
Wenn der Motor angehalten wird, hält auch die Ölpumpe (nicht dargestellt) an. Das Öl in der Ventilsteuerungseinrichtung kann daher in die Ölwanne (nicht dargestellt) hinunterfließen. Der hydraulische Druck in der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 wird verringert und der Sperrstift 25 bewegt sich nach vorne aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16, um in die Eingriffsöffnung 18 (siehe Punkt E in Fig. 13) einzurücken. Zu diesem Zeitpunkt ist der Sperrvorgang abgeschlossen.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Ausführungsform 2 der mit Abschnitten versehene Stift, der als Sperrstift 25 bezeichnet ist, eingesetzt und der Ablasspfad 24, der eine Verbindung herstellt zwischen dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 und der Hydraulikkammer 10 der Verzögerungsseite wird im Gegensatz zur Ausführungsform 1 angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, im Wesentlichen das Lösen der Sperrbeziehung beim Aufbringen des Hydraulikdrucks Pr auf der Verzögerungsseite zu verhindern. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Sperrbeziehung zufällig löst, bevor ein hydraulischer Druck in angemessener Weise beim Anlassen des Motors ansteigt, um das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern. Wenn der hydraulische Druck auf der vorauseilenden Seite von dem hydraulischen Druck Pr auf der Verzögerungsseite umgeschaltet wird, nachdem der hydraulische Druck ein Maß erreicht, um die Regelung der Ventilsteuerungseinrichtung zu erlauben, ist es möglich, die Sperrbeziehung aufgrund des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite erstmalig zu lösen.
Bei der Ausführungsform 2 ist die Fläche S2, auf die die Gegenkraft wirkt, größer als die Fläche S1, auf die der entriegelnde hydraulische Druck wirkt. Selbst wenn der Restdruck auf einen geringen Wert beschränkt wird, ist es unmöglich, die Sperrbeziehung aufgrund des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite zu lösen. Die Vorspannkraft der Ventilsteuerungseinrichtung und die Widerstandsverteilung, die in Ölpfaden erzeugt wird, kann daher unterschiedlich zur Ausführungsform 1 eingestellt werden. Da der die Entriegelung aufrecht erhaltende hydraulische Druck kleiner als der entriegelnde hydraulische Druck eingestellt werden kann, z. B. wie für die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16, kann die Ausführungsform 2 kleiner als die Ausführungsform 1 eingestellt werden. Darüber hinaus erlaubt die vergrößerte Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 oder des Abführpfads (nicht dargestellt) die Regelung des Gegendruckabschnitts 14a zum atmosphärischen Druck, um das Freisetzen von Luft zu erleichtern. Folglich ist es möglich, das leichte Einsetzen des Sperrstifts 25 in die Eingriffsöffnung 18 beim Anhalten des Motors zu verbessern. Darüber hinaus kann die verkleinerte Öffnungsfläche des Ablasspfads 24 zur Verringerung des Restdrucks führen, der in dem Gegendruckabschnitt 14a erzeugt wird und sie kann die Menge an Öl beschränken, die zur Außenseite der Vorrichtung abgegeben wird.
Bei der Ausführungsform 2 ist die Fläche S1, auf die der entriegelnde hydraulische Druck wirkt, unterschiedlich zur Fläche S2, auf die der Gegendruck wirkt. Daher kann die Einstellung des Verhältnisses der Fläche S1, auf die der entriegelnde hydraulische Druck wirkt, und der Fläche S2, auf die der Gegendruck wirkt, als eine Wahl zum Einstellen der hydraulischen Entsperreigenschaften mit einer benötigten Hysterese zusätzlich zum Einstellen der Widerstandsverteilung, die in den Ölpfaden erzeugt wird, oder der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 definiert ist.
Ausführungsform 3
Fig. 14 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 14 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung. Fig. 16A und 16B sind Längsschnittansichten des Betriebs des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 14 und 15 gezeigten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 16A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 16B zeigt einen entriegelten Zustand. Komponenten der Ausführungsform 3, die gemeinsam zu jenen der in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigten herkömmlichen Ventilsteuerungseinrichtung oder jener nach Ausführungsform 1 sind, werden durch dieselben Referenzziffern bezeichnet, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird.
