DE102006000026B4

DE102006000026B4 - Variable Ventilzeitsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE102006000026B4
Application number: DE102006000026.9A
Authority: DE
Inventors: Taei Sugiura
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: JP4459826B2; FR2881175B1; JP2006207427A; FR2881175A1; DE102006000026A1; CN100404801C; US7100556B2; US20060162683A1; CN1811137A

Abstract

Variable Ventilzeitsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die variable Ventilzeitsteuereinrichtung in einem System angeordnet ist, in welchem ein Moment einer Antriebswelle zu einer angetriebenen Welle, die eine Öffnungs- und Schließzeit eines Ansaugventils und/oder eines Auslassventils einstellt, ubertragen wird, aufweisend: einen Phaseneinstellmechanismus (10), der ein erstes Drehbauteil (11), das synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehbauteil (16), das synchron mit der angetriebenen Welle um ein Drehzentrum dreht, welches gleich dem des ersten Drehbauteils (11) ist, einen ersten Arm (20), der an dem ersten Drehbauteil (11) zum Ausbilden eines Drehkorperpaars drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm (21) hat, der an dem zweiten Drehbauteil (16) und dem ersten Arm (20) zum Ausbilden von Drehkörperpaaren drehbar gelagert ist, und eine Steuerungseinrichtung (30, 40), die die relative Drehphase zwischen dem ersten Drehbauteil (11) und dem zweiten Drehbauteil (16) durch Steuern einer Bewegung des Drehkörperpaars, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, einstellt, wobei bei dem Fall, bei dem das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und das erste Drehbauteil (11) ausgebildet ist, als ein erstes Paar (24) definiert ist, das Drehkorperpaar, das durch den zweiten Arm (21) und das zweite Drehbauteil (16) ausgebildet ist, als ein zweites Paar (26) definiert ist und das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, als ein drittes Paar (22) definiert ist, eine Strecke zwischen dem ersten Paar (24) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L1 definiert ist, eine Strecke zwischen dem zweiten Paar (26) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L2 definiert ist, wobei ein Verhältnis L1/L2 innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 hergestellt wird, wobei der erste Arm (20) und der zweite Arm (21) mit einem bewegbaren Element (44) der Steuereinrichtung (40) so verbunden sind, dass sie ein Drehkörperpaar bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilzeitsteuereinrichtung, welche die Öffnungs- und Schließzeit von Ansaugventilen und/oder Auslassventilen eines Verbrennungsmotors gemäß dem Betriebszustand des Motors ändert. Die Öffnungs- und Schließzeit wird als eine Ventilzeit bezeichnet, wobei die variable Ventilzeitsteuereinrichtung als die VVT-Steuereinrichtung bezeichnet wird und der Verbrennungsmotor nachstehend als Motor bezeichnet wird.
Die VVT-Steuereinrichtung ist in einem Momentenübertragungssystem angeordnet, welches das Moment der Antriebswelle des Motors zu der angetriebenen Welle überträgt, welche zumindest ein Element aus dem Ansaugventil oder aus dem Auslassventil öffnet und schließt. Die VVT-Steuereinrichtung stellt die Ventilzeit der Ventile durch Variieren einer Drehphase der angetriebenen Welle zu der Antriebswelle ein.
JP-2002-227616A zeigt eine VVT-Steuereinrichtung, die ein Kettenrad, welches synchron mit der Antriebswelle dreht, und einen Drehphaseneinstellmechanismus hat, welcher Hebel mit der angetriebenen Welle über Verbindungsarme verbindet. Der Phaseneinstellmechanismus wandelt eine Bewegung des Verbindungsarms in eine relative Drehbewegung der Hebel zu dem Kettenrad um und variiert die Drehphase der angetriebenen Welle zu der Antriebswelle.
Bei dieser herkommlichen Steuereinrichtung sind Führungskugeln, die durch ein Betatigungsbauteil gehalten werden, gleitend mit einer Nut des Kettenrads in Eingriff. Wenn ein Motormoment variiert wird und einige Kräfte auf den Phaseneinstellmechanismus aufgebracht werden, kann das Betätigungsbauteil in der Nut gleiten, so dass die Drehphase der angetriebenen Welle unnötigerweise relativ zu der Antriebswelle variiert.
Das Dokument US-5,883,482B2 , das am 26. April 2005 veröffentlicht wurde und kein Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist, offenbart eine VVT-Steuereinrichtung, in welcher ein Phaseneinstellmechanismus einen ersten Arm, der mit einem Kettenrad durch ein Drehkörperpaar verbunden ist, und einen zweiten Arm hat, der mit dem ersten Arm und der Nockenwelle durch Drehkörperpaare verbunden ist. Wenn einige Kräfte auf die Arme aufgebracht werden, neigen die Arme dazu, in deren Breitenrichtung gebogen zu werden, so dass die Haltbarkeit der VVT-Steuereinrichtung verschlechtert wird.
