DE102006017524A1

DE102006017524A1 - Ventileinstellungs-Steuervorrichtung und Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006017524A1
Application number: DE102006017524A
Authority: DE
Inventors: Seiji Atsugi Suga; Hidekazu Atsugi Yoshida; Tomoya Atsugi Tsukada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP4498976B2; JP2006322323A; US20060260577A1; FR2885949A1

Abstract

Eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung umfaßt ein Antriebs-Drehelement, welches durch einen Motor angetrieben wird, und ein Abtriebs-Drehelement zum Antreiben einer Nockenwelle des Motors. Das Abtriebselement ist gegen das Antriebs-Drehelement drehbar. Ein erstes bewegliches Element ist in einem der Drehelemente vorgesehen und geeignet angeordnet, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen. Ein zweites bewegliches Element ist in dem anderen der Drehelemente vorgesehen und geeignet angeordnet, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen. Das erste und das zweite bewegliche Element sind geeignet angeordnet, um eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn sowohl das erste bewegliche Element als auch das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden, und die Relativdrehung zu ermöglichen, wenn mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten bewegt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, welcher mit einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung versehen ist, und/oder eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung zum Steuern einer Ventileinstellung eines Verbrennungsmotors, wie etwa der Öffnungs- und Schließeinstellungen eines Einlaß- bzw. Auslaßventils.

Eine veröffentlichte japanische Patentbeschreibungsveröffentlichung der Nr. 2000-002104 stellt eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung (VTC) eines Flügeltyps dar, welche eine Dreheinheit eines Steuerkettenradelements und ein Flügelelement sowie eine Arretiervorrichtung umfaßt, welche einen Arretierzapfen umfaßt, um eine Relativdrehung zwischen dem Steuerkettenradelement und dem Flügelelement zu begrenzen. Der Arretierzapfen umfaßt einen Druckaufnahmeabschnitt kleinen Durchmessers und einen Druckaufnahmeabschnitt großen Durchmessers.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Schrift nimmt der Arretierzapfen zwei verschiedene hydraulische Drücke an den zwei verschiedenen Druckaufnahmeabschnitten auf. Daher ist es schwierig, die Federkraft einer Feder, welche den Arretierzapfen zu der Arretierposition vorspannt, genau abzustimmen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor: ein Antriebs-Drehelement, welches geeignet gestaltet ist, um durch den Motor angetrieben zu werden; ein Ab triebs-Drehelement, welches geeignet angeordnet ist, um sich gegen das Antriebs-Drehelement zu drehen, und geeignet gestaltet ist, um eine Nockenwelle des Motors zu drehen; ein erstes bewegliches Element, welches in einem ersten Drehelement vorgesehen und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen, wobei das erste Drehelement entweder das Antriebs-Drehelement oder das Abtriebs-Drehelement ist; und ein zweites bewegliches Element, welches in einem zweiten Drehelement vorgesehen und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen, wobei das zweite Drehelement das andere Element aus der Gruppe des Antriebs-Drehelements und des Abtriebs-Drehelements ist. Das erste und das zweite bewegliche Element sind geeignet angeordnet, um eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn sowohl das erste bewegliche Element als auch das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden, und eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu ermöglichen, wenn mindestens entweder das erste oder das zweite bewegliche Element nach hinten bewegt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verbrennungsmotor: eine Kurbelwelle; eine Nockenwelle; eine Ventileinstellungs-Steuerungsdrehvorrichtung, welche ein Antriebs-Drehelement, welches durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, und ein Abtriebs-Drehelement, welches geeignet angeordnet ist, um durch das Antriebs-Drehelement angetrieben zu werden und die Nockenwelle anzutreiben, und welches geeignet angeordnet ist, um sich gegen das Antriebs-Drehelement zu drehen, um eine Drehposition des Abtriebs-Drehelements bezüglich des Antriebs-Drehelements zu ändern, umfaßt; und eine Arretiervorrichtung, welche ein erstes bewegliches Element, welches in dem Abtriebs-Drehelement angebracht ist und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne zu dem Antriebs-Drehelement hin und nach hinten von dem Antriebs- Drehelement fort zu bewegen, und ein zweites bewegliches Element, welches in dem Antriebs-Drehelement angebracht ist und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne zu dem Abtriebs-Drehelement hin und nach hinten von dem Abtriebs-Drehelement fort zu bewegen, umfaßt. Das zweite bewegliche Element ist geeignet angeordnet, um an dem ersten beweglichen Element anzuschlagen und dadurch eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn sowohl das erste bewegliche Element als auch das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Schnittansicht gemäß einer Linie F1-F1 in 2 zur Darstellung eines Verbrennungsmotors, welcher mit einem Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist.