Bei der Ausführungsform 3 ist ein dritter Zufuhrpfad 28 für Hydraulikdruck für das Entriegeln an dem Flügel 6a des Rotors 6 angeordnet und ein zweiter Zufuhrpfad 29 für Hydraulikdruck für das Entriegeln an dem Kettenrad 2 angeordnet anstelle des in der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 verwendeten Absperrventils 19. Der dritte Zufuhrpfad 28 für Hydraulikdruck für das Entriegeln stellt eine Verbindung her zwischen einer zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27, die zwischen dem vorderen Ende des Abschnitts 25b mit größerem Durchmesser des Sperrstifts 25 und der Innenwand der Aufnahmeöffnung 14 gebildet ist, und der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite. Der zweite Zufuhrpfad 29 für Hydraulikdruck für das Entriegeln stellt eine Verbindung her zwischen der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 und der Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite.
Das Entriegelungsverfahren wird im Folgenden erläutert.
Zunächst wird, wie in Fig. 16A dargestellt ist, bei Anlassen des Motors ein von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammender Hydraulikdruck hauptsächlich durch den zweiten Ölpfad 12 zur Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite geführt. Die Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stellt eine Verbindung zu der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 im verriegelten Zustand her. Der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite wird durch den Ablasspfad 24 dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 zugeführt. Bei der Ausführungsform 3 ist die Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 schmäler als jene des Ablasspfads 24 wie im Falle der Ausführungsform 1. Ein Hydraulikfluid, das sich mit verbleibender Luft in der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und in Rohrleitungen auf seinem Weg zu dieser vermischt, wirkt daher auf den Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 mittels des Ablasspfads 24. Auf diese Weise wird die in dem Öl gemischte Luft von der Abführöffnung 17 zur Außenseite der Vorrichtung mit Hilfe des Gegendruckabschnitts 14a abgeführt. Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform 3 wie im Falle der Ausführungsform 1 die Öffnungsfläche der Abführöffnung 17 kleiner als jene des Ablasspfads 24 eingestellt, um den in der Abführöffnung 17 erzeugten Widerstand zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen Restdruck im Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 aufgrund von von Luft befreitem Öl zu erzeugen. Der Restdruck wirkt auf den hinteren Abschnitt des Sperrstifts 25 in derselben Richtung wie die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16.
Gleichzeitig wird der hydraulische Druck Pr auf der Verzögerungsseite der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 mittels des dritten Zufuhrpfads 28 für Hydraulikdruck für das Entriegeln zugeführt. Hierbei ist die Fläche des Sperrstifts 25, die dem entriegelnden hydraulischen Druck ausgesetzt ist, in der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 als (S2 - S1) definiert. Der in dem Gegendruckabschnitt 14a erzeugte Restdruck wird mit P1 bezeichnet und die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wird mit F bezeichnet. Wenn die folgende Ungleichung (S2 - S1)Pr - S2P1 < F erfüllt ist, wird die Sperrbeziehung nicht entriegelt. Da die Ungleichung
S1 < S2
jederzeit erfüllt ist, ist die linke Seite der obigen Ungleichung Null oder weniger, wenn Pr nahezu gleich P1 ist. Daher ist es unmöglich, die verriegelte Beziehung zu lösen, selbst wenn der Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite weiter zu dem maximalen Hydraulikdruck im Motor oder dem Hydraulikdruck des Entspannungsventils angehoben wird.
Nachfolgend wird im verriegelten Zustand mit Bezugnahme auf jegliche Betriebsbedingungen ein OCV (Ölregelventil, nicht dargestellt) geregelt, um den von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammenden Hydraulikdruck zur Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite zu schalten. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nur mit der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 mittels des vierten Zufuhrpfads 29 für Hydraulikdruck zum Entriegeln in Verbindung. Im Unterschied zur Beaufschlagung mit Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite steht die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nicht mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 in Verbindung. Daher wirkt der Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite nur auf das vordere Ende (dem Druck ausgesetzte Fläche S1) des Sperrstifts 25 in der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26. Bei dem Verfahren des Anhebens des Hydraulikdrucks Pa auf der vorauseilenden Seite wird der Druck Pa ein hydraulischer Druck (entriegelnder hydraulischer Druck), der angemessen ist, um gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 zu wirken. Dies bedeutet, dass der Sperrstift 25 sich nach hinten zu bewegen beginnt, wenn der Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite die Ungleichung
S1Pa < F
erfüllt. Das verbleibende Öl in Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 wird schnell zur Außenseite des Gegendruckabschnitts 14a durch den Ablasspfad 24 und die Abführöffnung 17 abgeführt, wenn sich der Sperrstift 25 aufgrund des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite zurückbewegt. Daher ist es möglich, den Sperrstift 25 bei einem kleineren hydraulischen Druck zu lösen als der hydraulische Druck zum Lösen auf der Grundlage des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite mittels des Restdrucks beträgt. Daher zeigt das hydraulische Löseverhalten beim Aufbringen von Hydraulikdruck Pa auf der vorauseilenden Seite wie auch im Falle der herkömmlichen Lösung keine Hysterese, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Schließlich wird der Sperrstift 25 vollständig von der Eingriffsöffnung 1 ausgerückt, um den Entsperrvorgang abzuschließen. Auf diese Weise ist es möglich, eine freie Drehung des ersten Rotors und zweiten Rotors zu erlauben.