US-5 095 857 A offenbart eine variable Ventilzeitsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor aus. Diese variable Ventilzeitsteuereinrichtung ist in einem System angeordnet, in welchem ein Moment einer Antriebswelle zu einer angetriebenen Welle ubertragen wird, die eine Offnungs- und Schließzeit eines Ansaugventils und/oder eines Auslassventils einstellt. Die variable Ventilzeitsteuereinrichtung hat einen Phaseneinstellmechanismus, der ein erstes Drehbauteil, das synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehbauteil, das synchron mit der angetriebenen Welle um ein Drehzentrum dreht, welches gleich dem des ersten Drehbauteils ist, einen ersten Arm, der an dem ersten Drehbauteil zum Ausbilden eines Drehkörperpaars drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm hat, der an dem zweiten Drehbauteil und dem ersten Arm zum Ausbilden von Drehkorperpaaren drehbar gelagert ist; und eine Steuerungseinrichtung, die die relative Drehphase zwischen dem ersten Drehbauteil und dem zweiten Drehbauteil durch Steuern einer Bewegung des Drehkörperpaars, das durch den ersten Arm und den zweiten Arm ausgebildet wird, einstellt, wobei bei dem Fall, bei welchem das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm und das erste Drehbauteil ausgebildet ist, als ein erstes Paar definiert ist, das Drehkörperpaar, das durch den zweiten Arm und das zweite Drehbauteil ausgebildet ist, als ein zweites Paar definiert ist und das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm und den zweiten Arm ausgebildet ist, als ein drittes Paar definiert ist. Wenn eine Strecke zwischen dem ersten Paar und dem dritten Paar als eine Strecke L1 definiert ist, eine Strecke zwischen dem zweiten Paar und dem dritten Paar als eine Strecke L2 definiert ist, ist ein Verhältnis L1/L2 innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 hergestellt. Das dritte Paar ist zwischen dem ersten Paar und dem zweiten Paar angeordnet. Bei zumindest dem ersten Arm und/oder dem zweiten Arm besteht eine fiktive Linie, die das erste Paar oder das zweite Paar mit dem dritten Paar verbindet, zwischen beiden außenseitigen Randbereichen des ersten Arms und/oder des zweiten Arms in deren Breitenrichtung.
Eine weitere variable Ventilzeitsteuereinrichtung ist aus der DE 10 2004 036 823 A1 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilzeitsteuereinrichtung vorzusehen, die durch einen einfachen Aufbau Drehphasenschwankungen der angetriebenen Welle beschränkt, wenn die Kraft auf den Phaseneinstellmechanismus aufgebracht wird, und die eine hohe Haltbarkeit hat.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die variable Ventilzeitsteuereinrichtungen mit den Merkmalen der Anspruche 1, 3, 6 gelöst.
Gemaß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Drehkörperpaar, das durch einen ersten Arm und ein erstes Drehbauteil ausgebildet ist, als ein erstes Paar definiert, ist ein Drehkörperpaar, das durch einen zweiten Arm und ein zweites Drehbauteil ausgebildet ist, als ein zweites Paar definiert, und ein Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm und den zweiten Arm ausgebildet wird, als ein drittes Paar definiert. Eine Strecke zwischen dem ersten Paar und dem dritten Paar ist als eine Strecke L1 definiert, eine Strecke zwischen dem zweiten Paar und dem dritten Paar ist als eine Strecke L2 definiert. Ein Verhältnis L1/L2 wird innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 hergestellt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das dritte Paar zwischen dem ersten Paar und dem zweiten Paar angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht bei zumindest einem Element aus dem ersten Arm und dem zweiten Arm eine imaginäre bzw. fiktive Linie, die das erste Paar oder das zweite Paar mit dem dritten Paar verbindet, zwischen beiden außeren Randbereichen des ersten Arms und/oder des zweiten Arms in der Breitenrichtung davon.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausfuhrlichen Beschreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gemacht ist, in welchen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wovon:
1 eine Querschnittsansicht der VVT-Steuereinrichtung gemaß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Ansicht im Querschnitt ist, der entlang einer Linie II-II von 1 gemacht ist;
3 eine Ansicht im Querschnitt ist, der entlang einer Linie III-III von 2 gemacht ist;
4 eine Ansicht im Querschnitt ist, der entlang einer Linie IV-IV von 2 gemacht ist;
5 eine Ansicht im Querschnitt ist, der entlang einer Linie V-V von 2 gemacht ist;
6 eine Ansicht im Querschnitt ist, die 1 zum Erläutern eines Betriebs entspricht;
7 eine Ansicht im Querschnitt ist, der entlang der Linie VII-VII von 1 gemacht ist;
8 eine schematische Ansicht zum Erläutern einer Eigenschaft des Ausführungsbeispiels ist;
9 ein Diagramm ist, das Kenndaten zum Erläutern der Eigenschaft des Ausführungsbeispiels zeigt;
10 eine Ansicht im Querschnitt eines vergleichenden Beispiels ist;
11 eine Ansicht im Querschnitt zum Erläutern der Eigenschaft des Ausfuhrungsbeispiels ist;
12 eine Draufsicht zum Erläutern eines vergleichenden Beispiels ist;
13 eine Draufsicht zum Erlautern einer Eigenschaft des Ausführungsbeispiels ist;
14 eine Ansicht im Querschnitt zum Erläutern einer Eigenschaft des Ausfuhrungsbeispiels ist; und
15 eine Ansicht im Querschnitt einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
2 zeigt eine VVT-Steuereinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die VVT-Steuereinrichtung 1 ist in einem Momentenübertragungssystem angeordnet, welches das Moment einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu einer Nockenwelle 2 uberträgt, welche zumindest ein Element aus dem Ansaugventil und/oder einem Auslassventil öffnet und schließt. Die Kurbelwelle ist eine Antriebswelle und die Nockenwelle ist eine angetriebene Welle bei diesem Ausführungsbeispiel. Die VVT-Steuereinrichtung 1 stellt die Ventilzeit des Ansaugventils oder des Auslassventils durch Variieren der Drehphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle ein.