2 ist eine Schnittansicht gemäß einer Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventileinstellungs-Steuersystems von 1.
3A ist eine Schnittansicht gemäß der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventileinstellungs-Steuersystems von 1 während eines Anlassens des Motors. 3B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 3A.
4A ist eine Schnittansicht gemäß der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventileinstellungs-Steuersystems von 1 während eines Leerlaufsbetriebs des Motors. 4B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 4A.
5A ist eine Schnittansicht gemäß der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventileinstellungs-Steuersystems von 1 während eines Betriebs in einem Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last des Motors. 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 5A.
6A ist eine Schnittansicht gemäß der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventileinstellungs-Steuersystems von 1 während eines Betriebs in einem Bereich mittlerer Drehzahl und mittlerer Last des Motors. 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 6A.
7 ist eine Teilschnittansicht, welche eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 7, wobei sich ein Flügelelement in einer maximal nachlaufenden Position befindet.
9 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 7, wobei sich das Flügelelement in einer Zwischen-Drehposition befindet.
10 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 7, wobei sich das Flügelelement in einer maximal vorlaufenden Position befindet.
11 ist eine schematische Ansicht, welche eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, welche einen Hydraulickreis umfaßt, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine Teilschnittansicht, welche eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 12, wobei sich ein Flügelelement in der maximal nachlaufenden Position befindet.
14 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 12, wobei sich das Flügelelement in der Zwischen-Drehposition befindet.
15 ist eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Arbeitsweise der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung von 7, wobei sich das Flügelelement in der maximal vorlaufenden Position befindet.
16 ist eine Schnittansicht gemäß einer Linie F16-F16, welche in 17 dargestellt ist, welche eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
17 ist eine Schnittansicht einer Linie F17-F17, welche in 16 dargestellt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 stellt einen Verbrennungsmotor dar, welcher mit einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung bzw. einem Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist. 2 stellt die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung in Schnittansicht gemäß einer Linie F2-F2 in 1 dar, während 1 eine Schnittansicht gemäß einer Linie F1-F1 ist, welche in 2 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf eine Einlaßventilseite angewandt. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung auf eine Auslaßventilseite anzuwenden.
Ein Steuerkettenradelement 1 ist ein Antriebs-Drehelement, welches über eine Steuerkette 61 durch eine Kurbelwelle 62 des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Eine Nockenwelle 2 ist gegen das Kettenradelement 1 drehbar. Ein Flügelelement 3 ist ein Antriebs-Drehelement, welches an einem Ende der Nockenwelle 2 befestigt ist, so daß sich diese als Einheit drehen, und welches drehbar in dem Kettenradelement 1 eingeschlossen ist. Ein Hydraulikkreis 4 ist ein Bestandteil eines Steuerabschnitts zum Drehen des Flügelelements 3 in einer Vorwärts-Drehrichtung und einer Rückwärts-Drehrichtung in dem Kettenradelement 1 durch die Wirkung eines Öldrucks.
Das Steuerkettenradelement 1 umfaßt ein Kettenradgehäuse 5, eine vordere Verkleidung 6 und eine hintere Verkleidung 7, welche durch Befestigungsvorrichtungen miteinander verbunden sind, welche bei diesem Beispiel drei Schraubenbolzen 8 kleinen Durchmessers sind. Das Gehäuse 5 ist ein hohles zylindrisches Element, welches sich in Axialrichtung von einem vorderen offenen Ende zu einem hinteren offenen Ende erstreckt. Das Gehäuse 5 umfaßt einen gezahnten Abschnitt 5a, welcher integriert an dem Umfang des Gehäuses 5 ausgebildet ist und geeignet angeordnet ist, um mit Gliedern der Steuerkette 61 ineinanderzugreifen. Das Flügelelement 3 ist drehbar in dem Gehäuse 5 eingeschlossen. Die vordere Verkleidung 6 weist die Form einer kreisförmigen Scheibe auf und ist geeignet angeordnet, um das vordere offene Ende des Gehäuses 5 abzuschließen. Die hintere Verkleidung 7 weist die Form einer ungefähr kreisförmigen Scheibe auf und ist geeignet angeordnet, um das hintere offene Ende des Gehäuses 5 abzuschließen.
Die vordere Verkleidung 6, das Gehäuse 5 und die hintere Verkleidung 7 sind durch die zuvor erwähnten Schraubenbolzen 8, welche sich in der Axialrichtung der Nockenwelle 2 erstrecken, miteinander verbunden, um ein Gehäuse zu bilden, welches das Flügelelement 3 einschließt.