Darüber hinaus ist während des Entsperrvorganges, wie in Fig. 16B dargestellt ist, die Öffnung des Ablasspfads 24 nahe zur Abführöffnung durch den äußeren Umfang des Abschnitts 25b mit größerem Durchmesser des Sperrstifts 25, der sich in der Aufnahmeöffnung 14 zurückbewegt, blockiert. Auf diese Weise ist in dem entriegelten Zustand die Verbindung zwischen der Hydraulikkammer auf der Verzögerungsseite 10 und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 gesperrt und die Zufuhr von Hydraulikdruck, der von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stammt, zum Gegendruckabschnitt 14a ist daher unterbrochen. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von Restdruck im Gegendruckabschnitt 14a zu verhindern. Der die Entriegelung aufrecht erhaltende hydraulische Druck besitzt eine angemessene Größe, um nur gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 zu wirken. Auf diese Weise ist es möglich, den die Entriegelung aufrecht erhaltenden Druck auf einen kleineren Wert zu beschränken als den entriegelnden hydraulischen Druck. Selbst wenn das Anwenden von hydraulischem Druck auf der vorauseilenden Seite dann wieder auf hydraulischen Druck auf der Verzögerungsseite umgeschaltet wird, ist es möglich, den verriegelten Zustand bei einem geringen hydraulischen Druck sicherzustellen, wenn die gesperrte Beziehung einmal entriegelt worden ist.
Ein Verriegelungsvorgang wird im Folgenden erläutert.
Wenn der Motor angehalten wird, wird auch die Ölpumpe (nicht dargestellt) angehalten. Das Öl in der Ventilsteuerungseinrichtung fließt daher in die Ölwanne (nicht dargestellt) hinunter. Der hydraulische Druck in der ersten hydraulischen Entsperrkammer 26 und der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 wird verringert und der Sperrstift 25 bewegt sich aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 nach vorne, um in die Eingriffsöffnung 18 einzurücken. Zu diesem Zeitpunkt ist der Sperrvorgang abgeschlossen.
Bei der Ausführungsform 3 wird wie im Falle der Ausführungsform 2 der mit Abschnitten versehene Stift als Sperrelement eingesetzt und der Ablasspfad 24, der eine Verbindung herstellt zwischen dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 und der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite, wird vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, beträchtlich das Lösen der Sperrbeziehung beim Aufbringen von Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite zu verhindern. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Sperrbeziehung zufällig löst, bevor der Hydraulikdruck in angemessener Weise beim Anlassen des Motors usw. angestiegen ist, um das Auftreten von Klopfgeräusch zu verhindern. Wenn der Hydraulikdruck auf der vorauseilenden Seite vom Hydraulikdruck Pr auf der Verzögerungsseite umgeschaltet worden ist, nachdem der Hydraulikdruck ein Maß erreicht hat, um die Regelung der Ventilsteuerungseinrichtung zu erlauben, ist es zum ersten Mal möglich, die Sperrbeziehung zu lösen aufgrund des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite.
Bei der Ausführungsform 3 wird der dritte Zufuhrpfad 28 für hydraulischen Druck zum Entriegeln, der eine Verbindung herstellt zwischen der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 und der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite, angeordnet. Dies ist im Gegensatz zu der Ausführungsform 2. Auf diese Weise ist es möglich, den entriegelten Zustand aufgrund des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite sicherzustellen, selbst wenn der hydraulische Druck Pr auf der Verzögerungsseite in dem entsperrten Zustand wirkt.