Die VVT-Steuereinrichtung 1 hat einen Phaseneinstellmechanismus 10, einen elektrischen Motor 30 und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 40.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, weist der Phaseneinstellmechanismus 10 ein Kettenrad 11, eine Ausgangswelle 16, einen ersten Arm 20 und einen zweiten Arm 21 auf, um eine relative Drehphase zwischen dem Kettenrad 11 und der Ausgangswelle 16 einzustellen, das heißt eine relative Drehphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle. In den 1, 4 und 6 ist eine Schraffur, die den Querschnitt zeigt, weggelassen.
Das Kettenrad 11 hat einen Stützabschnitt 12, einen Eingangsabschnitt 13, der einen größeren Durchmesser als der des Stutzabschnitts 12 hat, und einen ersten Verbindungsabschnitt 14, der den Stützabschnitt 12 mit dem Eingangsabschnitt 13 verbindet. Der Stützabschnitt 12 ist drehbar durch die Ausgangswelle 16 um eine Zentrumsachse „O” gestützt. Ein Kettenband (nicht gezeigt) läuft über eine Vielzahl von Verzahnungen 13a, die an dem Eingangsabschnitt 13 ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Verzahnungen, die an der Kurbelwelle ausgebildet sind. Wenn das Moment von der Kurbelwelle zu dem Eingangsabschnitt 13 durch ein Kettenband übertragen wird, dreht das Kettenrad 11 im Uhrzeigersinn um die Zentrumsachse „O”, wodurch die Drehphase relativ zu der Kurbelwelle unverändert gehalten wird. Das Kettenrad 11, welches einem ersten Drehbauteil entspricht, dreht synchron mit der Kurbelwelle.
Die Ausgangswelle 16, welche die angetriebene Welle ist, hat einen fixierten Abschnitt 17 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 18. Ein Ende der Nockenwelle 2 ist konzentrisch mit dem fixierten Abschnitt 17 durch einen Bolzen gekoppelt, wobei die Ausgangswelle 16 um die Zentrumsachse „O” dreht, wodurch die Drehphase der Nockenwelle 2 gehalten wird. Das heißt, dass die Ausgangswelle 16 dem zweiten Drehbauteil entspricht, welches synchron mit der Nockenwelle 2 dreht.
Der erste und der zweite Arm 20, 21 sind zwischen einer Abdeckung 15 und dem ersten Verbindungsabschnitt 14 zusammen mit den Elementen 41, 44, 45, 47, 49 des Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 zwischengelegt. Die Abdeckung 15 ist an dem Eingangsabschnitt 13 fixiert. Der erste Arm 20 ist mit dem ersten Verbindungsabschnitt 14 verbunden, wodurch ein Drehkorperpaar dazwischen ausbildet wird. Der zweite Arm 21 ist mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 18 und dem ersten Arm 20 verbunden, wodurch jeweils Drehkörperpaare ausgebildet werden. Dadurch dreht die Ausgangswelle 16 in die gleiche Richtung wie das Kettenrad 11. Die Ausgangswelle 16 kann in einer Vorsetzrichtung X und in einer Verzogerungsrichtung Y relativ zu dem Kettenrad 11 drehen. Der erste Arm 20 und der zweite Arm 21 sind mit einem beweglichen Bauteil 44 des Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 verbunden, wodurch jeweils Drehkörperpaare ausgebildet werden. Dadurch ist bei dem Phaseneinstellmechanismus 10 ein Drehkorperpaar 22, das durch den ersten Arm 20 und den zweiten Arm 21 ausgebildet wird, mit dem beweglichen Bauteil 44 verbunden, so dass die Bewegung des Drehkörperpaars 22 in eine relative Drehbewegung zwischen dem Kettenrad 11 und der Ausgangswelle 16 umgewandelt wird.
Der elektrische Motor 30 ist ein bürstenloser Motor, welcher ein Gehäuse 31, Lagerungen 32, eine Motorwelle 33 und einen Stator 34 hat. Das Gehäuse 31 ist an dem Verbrennungsmotor mittels einer Stütze 35 fixiert. Das Gehäuse bringt zwei Lagerungen 32 und den Stator 34 unter.
Die Motorwelle 33 ist an der gleichen Achse wie das Kettenrad 11 und die Ausgangswelle 16 angeordnet und wird durch die Lagerungen 32 gestutzt. Die Motorwelle 33 ist mit der Eingangswelle 46 des Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 durch eine Verbindung 36 verbunden, so dass die Motorwelle 33 um die Zentrumsachse „O” mit der Eingangswelle 46 dreht. Die Motorwelle 33 hat einen Wellenkorper 33a und einen scheibenförmigen Rotor 33b. Verschiedene Magneten 37 sind in dem Rotor 33b nahe des außeren Randbereichs angeordnet. Die Magneten 37 sind aus Magneten aus seltenen Erden hergestellt und sind um die Zentrumsachse „O” in regelmaßigen Intervallen angeordnet.