Das Gehäuse 5 weist ungefähr die Form eines hohlen Zylinders auf, welcher an beiden Enden offen ist. Das Gehäuse 5 umfaßt eine Vielzahl von Trennwänden 10, welche von einer inneren Umfangswandfläche des zylindrischen Gehäuses 5 in Radialrichtung nach innen hervorstehen. Die hervorstehenden Trennwände 10 dienen als Gehäuse-Gleitsegmente. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der Trennwände 10 drei, und diese drei Trennwände 10 sind in Winkelabständen von etwa 120° in Umfangsrichtung in dem Innenumfang des Gehäuses 5 angeordnet. Jede Trennwand 10 erstreckt sich in Axialrichtung von dem vorderen offenen Ende zu dem hinteren offenen Ende des Gehäuses 5 und weist einen ungefähr trapezförmigen Querschnitt auf, wie in 2 zu sehen. Bei diesem Beispiel umfaßt das Gehäuse 5 eine vordere Endfläche, welche im wesentlichen flach ist und welche mit der vorderen Verkleidung 6 verbunden ist, und eine hintere Endfläche, welche im wesentlichen flach ist und welche mit der hinteren Verkleidung 7 verbunden ist. Jede Trennwand 10 dieses Ausführungsbeispiels umfaßt eine vordere Endfläche, welche flach ist und bündig und kontinuierlich bezüglich der flachen vorderen Endfläche des Gehäuses 5 angeordnet ist, und eine hintere Endfläche, welche flach ist und bündig und kontinuierlich bezüglich der flachen hinteren Endfläche des Gehäuses 5 angeordnet ist. Ein Bolzenloch 11 ist ungefähr in der Mitte jeder Trennwand 10 ausgebildet. Jedes Bolzenloch 11 läuft in Axialrichtung durch eine der Trennwände 10 und nimmt einen der in Axialrichtung verlaufenden Schraubenbolzen 8 auf. Jede Trennwand 10 umfaßt eine innere Endfläche, welche in Übereinstimmung mit der äußeren Gestalt eines später erwähnten Flügelrotors (14) des Flügelelements 3 geneigt ist. Eine Haltenut 11 verläuft in Axialrichtung in der Form einer Aussparung in der inneren Endfläche jeder Trennwand in einer höheren Position. Ein U-förmiges Dichtungselement 12 ist in jeder Haltenut 11 eingepaßt und wird durch eine Blattfeder (nicht dargestellt), welche in der Haltenut 11 eingepaßt ist, in Radialrichtung nach innen gedrängt.
Die vordere Verkleidung 6 umfaßt ein mittleres Bolzenloch 6a, welches einen relativ großen Innendurchmesser aufweist; und drei Bolzenlöcher 6b, welche jeweils eine der sich in Axialrichtung erstreckenden Schraubenbolzen 8 aufnehmen. Diese drei Bolzenlöcher 6b sind um das mittlere Bolzenloch 6a angeordnet.
Die hintere Verkleidung 7 umfaßt ein mittleres Lagerloch 7a, welches einen vorderen Endabschnitt 2a der Nockenwelle 2 drehbar lagert; und drei Gewindelöcher 7b, in welche die drei Schraubenbolzen 8 jeweils geschraubt sind.
Die Nockenwelle 2 ist durch ein Nockenlager 13 an einem oberen Abschnitt eines Zylinderkopfs S des Motors drehbar gelagert. Die Nockenwelle 2 umfaßt einen oder mehrere Nocken, welche integriert an dem Außenumfang der Nockenwelle 2 in vorbestimmten Positionen ausgebildet sind. Jeder Nocken ist geeignet angeordnet, um ein Einlaßventil des Motors durch einen Ventilheber zu öffnen.
Das Flügelelement 3 dieses Beispiels ist ein verbindungsloses einziges Element, welches aus einer gesinterten Legierung hergestellt ist. Das Flügelelement 3 umfaßt einen mittleren Flügelrotor 14 und eine Vielzahl von Flügeln 15, welche in Radialrichtung nach außen hervorstehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der Flügel 15 drei, und diese drei Flügel 15 sind in Winkelabständen von ungefähr 120° in Umfangsrichtung um den Flügelrotor 14 angeordnet. Der Flü gelrotor 14 ist ringförmig und umfaßt ein mittleres Bolzenloch 14a in der Mitte. Das Flügelelement 3 ist durch einen Nockenwellen-Schraubenbolzen 16, welcher sich in Axialrichtung durch das mittlere Bolzenloch 14a erstreckt, an einem vorderen Ende 2a der Nockenwelle 2 befestigt.