Ausführungsform 4
Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht des inneren Aufbaus einer Ventilsteuerungseinrichtung als Ausführungsform 4 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 18 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linien A-A in Fig. 17. Fig. 19 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 17 und 18 gezeigten Ventilsteuerungseinrichtung. Fig. 20A und 20B sind Längsschnittansichten des Betriebs des Sperr/Entsperrmechanismus der in Fig. 17 bis 19 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung, Fig. 20A zeigt einen verriegelten Zustand und Fig. 20B zeigt einen entriegelten Zustand. Komponenten der Ausführungsform 4 gemeinsam zu jenen der herkömmlichen, in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ventilsteuerungseinrichtung oder jenen der Ausführungsform 1 werden durch dieselben Referenzziffern bezeichnet, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.
Bei der Ausführungsform 1 bis zur Ausführungsform 3 ist die Eingriffsöffnung an dem ersten Rotor angeordnet und das Sperrelement am zweiten Rotor angeordnet. Die Ausführungsform 4 hingegen ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement am ersten Rotor angeordnet ist und die Eingriffsöffnung am zweiten Rotor angeordnet ist. Darüber hinaus wird bei der Ausführungsform 1 bis zur Ausführungsform 3 das Sperrelement in einer axialen Richtung der Vorrichtung verschoben. Die Ausführungsform 4 hingegen ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement in einer radialen Richtung der Vorrichtung verschoben wird.
Bei der Ausführungsform 4 ist die Eingriffsöffnung 18 von der äußeren Umfangsfläche eines Ansatzabschnittes 6b des Rotors 6 in der radialen Richtung der Vorrichtung gebildet. Die Aufnahmeöffnung 14 wird in einem der Schuhe 3a des Gehäuses 3 gebildet, wobei die Aufnahmeöffnung 14 der äußeren Umfangsfläche des Ansatzabschnittes 6b zugewandt ist, die mit der Eingriffsöffnung 18 in der radialen Richtung der Vorrichtung ausgestattet ist. Die Aufnahmeöffnung 14 nimmt den Sperrstift 25 auf und erlaubt eine Verschiebebewegung in der radialen Richtung. Ein Anschlag 30 wird im am weitesten außen liegenden Abschnitt der Aufnahmeöffnung 14 eingepresst und verhindert, dass der Sperrstift 25 und die Ventilsteuerungseinrichtung, die zwischen dem Sperrstift 25 und dem Anschlag 30 angeordnet ist, aus der Aufnahmeöffnung 14 herausspringen. 10634 00070 552 001000280000000200012000285911052300040 0002010162553 00004 10515Der Anschlag 30 ist mit einem Stift 31 befestigt. Die Abführöffnung 17 ist an einem mittigen Bereich des Anschlags 30 gebildet.
Das Absperrventil 19 ist in der Nähe der Aufnahmeöffnung 14 in dem Schuh 3a oben angeordnet. Das Absperrventil 19 steht in Verbindung sowohl mit der hydraulischen Kammer 9 für die vorauseilende Seite durch den unterteilten Druckpfad 22 für die vorauseilende Seite als auch mit der hydraulischen Kammer 10 für die Verzögerungsseite in Verbindung durch den unterteilten Druckpfad 23 für die Verzögerungsseite. Der Ablasspfad 24 in der Ausführungsform 4 ist von dem unterteilten Druckpfad 23 für die Verzögerungsseite abgezweigt und stellt eine Verbindung her zwischen der hydraulischen Kammer 10 für die Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14. Darüber hinaus ist der Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 der Ausführungsform 4 ein Raum, der zwischen dem Sperrstift 25 und dem Anschlag 30 begrenzt ist. Der dritte Zufuhrpfad 28 für hydraulischen Druck zum Entriegeln ist zwischen dem Absperrventil 19 und der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 angeordnet.
Im Folgenden wird ein Entsperrvorgang erläutert.