Der Stator 34 ist um den Rotor 33b herum angeordnet und hat einen Kern 38 und eine Spule 39. Der Kern 38 wird durch Stapeln einer Vielzahl von Eisenplatten ausgebildet und steht in Richtung der Motorwelle 33 hervor. Der Kern 38 hat Vorsprünge im gleichen Abstand, wobei die Spule 39 um jeden der Vorsprünge gewunden ist. Der Stator 34 erzeugt ein magnetisches Feld um die Motorwelle 33 basierend auf dem elektrischen Strom, der der Spule 39 zugefuhrt wird. Der elektrische Strom wird durch einen elektrischen Kreis (nicht gezeigt) gesteuert, um ein Moment auf die Motorwelle 33 in einer Verzögerungsrichtung Y oder einer Vorsetzrichtung X aufzubringen.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, weist der Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 ein Fuhrungsbauteil 41, das bewegliche Bauteil 44, ein Ringzahnrad 45, die Eingangswelle 46, ein Planetenrad 47, eine Lagerung 48 und ein Übertragungsbauteil 49 auf.
Das Führungsbauteil 41 ist eine kreisformige Platte, die die gleiche Achse wie die Ausgangswelle 16 hat, so dass das Führungsbauteil 41 um die Zentrumsachse „O” in beiden Richtungen X und Y relativ zu dem Kettenrad 11 drehen kann. Das Führungsbauteil 41 ist mit zwei Ellipsenführungsdurchgängen 42 vorgesehen, welche symmetrisch zueinander bezuglich der Zentrumsachse „O” angeordnet sind. Jeder Fuhrungsdurchgang 42 geht durch das Führungsbauteil 41 in dessen Dickenrichtung hindurch und ist punktsymmetrisch um 180° bezuglich der Zentrumsachse „O” angeordnet. Jeder Führungsdurchgang 42 ist relativ zur Radialrichtung des Führungsbauteils 41 geneigt und erstreckt sich linear auf solch eine Weise, dass eine Strecke von der Zentrumsachse „O” variiert.
Das bewegliche Bauteil 44 ist in jedem Führungsdurchgang 42 vorgesehen. Das bewegliche Bauteil 44 ist zylinderformig und ist zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 14 und dem Übertragungsbauteil 49 auf solch eine Weise zwischengelegt, dass es exzentrisch relativ zu der Zentrumsachse „O” ist. Ein Endabschnitt des beweglichen Bauteils 44 ist jeweils mit dem entsprechenden Führungsdurchgang 42 in Eingriff, wodurch ein Drehkorperpaar dazwischen ausgebildet wird. Der andere Endabschnitt des beweglichen Bauteils 44 ist mit dem ersten und dem zweiten Arm 20, 21 in Eingriff, wodurch ein Drehkörperpaar dazwischen ausgebildet wird.
Wie in den 2 und 5 gezeigt ist, ist das Ringzahnrad 45 ein Hohlrad, dessen Kopfkreis innerhalb eines Fußkreises ist, und ist axial an der Innenwand des Eingangsabschnitts 13 fixiert. Das Ringrad 45 kann um die Zentrumsachse „O” mit dem Kettenrad 11 drehen. Die Eingangswelle 46 ist mit der Motorwelle 33 des elektrischen Motors 30 auf solch eine Weise verbunden, dass sie bezüglich der Zentrumsachse „O” exzentrisch ist. In 5 repräsentiert ein Punkt „P” einen Zentrumspunkt der Eingangswelle 46.
Das Planetenrad 47 ist ein Außenzahnrad (außenverzahntes Zahnrad), dessen Kopfkreis außerhalb eines Fußkreises ist.
Ein Krümmungsradius des Kopfkreises des Planetenrads 47 ist kleiner als ein Krummungsradius des Fußkreises des Ringrads 45. Die Anzahl der Zähne des Planetenrads 47 ist um einen Zahn geringer als die des Ringrads 45. Das Planetenrad 47 ist innerhalb des Ringrads 45 derart angeordnet, dass es mit dem Ringrad 45 in Eingriff steht. Das Planetenrad 47 ist dazu im Stande, die Sonnen- und Planetenbewegung bezüglich des Ringrads 45 als das Sonnenrad auszuführen. Die Eingangswelle 46 ist mit einem inneren Randbereich des Planetenrads 47 durch die Lagerung 48 im Eingriff, so dass die Motorwelle 33, die mit der Eingangswelle 46 verbunden ist, dazu im Stande ist, in den Richtungen X, Y relativ zu dem Kettenrad 11 zu drehen.
Das Übertragungsbauteil 49 ist eine kreisförmige Platte, welche koaxial zu dem Führungsbauteil 41 ist und an der gegenüberliegenden Seite des Arms 20, 21 jenseits des Führungsbauteils 41 angeordnet ist. Das Übertragungsbauteil 49 ist mit dem Führungsbauteil 41 in Eingriff und daran fixiert, so dass das Übertragungsbauteil 49 um die Zentrumsachse „O” mit dem Führungsbauteil 41 in den Richtungen X, Y relativ zu dem Kettenrad 11 drehen kann. Das Übertragungsbauteil 49 ist mit einer Vielzahl von zylindrischen Eingriffsbohrungen 49a vorgesehen, welche durch das Übertragungsbauteil 49 in dessen Dickenrichtung hindurch gehen. Jede der Eingriffsbohrungen 49a ist um die Zentrumsachse „O” herum in regelmäßigen Intervallen angeordnet. Das Planetenrad 47 ist mit einer Vielzahl von Eingriffsvorsprungen 47a vorgesehen, welche um den Zentrumspunkt „P” herum in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, so dass diese mit den Eingriffsbohrungen 49a eingreifen.