Die drei Flügel 15 sind ungefähr rechteckig, und die Umfangsrichtungsbreiten L dieser Flügel 15 sind ungleich, gemessen in der Umfangsrichtung um eine gemeinsame Mittelachse einer Drehvorrichtung, welche aus dem Flügelelement 3 und dem Steuerkettenrad 1 zusammengesetzt ist. Ein erster Flügel der drei Flügel 15 ist ein kleinerer Flügel, welcher eine kleinste Umfangsrichtungsbreite L1 aufweist, ein zweiter ist ein mittlerer Flügel, welcher eine Zwischen-Umfangsrichtungsbreite L2 aufweist, welche größer als L1 ist, und ein dritter ist ein größerer Flügel, welcher eine größte Umfangsrichtungsbreite L3 aufweist, welche größer als L2 ist. Diese Flügel sind derart ausgebildet, daß das Flügelelement 3 insgesamt ein Auswuchtungsgleichgewicht erreicht. Die drei Flügel 15 des Flügelelements 3 und die drei Trennwände 10 des Steuerkettenrads 1 sind abwechselnd in der Umfangsrichtung um die Mittelachse angeordnet, wie in 2 dargestellt. Jeder Flügel 15 ist nämlich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Trennwänden der Trennwände 10 angeordnet. Jeder Flügel 15 umfaßt eine Haltenut, welche ein U-förmiges Dichtungselement 16 in Gleitkontakt mit der inneren zylindrischen Fläche des Gehäuses 5 aufnimmt, und eine Blattfeder (nicht dargestellt), um das Dichtungselement 16 in Radialrichtung nach außen zu drängen und dadurch das Dichtungselement 16 zu der inneren zylindrischen Fläche des Gehäuses 5 zu drücken.
Jeder Flügel 15 umfaßt eine erste Seitenfläche, welche in die Drehrichtung des Flügelelements 3 weist, und eine zweite Seitenfläche, welche in eine Drehrichtung weist, welche der Drehrichtung entgegengesetzt ist. In dem Fall des kleine ren Flügels, welcher die kleinste Breite L1 aufweist, ist die Haltenut als Mitte eines äußeren Endes des Flügels ausgebildet. Bei dem mittleren Flügel 15, welcher die Zwischenbreite L2 aufweist, ist die Haltenut in dem äußeren Ende des Flügels in einer Position ausgebildet, welche sich näher bei der ersten Seitenfläche des Flügels befindet. Bei dem größeren Flügel 15, welcher die größere Breite L3 aufweist, ist die Haltenut in dem äußeren Ende des Flügels in einer Position ausgebildet, welche sich näher bei der zweiten Seitenfläche des Flügels befindet.
Eine Vorlaufs-Fluiddruckkammer 17 und eine Nachlaufs-Fluiddruckkammer 18 sind auf beiden Seiten jedes Flügels 15 ausgebildet. Die Vorlaufsdruckkammer 17 ist zwischen der zweiten Seitenfläche jedes Flügels 15 und der benachbarten Trennwand 10 ausgebildet, welcher die zweite Seitenfläche der Flügelstirnflächen zugewandt ist. Die Nachlaufsdruckkammer 18 ist zwischen der ersten Seitenfläche jedes Flügels 15 und der benachbarten Trennwand 10 ausgebildet, welcher die erste Seitenfläche der Flügelstirnflächen zugewandt ist.
Der Hydraulikkreis 4 umfaßt einen ersten Fluiddrucckanal bzw. einen Vorlaufs-Fluiddruckkanal 19, welcher zu den Vorlaufskammern 17 führt, um einen Vorlaufs-Fluiddruck eines Betriebsöls zu den Vorlaufskammern 17 zu leiten und von diesen abzuleiten; einen zweiten Fluiddruckkanal bzw. einen Nachlaufs-Fluiddruckkanal 20, welcher zu den Nachlaufskammern 18 führt, um einen Nachlaufs-Fluiddruck eines Betriebsöls zu den Nachlaufskammern 18 zu leiten und von diesen abzuleiten, und ein Richtungssteuerventil bzw. Schaltventil 23, welches den Vorlaufsdruckkanal 17 und den Nachlaufsdruckkanal 18 selektiv mit einem Versorgungskanal 21 und einem Ableitkanal 22 verbindet. Bei diesem Beispiel ist das Steuerventil 23 ein Solenoidventil. Eine Fluidpumpe 25 ist mit dem Versorgungskanal 21 verbunden und geeignet angeordnet, um das Hydraulik- Betriebsfluid bzw. -öl aus einer Ölwanne 24 des Motors zu saugen und das Fluid in den Versorgungskanal 21 zu drängen. Das Richtungssteuerventil 23 dieses Beispiels ist eine Pumpe des einseitigen Pumprichtungstyps. Der Ableitkanal 22 ist mit der Ölwanne 24 verbunden und geeignet angeordnet, um das Fluid zu der Ölwanne 24 abzuleiten. Mindestens ein Element aus der Gruppe des Richtungssteuerventils 23 und der Pumpe 25 kann als Betätigungsvorrichtung zum Drängen entweder des ersten oder des zweiten beweglichen Elements (Arretierelements) nach hinten dienen, wie später erwähnt.