Zunächst wird beim Anlassen des Motors, wie in Fig. 20A dargestellt ist, der von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammende hydraulische Druck hauptsächlich durch den zweiten Ölpfad 12 zur hydraulischen Kammer 10 für die Verzögerungsseite zugeführt. Die hydraulische Kammer 10 für die Verzögerungsseite steht in Verbindung mit der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 mittels des unterteilten Druckpfads 23 für die Verzögerungsseite, des Absperrventils 19 und des dritten Zufuhrpfades 28 für hydraulischen Druck zum Entriegeln. Die Kammer 10 steht in Verbindung mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 mittels des unterteilten Druckpfads 23 für die Verzögerungsseite und des Ablasspfads 24. Ein hydraulisches Fluid, das sich mit der verbleibenden Luft in der hydraulischen Kammer 10 für die Verzögerungsseite und in den Rohrleitungen auf seinem Weg zu dieser vermischt, wirkt daher mit seinem Druck auf den Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 und die zweite hydraulische Entsperrkammer 27 mittels des Ablasspfads 24, wenn der hydraulische Druck auf die Kammer 10 wirkt. Auf diese Weise wird in dem Öl vermischte Luft von der Abführöffnung 17 zur Außenseite der Vorrichtung mit Hilfe des Gegendruckabschnitts 14a abgeführt. Darüber hinaus ist es möglich, einen Restdruck in dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 zu erzeugen aufgrund von Öl, das von Luft befreit ist, und dem Gegendruckabschnitt 14a zugeführt ist. Der Restdruck P1 wirkt auf den hinteren Abschnitt (dem Druck ausgesetzte Fläche S2) des Sperrstifts 25, um den Sperrstift 25 nach vorne zu bewegen. Andererseits wirkt der hydraulische Druck Pr auf der Verzögerungsseite, der auf die zweite hydraulische Entsperrkammer 27 wirkt, auf einen Schulterabschnitt (dem Druck ausgesetzte Fläche S2 - S1) des Sperrstifts 25, um den Sperrstift 25 zurückzubewegen.
Die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 wird mit F bezeichnet. Wenn die folgende Ungleichung
(S2 - S1)Pr - S2P1 < F
erfüllt ist, ist die Sperrbeziehung nicht gelöst, um den verriegelten Zustand aufrecht zu erhalten. Da die Ungleichung S1 < S2 zu jedem Zeitpunkt erfüllt ist, ist die linke Seite der obigen Ungleichung Null oder geringer, wenn Pr nahezu gleich P1 ist. Selbst wenn der hydraulische Druck Pr auf der Verzögerungsseite weiter auf einen maximalen hydraulischen Druck im Motor oder den hydraulischen Druck im Überlastventil ansteigt, ist es unmöglich, die Sperrbeziehung aufgrund des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite zu lösen. Auf diese Weise kann Luft oder mit Luft vermischtes Öl mit der Möglichkeit, bei der ersten Bewegung des Entsperrvorganges beim Anlassen des Motors verwendet zu werden, sicher zur Außenseite abgeführt werden. Daher ist es möglich, das Auftreten von Kopfgeräusch zuverlässig zu verhindern, wenn die Sperrbeziehung bei geringem hydraulischem Druck gelöst wird.
In dem verriegelten Zustand wird mit Bezugnahme auf jegliche Betriebsbedingungen ein OCV (Ölregelventil, nicht dargestellt) geregelt, um den von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammenden hydraulischen Druck auf die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite umzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt steht die Hydraulikkammer 9 auf der vorauseilenden Seite nur mit der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 mit Hilfe des unterteilten Druckpfads 22 für die vorauseilende Seite, des Regelventils 19 und des dritten Zufuhrpfads 28 für hydraulischen Druck zum Entriegeln in Verbindung. Im Gegensatz zu dem Aufbringen des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite steht die hydraulische Kammer 9 auf der vorauseilenden Seite nicht mit dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 in Verbindung. Daher wirkt der hydraulische Druck Pa auf der vorauseilenden Seite nur auf den Schulterabschnitt (dem Druck ausgesetzte Fläche S2 - S1) des Sperrstifts 25 in der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27. Bei dem Verfahren des Anhebens des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite wird der Druck Pa ein hydraulischer Druck (entriegelnder hydraulischer Druck) gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16. Das heißt, wenn der hydraulische Druck Pa auf der vorauseilenden Seite die Ungleichung
(S2 - S1)Pa < F
erfüllt, beginnt der Sperrstift 25 sich zurückzubewegen. Das Restöl in dem Gegendruckabschnitt 14a der Aufnahmeöffnung 14 wird schnell zur Außenseite des Gegendruckabschnittes 14a durch den Ablasspfad 24 und die Abführöffnung 17 abgeführt, wenn sich der Sperrstift 25 aufgrund des hydraulischen Drucks Pa auf der vorauseilenden Seite zurückbewegt. Daher ist es möglich, den Sperrstift 25 bei einem geringeren hydraulischen Druck als dem hydraulischen Druck auf der Grundlage des hydraulischen Drucks Pr auf der Verzögerungsseite mittels des Restdrucks zu lösen. Somit zeigt das hydraulische Verhalten beim Lösen bei der Anwendung von hydraulischem Druck Pa auf der vorauseilenden Seite keine Hysterese wie im Falle der herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 5 dargestellt ist. Schließlich wird der Sperrstift 25 vollständig aus der. Eingriffsöffnung 18 ausgerückt, um den Entsperrvorgang zu beenden. Auf diese Weise ist es möglich, die freie Drehung des ersten Rotors 1 und zweiten Rotors zu erlauben.