Wenn die Motorwelle 33 nicht relativ zu dem Kettenrad 11 dreht, dreht das Planetenrad 47 mit dem Kettenrad 11 und der Eingangswelle 46, das mit dem Ringrad 45 in Eingriff steht. Die Eingriffsvorsprunge 47a drücken den inneren Randbereich der Eingriffsbohrung 49 in Richtung der Drehrichtung, so dass das Übertragungsbauteil 49 und das Führungsbauteil 41 drehen, wodurch die Drehphase relativ zu dem Kettenrad 11 gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt gleitet keines der beweglichen Bauteile 44 in den Führungsdurchgängen 42 und dreht mit dem Führungsbauteil 41, wodurch eine Strecke von der Achse „O” gehalten wird.
Wenn die Motorwelle 33 in der Verzögerungsrichtung Y relativ zu dem Kettenrad 11 dreht, dreht des Planetenrad 47 im Uhrzeigersinn in 5 relativ zu der Eingangswelle 46, um die Eingriffsposition mit dem Ringrad 45 zu andern. Da sich die Druckkraft, mit welcher die Eingriffsvorsprünge 47a den inneren Randbereich der Eingriffsbohrungen 49a in der Drehrichtung drücken, erhöht, drehen das Ubertragungsbauteil 49 und das Führungsbauteil 41 in der Vorsetzrichtung X relativ zu dem Kettenrad 11. Zu diesem Zeitpunkt gleiten die beweglichen Bauteile 44 in den Führungsdurchgängen 42 auf solch eine Weise, dass sie von der Zentrumsachse „O” abseits sind.
Wenn die Motorwelle in der Vorsetzrichtung X relativ zu dem Kettenrad 11 dreht, dreht des Planetenrad 47 im Gegenuhrzeigersinn in 5 relativ zu der Eingangswelle 46 zum Andern der Eingriffsposition. Da die Eingriffsvorsprunge 47a den inneren Randbereich der Eingriffsbohrungen 49 in der Gegenrichtung der Drehrichtung drücken, drehen das Ubertragungsbauteil 49 und das Fuhrungsbauteil 41 in der Verzögerungsrichtung Y relativ zu dem Kettenrad 11. Zu diesem Zeitpunkt gleiten die beweglichen Bauteile 44 in den Führungsdurchgängen 42 auf solch eine Weise, dass sie nahe der Zentrumsachse „O” sind.
Wie oben beschrieben ist, wandelt der Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 die Drehbewegung des elektrischen Motors 30 in die Gleitbewegung des beweglichen Bauteils 44 um. Der elektrische Motor 30 und der Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 entsprechen einer Steuerungseinrichtung, welche die Bewegung des Drehkörperpaars 22 steuert. Das Drehkörperpaar 22 hat das bewegliche Bauteil 44.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2, 6 und 7 wird eine Anordnung des Phaseneinstellmechanismus 10 nachstehend beschrieben. 1 zeigt eine Situation, bei welcher die Ausgangswelle 16 am meisten verzögert relativ zu dem Kettenrad 11 ist, wobei 6 eine Situation zeigt, bei welcher die Ausgangswelle 16 am meisten relativ zu dem Kettenrad 11 vorgesetzt ist.
Bei dem Phaseneinstellmechanismus 10 ist der erste Arm 20 eine bogenförmige Platte, welche entsprechend beiden Seiten jenseits der Zentrumsachse „O” vorgesehen ist. Der erste Verbindungsabschnitt 14 ist eine kreisförmige Platte, welche die gleiche Achse wie die Ausgangswelle 16 hat. Der erste Arm 20 ist mit dem ersten Verbindungsabschnitt 14 bei zwei Positionen jenseits der Zentrumsachse „O” durch ein erstes Wellenbauteil 23 verbunden. Das erste Wellenbauteil 23 ist eine zylindrische Säule, welche zu der Zentrumsachse „O” exzentrisch ist. Der erste Verbindungsabschnitt 14 und der erste Arm 20 bilden ein Drehkörperpaar 24 aus, welches als ein erstes Paar 24 nachstehend bezeichnet wird.
Der zweite Arm 21 ist eine bogenförmige Platte, welche entsprechend beiden Seiten jenseits die Zentrumsachse „O” vorgesehen ist. Der zweite Verbindungsabschnitt 18 weist zwei Platten auf, welche in einer Radialrichtung von dem fixierten Abschnitt 17 hervorstehen. Ein Ende des zweiten Arms 21 ist mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 18 durch ein zweites Wellenbauteil 25 verbunden. Das zweite Wellenbauteil ist eine zylindrische Säule, welche zu der Zentrumsachse „O” exzentrisch ist. Der zweite Verbindungsabschnitt 18 und der zweite Arm 21 bilden ein Drehkörperpaar 26 aus, welches nachstehend als zweites Paar 26 bezeichnet wird. Die Strecken von der Zentrumsachse „O” zu jedem zweiten Paar 26 sind einander gleich.
Das andere Ende des ersten Arms 20 und das andere Ende des zweiten Arms 21 sind miteinander durch das bewegliche Bauteil 44 verbunden, wodurch ein Drehkörperpaar 22 ausgebildet wird. Das Drehkörperpaar 22 wird als ein drittes Paar 22 nachstehend bezeichnet.
Bei dem Phaseneinstellmechanismus 10 ändern sich die Positionen des ersten bis dritten Paars 24, 26, 22 nicht, wenn die Strecke zwischen der Zentrumsachse „O” und dem beweglichen Bauteil 44 konstant ist. Bei Halten der Drehphase relativ zu dem Kettenrad 11 dreht die Ausgangswelle 16 mit der Nockenwelle 2 derart, dass die Drehphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle konstant gehalten wird.