Der Vorlaufs-Fluiddruckkanal 19 umfaßt einen ersten Kanalabschnitt 19a, einen zweiten Kanalabschnitt 19b, welcher als Druckkammer dient, und drei Abzweigungskanäle (nicht dargestellt), welche den zweiten Kanalabschnitt 19b jeweils mit den drei Vorlaufskammern 17 verbinden. Der Kanalabschnitt 19a verläuft in dem Zylinderkopf S und verläuft in Axialrichtung in der Nockenwelle 2 weiter zu dem zweiten Kanalabschnitt 19b. Der zweite Kanalabschnitt 19b wird durch das Flügelelement 3 in einer Position zwischen dem Flügelrotor 14 und dem vorderen Ende der Nockenwelle 2 gebildet. Die drei Abzweigungskanäle sind in dem Flügelelement 3 ausgebildet und verlaufen in Radialrichtung in dem Flügelelement 3.
Der Nachlaufs-Fluiddruckkanal 20 umfaßt einen ersten Kanalabschnitt 20a, welcher in dem Zylinderkopf S und in Axialrichtung in der Nockenwelle 2 verläuft, und einen zweiten Kanalabschnitt 20b, welcher in dem Flügelrotor 14 ausgebildet ist. Der zweite Kanalabschnitt 20b ist ungefähr L-förmig und ist mit jeder Nachlaufsdruckkammer 18 verbunden.
Das Richtungssteuerventil 45 dieses Beispiels ist ein Solenoidventil, welches vier Ventilöffnungen und zwei Positionen aufweist. Ein Ventilelement in dem Steuerventil 45 ist geeignet angeordnet, um die Verbindung zwischen den Kanälen 19 und 20 und den Versorgungs- und Ableitkanälen 21 und 22 zu ändern.
Eine Steuereinheit 20 erzeugt ein Steuersignal und steuert das Solenoidventil 45 durch Senden des Steuersignals zu dem Ventil 45. Ein Sensorabschnitt 63 sammelt Eingabeinformationen über Betriebsbedingungen des Motors und eines Fahrzeugs, in welchem diese Einstellungs-Steuervorrichtung installiert ist. Die Eingabeinformationen werden in die Steuereinheit 26 eingespeist. Der Sensorabschnitt 63 dieses Beispiels umfaßt einen Kurbelwinkelsensor 64 zum Erfassen einer Drehzahl des Motors, einen Luftdurchflußmesser 65 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge des Motors, einen Nockenwinkelsensor 66 und eine Eingabevorrichtung 67, wie etwa einen Zündschalter oder einen Fahrzeug-Hauptschalter, um ein Anlassen des Motors zu erfassen. Die Steuereinheit 26 erfaßt einen gegenwärtigen Betriebszustand anhand der Signale von dem Kurbelwinkelsensor 64 und dem Luftdurchflußmesser 65 und bestimmt ferner eine relative Drehposition zwischen dem Kettenradelement 1 und der Nockenwelle 2.
Das Flügelelement 3, die Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 und der Hydraulikkreis 4 bilden eine Änderungsvorrichtung, welche die relative Drehposition zwischen dem Antriebs-Drehelement, wie etwa dem Kettenradelement 1, und dem Abtriebs-Drehelement, wie etwa dem Flügelelement 3, ändert. Das Kettenradelement 1 und das Flügelelement 3 bilden eine Ventileinstellungssteuerungs-Drehvorrichtung. Ein Steuerabschnitt zum Steuern der relativen Auslenkung zwischen dem Antriebs-Drehelement, wie etwa dem Kettenradelement 1, und dem Abtriebs-Drehelement, wie etwa dem Flügelelement 3, kann mindestens ein Element aus der Gruppe des Hydraulikkreises 4 und der Steuereinheit 26 umfassen. Der Steuerabschnitt kann ferner den Sensorabschnitt 63 umfassen.
Eine Arretiervorrichtung ist eine Vorrichtung zum Verhindern und Ermöglichen der Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement, welches bei diesem Beispiel das Kettenradelement 1 ist, und dem Abtriebs-Drehelement, welches bei diesem Beispiel das Flügelelement 3 ist. Die Arretiervorrichtung ist zwischen dem Kettenradelement 1 und dem Flügelelement 3 vorgesehen. Bei diesem Beispiel ist die Arretiervorrichtung zwischen dem Gehäuse 5 und einem Abschnitt des Flügelrotors 14 neben dem kleineren Flügel 15, welcher die Umfangsrichtungsbreite L1 aufweist, ausgebildet. Die Arretiervorrichtung umfaßt eine erste Arretiereinheit bzw. -vorrichtung 27, welche in dem Flügelrotor 14 des Flügelelements 3 vorgesehen ist, und eine zweite Arretiereinheit bzw. -vorrichtung 28, welche in dem Gehäuse 5 des Kettenradelements 3 vorgesehen ist.