Darüber hinaus ist aufgrund des Entsperrverfahrens, wie in Fig. 20B dargestellt, die Öffnung des Ablasspfads 24 nahe zur Abführöffnung durch den äußeren Umfang des Abschnitts 25b mit größerem Durchmesser des Sperrstifts 25, der sich in der Aufnahmeöffnung 14 zurückbewegt, versperrt. Auf diese Weise ist in dem entsperrten Zustand die Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite und dem Gegendruckabschnitt 14a in der Aufnahmeöffnung 14 blockiert und demgemäß die Zufuhr von hydraulischem Druck, der von der Hydraulikkammer 10 auf der Verzögerungsseite stammt, zum Gegendruckabschnitt 14a unterbrochen. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der Restdruck im Gegendruckabschnitt 14a erzeugt wird. Der die Entriegelung aufrecht erhaltende hydraulische Druck besitzt eine angemessene Größe, um nur gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 anzuwirken. Auf diese Weise ist es möglich, den die Entriegelung aufrecht erhaltenden hydraulischen Druck auf einen kleineren Wert zu beschränken als der entriegelnde hydraulische Druck. Selbst wenn die Anwendung des hydraulischen Drucks auf der vorauseilenden Seite wieder auf jene des hydraulischen Drucks auf der Verzögerungsseite umgeschaltet wird, ist es möglich, den verriegelten Zustand bei einem geringen hydraulischen Druck sicherzustellen, wenn die Sperrbeziehung einmal entriegelt worden ist.
Ein Verriegelungsvorgang wird im Folgenden erläutert.
Wenn der Motor angehalten wird, wird auch die Ölpumpe (nicht gezeigt) angehalten. Das Öl in der Ventilsteuerungseinrichtung strömt daher in die Ölwanne (nicht dargestellt) ab. Der hydraulische Druck in der zweiten hydraulischen Entsperrkammer 27 wird herabgesetzt und der Sperrstift 25 bewegt sich aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 16 nach vorne, um in die Eingriffsöffnung 18 einzurücken. Zu diesem Zeitpunkt ist der Sperrvorgang abgeschlossen.
Wie oben beschrieben wurde, sind die Komponenten der Ausführungsform 4 dieselben wie jene der Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 mit Ausnahme, dass der Sperrstift 25 in radialer Richtung der Vorrichtung verfahren kann und am ersten Rotor angeordnet ist und die Eingriffsöffnung 18 am zweiten Rotor angeordnet ist. Bei der Ausführungsform 4 wird Luft oder mit Luft vermischtes Öl mit der Möglichkeit, hauptsächlich beim Entsperrvorgang beim Anlassen des Motors verwendet zu werden, sicher zur Außenseite abgeführt werden wie im Falle der Ausführungsformen 1 bis 3. Daher ist es möglich, die Sperrbeziehung zu lösen, nachdem der aufgebrachte hydraulische Druck ein Niveau erreicht, welches die Regelung der Ventilsteuerungseinrichtung erlaubt, und das Auftreten von Klopfgeräusch zuverlässig zu verhindern.