Wenn die Strecke zwischen der Zentrumsachse „O” und dem beweglichen Bauteil 44 länger gemacht wird, wenn beispielsweise der Phaseneinstellmechanismus 10 von einem Modus, der in 6 gezeigt ist, zu einem Modus, der in 1 gezeigt ist, variiert wird, dreht der erste Arm 20 um das erste Wellenbauteil 23 und das bewegliche Bauteil 24 relativ zu dem ersten Verbindungsabschnitt 14 und dem zweiten Arm 21. Zur gleichen Zeit dreht der zweite Arm 21 um das zweite Wellenbauteil 25 relativ zu dem zweiten Verbindungsabschnitt 18 derart, dass sich das zweite Paar 26 in die Verzögerungsrichtung Y bewegt. Daher dreht die Ausgangswelle 16 in der Verzögerungsrichtung Y relativ zu dem Kettenrad 11, um die Drehphase der Nockenwelle 22 relativ zur Kurbelwelle zu verzogern.
Wenn die Strecke zwischen der Zentrumsachse „O” und dem beweglichen Bauteil 44 kürzer gemacht wird, wenn beispielsweise der Phaseneinstellmechanismus 10 von dem Modus, der in 1 gezeigt ist, zu dem Modus, der in 6 gezeigt ist, variiert wird, dreht der erste Arm 20 um das erste Wellenbauteil 23 und das bewegliche Bauteil 44 relativ zu dem ersten Verbindungsabschnitt 14 und dem zweiten Arm 21. Zur gleichen Zeit dreht der zweite Arm 21 um das zweite Wellenbauteil 25 relativ zu dem zweiten Verbindungsabschnitt 18 derart, dass das zweite Paar 26 sich in die Vorsetzrichtung X bewegt. Daher dreht die Ausgangswelle 16 in der Vorsetzrichtung X relativ zu dem Kettenrad 11, um die Drehphase der Nockenwelle 22 relativ zur Kurbelwelle vorzusetzen.
Die Anordnung des Phaseneinstellmechanismus 10 wird im Detail nachstehend beschrieben.
(Erste Eigenschaft)
Wie in 8 gezeigt ist, bilden eine Radiallinie, die das erste Paar 24 und die Zentrumsachse „O” verbindet, und die andere Radiallinie, die das zweite Paar 26 und die Zentrumsachse „O” verbindet, einen Winkel θ aus. Wenn die Position des dritten Paars 22 (das bewegliche Bauteil 44) um Δγ bewegt wird, wird der Winkel θ um Δθ erhöht. Der Winkel θ entspricht einer relativen Drehphase zwischen dem Kettenrad 11 und der Ausgangswelle 16. Der Änderungsbetrag Δθ entspricht dem Änderungsbetrag der relativen Drehphase bezüglich dem Änderungsbetrag Δγ des dritten Paars 22. Daher wird, sowie der Änderungsbetrag Δθ pro Einheit Änderungsbetrag Δγ kleiner wird, die Änderung der relativen Drehphase zwischen dem Kettenrad 11 und der Ausgangswelle 16 kleiner.
Mit solch einem Wissen wird es ersichtlich, dass sowie der Unterschied der Länge zwischen einer Strecke L1 und einer Strecke L2 kleiner wird, der Änderungsbetrag Δθ pro Einheit Änderungsbetrag Δγ klein wird. Die Strecke L1 repräsentiert eine Strecke zwischen dem ersten Paar 24 und dem dritten Paar 22 bei dem ersten Arm 20, wobei die Strecke L2 eine Strecke zwischen dem zweiten Paar 26 und dem dritten Paar 22 bei dem zweiten Arm 21 repräsentiert. Wie in 9 gezeigt ist, ist bei dem Fall, bei welchem das Verhältnis zwischen der Strecke L1 und der Strecke L2 innerhalb von 0,5 bis 2 liegt, der Änderungsbetrag Δθ relativ klein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben der erste Arm 20 und der zweite Arm 21 im Wesentlichen die gleiche Gestalt, so dass das Verhältnis L1/L2 zu l bestimmt wird.
(Zweite Eigenschaft)
10 zeigt ein vergleichendes Beispiel, bei welchem der erste Arm 20 und der zweiten Arm 21 derart angeordnet sind, dass das erste Paar 24 zwischen dem zweiten Paar 26 und dem dritten Paar 22 angeordnet ist. Die Kraft, die auf das bewegliche Bauteil 44 aufgebracht wird, ist entlang des ersten Arms 20 und dem zweiten Arm 21 geteilt. Insbesondere nimmt der zweite Arm 21 eine große Kraft auf. Gemäß dem Studium des Erfinders wird die Kraft, die auf jeden Arm 20, 21 aufgebracht wird, klein, wenn das dritte Paar 22 zwischen dem ersten Paar 24 und dem zweiten Paar 26 positioniert ist. Bei dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist das dritte Paar 22 zwischen dem ersten Paar 24 und dem zweiten Paar 26 positioniert, wie in 11 gezeigt ist, so dass die Kraft, die auf das bewegliche Bauteil 44 aufgebracht wird, entlang dem ersten Arm 20 und dem zweiten Arm 21 geteilt wird, welche relativ klein sind.