Die erste Arretiereinheit bzw. -vorrichtung 27 (welche bei diesem Beispiel eine abtriebsseitige Arretiereinheit ist) umfaßt, wie in den 1–3 dargestellt, ein erstes (bzw. abtriebsseitiges) Arretierelement 30, welches als ein Element aus der Gruppe des ersten und zweiten beweglichen Elements dienen kann. Das erste Arretierelement 30 ist verschiebbar in einem ersten Gleitloch 29 aufgenommen, welches in dem Flügelelement 3 ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Gleitloch 29 in einem Nabenabschnitt 14b ausgebildet, welcher in dem Flügelrotor 14 ausgebildet ist. Der Nabenabschnitt 14b ist auf einer Vorlaufskammerseite des kleineren Flügels 15, welcher die kleinste Breite L1 aufweist, angeordnet. Wie in 2 dargestellt, ist der Nabenabschnitt 14b in Umfangsrichtung zwischen dem kleineren Flügel 15 und der benachbarten Trennwand 10 angeordnet, welche die Vorlaufskammer 17 für den kleineren Flügel 15 definiert und begrenzt. Das erste Gleitloch verläuft in Radialrichtung in dem Flügelelement 3, und das erste Arretierelement 30 ist in dem radial verlaufenden Gleitloch 29 in Radialrichtung beweglich. Das erste Arretierelement 30 ist ein becherförmiges Element in der Form eines hohlen Zylinders, welcher ein geschlossenes Ende aufweist. Das erste Arretierelement 30 umfaßt eine Umfangswand, welche sich in einer radial nach außen verlaufenden Richtung des Flügelelements 3 von einem offenen inneren Ende zu einem äußeren Ende erstreckt, und einen vorderen Endabschnitt 30a, welcher das äußere Ende der Umfangswand abschließt.
Die erste Arretiereinheit 27 auf der Abtriebsseite umfaßt ferner eine erste (bzw. abtriebsseitige) Feder 31, welche als ein Element aus der Gruppe des ersten und zweiten Vorspannelements dienen kann. Die erste Feder 31 ist zwischen dem Flügelelement 3 und dem ersten Arretierelement 30 angeordnet und ist geeignet angeordnet, um das erste Arretierelement 30 in einer radial nach außen verlaufenden Richtung, welche keine genaue Richtung eines Radius, welcher von der Mittelachse des Flügelelements 3 ausgeht, zu sein braucht, nach vorne zu dem Kettenradelement 1 hin vorzuspannen. Bei diesem Beispiel ist die erste Feder 31 eine Spiralfeder, welche zwischen der inneren Fläche des vorderen Endabschnitts 30a des ersten Arretierelements 30 und der Unterseite des ersten Gleitlochs 29, welches in dem Nabenabschnitt 14b des Flügelelements 3 ausgebildet ist, angeordnet ist. Ein äußerer Abschnitt der ersten Feder 31 ist in das Innere des ersten Arretierelements 30 eingesetzt und ist durch die Umfangswand des ersten Arretierelements 30 eingeschlossen.
Das erste Gleitloch 29 dieses Beispiels erstreckt sich in Radialrichtung von der Unterseite zu einem äußeren Ende, welches in die Vorlaufs-Fluiddruckkammer 17 für den Flügel 15 mit der kleinsten Breite L1 mündet. Die Tiefe des ersten Gleitlochs 29 ist länger als die Länge des ersten Arretierelements 30.
Der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 ist dem Vorlaufs-Fluiddruck in der Vorlaufskammer 17 ausgesetzt, so daß der Vorlaufs-Fluiddruck auf den vorderen Endabschnitt 30a ausgeübt wird, um das erste Arretierelement 30 in einer radial nach innen verlaufenden Richtung fort von dem Kettenradelement 1 nach hinten zu der Unterseite des ersten Gleitlochs 29 hin zu drängen. Der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 dieses Beispiels weist eine äußere konvexe Oberfläche auf, welche kugelförmig bzw. in Schnittansicht wie ein Kreisbogen geformt ist. Das erste Arretierelement 30 umfaßt ferner einen nach außen gewandten Flansch 30b, welcher an dem inneren bzw. hinteren Ende der Umfangswand des ersten Arretierelements 30 ausgebildet ist. Ein hohles zylindrisches Sperrglied 35 ist durch Preßpassung in dem ersten Gleitloch befestigt und geeignet angeordnet, um eine radial nach außen verlaufende Bewegung des ersten Arretierelements 30 durch Anschlagen an dem nach außen gewandten Flansch 30b des ersten Arretierelements 30 gemäß Darstellung in 3A zu begrenzen. Daher bestimmen das Sperrglied 35 und der nach außen gewandte Flansch 30b eine vordere Grenzposition, über welche das erste bewegliche Element 30 durch die erste Feder 31 nicht hinaus bewegt und vorgeschoben werden kann.