Claims (5)

1. Ventilsteuerungseinrichtung, umfassend:
einen ersten Rotor (1), der synchron mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehbar ist und eine Mehrzahl von Schuhen (3a) besitzt, die an einem inneren Umfang des ersten Rotors gebildet sind;
einen zweiten Rotor (6), der an einem Ende einer Einlass- oder Auslass-Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist und in dem ersten Rotor angeordnet ist und relativ zum ersten Rotor (1) drehbar ist, sowie eine Mehrzahl von Flügeln (6a) besitzt, die an einem äußeren Umfang des zweiten Rotors gebildet sind;
eine Hydraulikkammer (9) auf der vorauseilenden Seite und eine Hydraulikkammer (10) auf der Verzögerungsseite, die zwischen den Flügeln des zweiten Rotors und den Schuhen des ersten Rotors gebildet sind;
ein Sperrelement (15), das entweder den ersten oder zweiten Rotor in Bezug auf den jeweils anderen in einem benötigten Winkel verriegelt bzw. sperrt;
eine Aufnahmeöffnung (14), die entweder an dem ersten oder zweiten Rotor angeordnet ist und das Sperrelement (15) und eine Vorspanneinrichtung (16), welche das Sperrelement vorspannt, aufnimmt, und eine Abführöffnung (17) aufweist, die einen auf einen hinteren Abschnitt des Sperrelements wirkenden Gegendruck zur Außenseite abführt; und
eine Eingriffsöffnung (18), die an dem jeweils anderen des ersten und zweiten Rotors angeordnet ist und das Einführen des Sperrelements (15) erlaubt;
eine hydraulische Entsperrkammer (18a, 26, 27); und
einen Zufuhrpfad (20, 21) für hydraulischen Druck zum Entsperren des Sperrelements (15), der einen hydraulischen Druck der hydraulischen Entsperrkammer (18a, 26, 27) zuführt; wobei zumindest eine der Hydraulikkammern (9, 10) für die vorauseilende Seite bzw. für die Verzögerungsseite mit einem Ablasspfad (24) ausgestattet ist, welcher eine Verbindung (17) zur Atmosphäre herstellt (Fig. 9A).
2. Ventilsteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend:
ein Absperrventil (19) mit einem unterteilten Druckpfad (22) für die vorauseilende Seite, der in Verbindung steht mit der Hydraulikkammer (9) für die vorauseilende Seite, und einem unterteilten Druckpfad (23) für die Verzögerungsseite, der in Verbindung steht mit der Hydraulikkammer (10) für die Verzögerungsseite, wobei das Absperrventil (19) durch den höheren Druck der zwei unterschiedlichen Drücke in den Hydraulikkammern (9, 10) für die vorauseilende Seite und die Verzögerungsseite bewegt wird, um den höheren Druck dem Zufuhrpfad (20, 21) für hydraulischen Druck zum Entriegeln zuzuführen,
wobei der unterteilte Druckpfad (22) für die vorauseilende Seite und der unterteilte Druckpfad (23) für die Verzögerungsseite zu dem Ablasspfad (24)führen, der mit der Atmosphäre in Verbindung (17) steht (Fig. 9A).
3. Ventilsteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Ablasspfad (24) mit einem Gegendruckabschnitt (14a) in der Aufnahmeöffnung (14) verbunden ist, wobei der Gegendruckabschnitt (14a) als Gegendruckkammer für das Sperrelement (15) wirkt (Fig. 9A).
4. Ventilsteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei zumindest ein Teil des Ablasspfads (24), der Abführöffnung (17), des Abführpfads zur Abführöffnung (17), des unterteilten Druckpfads (23) des Absperrventils (19) für die Verzögerungsseite oder des Zufuhrpfads (20, 21)für Hydraulikdruck zum Entriegeln des Sperrelements (15) mit einer Drossel zur Verringerung einer Öffnungsfläche derselben versehen ist (Fig. 9A).
5. Ventilsteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Öffnungsflächen eines Zufuhrpfads (12) zu einer der Hydraulikkammern (10), des Ablasspfads (24), des Abführpfads zur Abführöffnung (17) und des Zufuhrpfads (20, 21) für hydraulischen Druck zum Entriegeln des Sperrelements (15) so eingestellt sind, dass sie die folgende Ungleichung erfüllen:
Zufuhrpfad (12) für die Hydraulikkammer (10) ≧ Ablasspfad (24) ≧ Abführpfad zur Abführöffnung (17) ≧ Zufuhrpfad (20, 21) für hydraulischen Druck zum Entriegeln des Sperrelements (15).
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