(Dritte Eigenschaft)
12 zeigt ein vergleichendes Beispiel, bei welchem der erste Arm 20 und der zweite Arm 21 jeweils auf solch eine Weise gekrummt sind, dass ein Abstand an einer Linie S besteht, die das erste und das zweite Paar 24, 26 mit dem dritten Paar 22 verbindet. Wenn eine Kraft auf die Arme 20, 21 durch die Paare 24, 26, 22 aufgebracht wird, entsteht eine Biegespannung in dem mittleren Abschnitt davon entlang dem äußeren Randbereich 20a, 21a. Gemäß dem Studium des Erfinders wird bei dem Fall, bei welchem die Arme 20, 21 auf solch eine Weise ausgebildet sind, dass die Linie S innerhalb des äußeren Randbereichs 20a, 21a besteht, wie in 13 gezeigt ist, die Biegespannung klein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Arme 20, 21 entsprechend auf solch eine Weise ausgebildet, dass die Linie S innerhalb des äußeren Randbereichs 20a, 21a besteht, wie in 14 gezeigt ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Änderungsbetrag Δθ klein genug relativ zu der Einheit Änderungsbetrag Δγ, so dass selbst wenn die Position des dritten Paars 22 wegen der Momentenänderung des Verbrennungsmotors variiert wird, die Änderung der relativen Drehphase zwischen dem Kettenrad 11 und der Ausgangswelle 16 günstig beschränkt wird.
Darüber hinaus wird die Kraft, die auf die Arme 20, 21 aufgebracht wird, verringert, so dass die Arme 20, 21 eine hohe Haltbarkeit haben.
(Abwandlungen)
Das Verhaltnis L1/L2 kann anders als l innerhalb des Bereichs 0,5 bis 2 bestimmt werden. Alternativ kann bei dem Fall, bei welchem das Verhältnis L1/L2 innerhalb des Bereichs 0,5 bis 2 liegt, das erste Paar 24 zwischen dem zweiten Paar 26 und dem dritten Paar 22 positioniert sein, wie in 15 gezeigt ist. Ein Abstand kann an der Linie S ausgebildet sein.
Bei dem Fall, bei welchem das dritte Paar 22 zwischen dem ersten Paar 24 und dem zweiten Paar 26 positioniert ist, wird das Verhältnis L1/L2 außerhalb des Bereichs von 0,5 bis 2 bestimmt. Zumindest einer der Arme 20, 21 kann auf solch eine Weise ausgebildet sein, dass der Abstand an der Linie S ausgebildet ist.
Bei dem Fall, bei welchem die Linie S innerhalb des äußeren Randbereichs 20a, 21a liegt, wird das Verhältnis L1/L2 außerhalb des Bereichs von 0,5 bis 2 bestimmt. Das erste Paar 24 kann zwischen dem zweiten Paar 26 und dem dritten Paar 22 positioniert sein.
Der Führungsdurchgang 42 kann bogenförmig, spiralförmig oder eine polygonale Kurve sein. Die Anzahl der Führungsdurchgange 42, der beweglichen Bauteil 44 und der Arme 20, 21 kann geändert werden. Der elektrische Motor 30 kann ein Bürstenmotor oder ein bürstenloser Motor einer anderen Bauart sein. Bei dem Bewegungsumwandlungsmechanismus 40 kann die Motorwelle 33 direkt mit dem Führungsbauteil 41 verbunden sein.
Eine variable Ventilzeitsteuereinrichtung hat einen Phaseneinstellmechanismus (10). Der Phaseneinstellmechanismus (10) hat ein erstes Drehbauteil (11) und ein zweites Drehbauteil (16), welche jeweils synchron mit einer Antriebswelle und einer angetriebenen Welle eines Verbrennungsmotors drehen, einen ersten Arm (20), der drehbar mit dem ersten Drehbauteil (11) verbunden ist, und einen zweiten Arm (21), der drehbar mit dem zweiten Drehbauteil (16) und dem ersten Arm (20) verbunden ist. Bei dem ersten Arm (20) ist eine Strecke zwischen Verbindungspunkten als eine Strecke L1 definiert. Bei dem zweiten Arm (21) ist eine Strecke zwischen Verbindungspunkten als eine Strecke L2 definiert. Ein Verhaltnis L1/L2 ist innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 definiert.