Die erste (bzw. abtriebsseitige) Feder 31 ist auf eine derartige Federkraft abgestimmt, daß die erste Feder 31 das erste Arretierelement 30 ohne die Zuleitung des Vorlaufs-Fluiddrucks nach vorne drücken kann, wenn der hydraulische Druck in der Vorlaufs-Fluiddruckkammer 17 niedrig ist, und daß die erste Feder 31 durch den Vorlaufs-Fluiddruck in der Vorlaufs-Fluiddruckkammer 17 zusammengedrückt wird, um zu ermöglichen, daß das erste Arretierelement 30 in dem ersten Gleitloch 29 nach hinten tiefer zu der Unterseite des ersten Gleitlochs 29 hin bewegt wird, wenn der hydraulische Druck in der Vorlaufs-Fluiddruckkammer 17 durch Aufnehmen der Zuleitung des Vorlaufs-Fluiddrucks hoch wird.
Die zweite Arretiereinheit bzw. -vorrichtung 28 (welche bei diesem Beispiel eine antriebsseitige Arretiereinheit ist) umfaßt, wie in den 1–3 dargestellt, ein zweites (bzw. antriebsseitiges) Arretierelement 33, welches als das andere Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements dienen kann. Das zweite Arretierelement 33 ist verschiebbar in einem zweiten Gleitloch 32 aufgenommen, welches in dem Kettenradelement 1 ausgebildet ist. Bei diesem Beispiel ist das zweite Gleitloch 32 in einem Nabenabschnitt 5b ausgebildet, welcher integriert an der Seite der Trennwand 15 ausgebildet ist, welche die Vorlaufskammer 17 des Flügels 15 definiert, welcher die kleinste Breite L1 aufweist. Der Nabenabschnitt 5b ist in Umfangsrichtung zwischen dem kleineren Flügel 15 und dem benachbarten Abschnitt 10 angeordnet, welcher die Vorlaufskammer 17 für den kleineren Flügel 15 definiert und begrenzt. Das zweite Gleitloch 32 verläuft radial in dem Kettenradelement 1, und das zweite Arretierelement 33 ist in Radialrichtung in dem radial verlaufenden Gleitloch 32 beweglich. Das zweite Arretierelement 33 ist ungefähr wie ein Becher geformt und umfaßt eine Umfangswand, welche sich in einer radial nach innen verlaufenden Richtung des Kettenradelements 1 von einem äußeren Ende zu einem inneren Ende erstreckt, und einen vorderen Endabschnitt, welcher geeignet ausgebildet ist, um das innere Ende der Umfangswand abzuschließen.
Die zweite Arretiereinheit 37 auf der Antriebsseite umfaßt ferner eine zweite (bzw. antriebsseitige) Feder 34, welche als das andere Element aus der Gruppe des zweiten und des ersten Vorspannelements dienen kann. Die zweite Feder 34 ist zwischen dem Kettenradelement 1 und dem zweiten Arretierelement 33 angeordnet und ist geeignet angeordnet, um das zweite Arretierelement 33 in einer radial nach innen verlaufenden Richtung, welche keine genaue Richtung eines Radius, welcher zu der Mittelachse des Flügelelements 3 läuft, zu sein braucht, nach vorne zu dem Flügelelement 3 hin vorzuspannen. Bei diesem Beispiel ist die zweite Feder 34 eine Spiralfeder, welche zwischen der inneren Fläche des vorderen Endabschnitts des zweiten Arretierelements 33 und der Unterseite des zweiten Gleitlochs 32, welches in dem Nabenabschnitt 5b des Kettenradelements 1 ausgebildet ist, angeordnet ist. Ein innerer Abschnitt der zweiten Feder 34 ist in das Innere des zweiten Arretierelements 33 eingesetzt und durch die Umfangswand des zweiten Arretierelements 33 eingeschlossen.