Claims

Variable Ventilzeitsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die variable Ventilzeitsteuereinrichtung in einem System angeordnet ist, in welchem ein Moment einer Antriebswelle zu einer angetriebenen Welle, die eine Öffnungs- und Schließzeit eines Ansaugventils und/oder eines Auslassventils einstellt, ubertragen wird, aufweisend: einen Phaseneinstellmechanismus (10), der ein erstes Drehbauteil (11), das synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehbauteil (16), das synchron mit der angetriebenen Welle um ein Drehzentrum dreht, welches gleich dem des ersten Drehbauteils (11) ist, einen ersten Arm (20), der an dem ersten Drehbauteil (11) zum Ausbilden eines Drehkorperpaars drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm (21) hat, der an dem zweiten Drehbauteil (16) und dem ersten Arm (20) zum Ausbilden von Drehkörperpaaren drehbar gelagert ist, und eine Steuerungseinrichtung (30, 40), die die relative Drehphase zwischen dem ersten Drehbauteil (11) und dem zweiten Drehbauteil (16) durch Steuern einer Bewegung des Drehkörperpaars, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, einstellt, wobei bei dem Fall, bei dem das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und das erste Drehbauteil (11) ausgebildet ist, als ein erstes Paar (24) definiert ist, das Drehkorperpaar, das durch den zweiten Arm (21) und das zweite Drehbauteil (16) ausgebildet ist, als ein zweites Paar (26) definiert ist und das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, als ein drittes Paar (22) definiert ist, eine Strecke zwischen dem ersten Paar (24) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L1 definiert ist, eine Strecke zwischen dem zweiten Paar (26) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L2 definiert ist, wobei ein Verhältnis L1/L2 innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 hergestellt wird, wobei der erste Arm (20) und der zweite Arm (21) mit einem bewegbaren Element (44) der Steuereinrichtung (40) so verbunden sind, dass sie ein Drehkörperpaar bilden.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis L1/L2 näherungsweise 1 ist.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die variable Ventilzeitsteuereinrichtung in einem System angeordnet ist, in welchem ein Moment einer Antriebswelle zu einer angetriebenen Welle übertragen wird, die eine Öffnungs- und Schließzeit eines Ansaugventils und/oder eines Auslassventils einstellt, aufweisend: einen Phaseneinstellmechanismus (10), der ein erstes Drehbauteil (11), das synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehbauteil (16), das synchron mit der angetriebenen Welle um ein Drehzentrum dreht, welches gleich dem des ersten Drehbauteils (11) ist, einen ersten Arm (20), der an dem ersten Drehbauteil (11) zum Ausbilden eines Drehkorperpaars drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm (21) hat, der an dem zweiten Drehbauteil (16) und dem ersten Arm (20) zum Ausbilden von Drehkörperpaaren drehbar gelagert ist; und eine Steuerungseinrichtung (30, 40), die die relative Drehphase zwischen dem ersten Drehbauteil (11) und dem zweiten Drehbauteil (16) durch Steuern einer Bewegung des Drehkörperpaars, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet wird, einstellt, wobei bei dem Fall, bei welchem das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und das erste Drehbauteil (11) ausgebildet ist, als ein erstes Paar (24) definiert ist, das Drehkörperpaar, das durch den zweiten Arm (21) und das zweite Drehbauteil (16) ausgebildet ist, als ein zweites Paar (26) definiert ist und das Drehkörperpaar, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, als ein drittes Paar (22) definiert ist, das dritte Paar (22) zwischen dem ersten Paar (24) und dem zweiten Paar (26) angeordnet ist, wobei der erste Arm (20) und der zweite Arm (21) mit einem bewegbaren Element (44) der Steuereinrichtung (40) so verbunden sind, dass sie ein Drehkörperpaar bilden.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei eine Strecke zwischen dem ersten Paar (24) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L1 definiert ist, eine Strecke zwischen dem zweiten Paar (26) und dem dritten Paar (22) als eine Strecke L2 definiert ist, und ein Verhältnis L1/L2 innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 2 hergestellt wird.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung gemaß Anspruch 4, wobei das Verhältnis L1/L2 näherungsweise 1 ist.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung fur einen Verbrennungsmotor, wobei die variable Ventilzeitsteuereinrichtung in einem System angeordnet ist, in welchem ein Moment einer Antriebswelle zu einer angetriebenen Welle übertragen wird, die eine Öffnungs- und Schließzeit eines Ansaugventils und/oder eines Auslassventils einstellt, aufweisend: einen Phaseneinstellmechanismus (10), der ein erstes Drehbauteil (11), das synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehbauteil (16), das synchron mit der angetriebenen Welle um ein Drehzentrum dreht, welches gleich dem des ersten Drehbauteils (11) ist, einen ersten Arm (20), der an dem ersten Drehbauteil (11) zum Ausbilden eines Drehkörperpaars drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm (21) hat, der an dem zweiten Drehbauteil (16) und dem ersten Arm (20) zum Ausbilden von Drehkörperpaaren drehbar gelagert ist; und eine Steuerungseinrichtung (30, 40), die die relative Drehphase zwischen dem ersten Drehbauteil (11) und dem zweiten Drehbauteil (16) durch Steuern einer Bewegung des Drehkörperpaars, das durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet ist, einstellt, wobei bei dem Fall, bei welchem das Drehkörperpaar, des durch den ersten Arm (20) und das erste Drehbauteil (11) ausgebildet ist, als ein erstes Paar (24) definiert ist, des Drehkörperpaar, das durch den zweiten Arm (21) und das zweite Drehbauteil (16) ausgebildet ist, als ein zweites Paar (26) definiert ist und das Drehkörperpaar, des durch den ersten Arm (20) und den zweiten Arm (21) ausgebildet wird, als ein drittes Paar (22) definiert ist, bei zumindest dem ersten Arm (20) und/oder dem zweiten Arm (21) eine fiktive Linie (S), die des erste Paar (24) oder des zweite Paar (26) mit dem dritten Paar (22) verbindet, zwischen beiden außenseitigen Randbereichen (20a, 21a) des ersten Arms (20) und/oder des zweiten Arms (21) in deren Breitenrichtung besteht, wobei der erste Arm (20) und der zweite Arm (21) mit einem bewegbaren Element (44) der Steuereinrichtung (40) so verbunden sind, dass sie ein Drehkorperpaar bilden.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung gemäß Anspruch 6, wobei zumindest der erste Arm (20) und/oder der zweiten Arm (21) einen festen Abschnitt entlang der gesamten fiktiven Linie (S) hat.
Variable Ventilzeitsteuereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerungseinrichtung (30, 40) einen elektrischen Motor (30) und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus (40) hat, welcher eine Drehbewegung des elektrischen Motors (30) in eine Bewegung des dritten Paars (22) umwandelt.