Das zweite Gleitloch 32 dieses Beispiels erstreckt sich von einem äußeren offenen Lochende in Radialrichtung nach innen zu einem inneren offenen Lochende. Ein Stopfen bzw. ein Verkleidungselement 40 schließt das äußere offene Lochende des zweiten Gleitlochs 32 ab und bildet dadurch die Unterseite des zweiten Gleitlochs 32. Die zweite Feder 34 ist zwischen dem Stopfenelement 40 und dem vorderen Endabschnitt des zweiten Arretierelements 33 angeordnet. Das Stopfenelement 40 dieses Beispiels ist eine kreisförmige Platte und ist an dem Kettenradelement 1 befestigt. Das zweite Gleitloch 32 umfaßt einen äußeren Abschnitt großen Durchmessers, welcher sich von dem äußeren Lochende, welches durch das Stopfenelement 40 abgeschlossen ist, zu dem inneren Lochende des zweiten Gleitlochs 32 hin erstreckt; einen inneren Abschnitt kleinen Durchmessers, welcher sich von dem inneren Lochende zu dem äußeren Lochende des zweiten Gleitlochs 32 hin erstreckt; und eine ringförmige Stufenschulterfläche 32a, welche zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet ist. Die ringförmige Stufenschulterfläche 32 weist ungefähr in die radial nach außen verlaufende Richtung zu dem äußeren Lochende hin.
Das zweite Arretierelement 33 umfaßt einen äußeren Abschnitt großen Durchmessers, welcher verschiebbar in dem äu ßeren Abschnitt großen Durchmessers des zweiten Gleitlochs 32 aufgenommen ist; einen inneren Abschnitt kleinen Durchmessers, welcher in dem inneren Abschnitt kleinen Durchmessers des zweiten Gleitlochs 32 aufgenommen ist; und eine ringförmige Stufenschulterfläche 33a, welche zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers des zweiten Arretierelements 33 ausgebildet ist. Der innere Abschnitt kleinen Durchmessers des zweiten Arretierelements 33 weist einen größeren Durchmesser als der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 auf. Die ringförmige Schulterfläche 33a weist ungefähr in die radial nach innen verlaufende Richtung. Die ringförmige Stufenschulterfläche 33a dient als Druckaufnahmefläche eines nach außen gewandten Flansches.
Eine ringförmige Druckkammer 33b ist zwischen der ringförmigen Schulterfläche 33a und der ringförmigen Schulterfläche 32a um das zweite Arretierelement 33 ausgebildet. Die ringförmige Schulterfläche 33a des zweiten Arretierelements 33 ist geeignet angeordnet, um den Druck in der ringförmigen Druckkammer 33b aufzunehmen. Das Kettenradelement 1 ist mit einem Verbindungskanal 36 zum Einleiten entweder des Vorlaufs-Fluiddrucks oder des Nachlaufs-Fluiddrucks in die ringförmige Druckkammer 33b versehen, um den hydraulischen Druck auf das zweite Arretierelement 33 auszuüben, um das zweite Arretierelement 33 nach hinten zu bewegen. Bei diesem Beispiel erstreckt sich der Verbindungskanal 36 von einem ersten Ende, welches in die Nachlaufs-Fluiddruckkammer 18 mündet, durch den Flügel 15 zu einem zweiten Ende 36a, welches in die ringförmige Druckkammer 33 mündet, wie in 2 dargestellt. Daher ist das zweite Arretierelement 33 geeignet angeordnet, um sich durch die Anwendung des Nachlaufs-Fluiddrucks, welcher aus der Nachlaufs-Fluiddruckkammer 18 in die ringförmige Druckkammer 33b eingeleitet wird, in der radial nach außen verlaufenden Richtung nach hinten zu der Unterseite des zweiten Gleitlochs hin zu bewegen. Die ringförmige Stufenschulterfläche 32a weist ungefähr in die radial nach außen verlaufende Richtung und dient zum Begrenzen einer radial nach innen verlaufenden Bewegung des zweiten Arretierelements 33 durch Anschlagen an der ringförmigen Stufenschulterfläche 33a des zweiten Arretierelements 33.
Die zweite (bzw. antriebsseitige) Feder 34 ist auf eine derartige Federkraft abgestimmt, daß die zweite Feder 34 das zweite Arretierelement 33 ohne Zuleitung des Nachlaufs-Fluiddrucks nach vorne drücken kann, wenn der hydraulische Druck in der Nachlaufs-Fluiddruckkammer 18 niedrig ist, und daß die zweite Feder durch den Nachlaufs-Fluiddruck in der Nachlaufs-Fluiddruckkammer 18 zusammengedrückt wird, um zu ermöglichen, daß das zweite Arretierelement 33 in dem zweiten Gleitloch 32 nach hinten tiefer zu der Unterseite des zweiten Gleitlochs 32 hin bewegt wird, wenn der hydraulische Druck in der ringförmigen Druckkammer 33b durch Aufnehmen der Zuleitung des Nachlaufs-Fluiddrucks hoch wird. Die Federkraft der zweiten Feder 34 ist auf einen größeren Wert als die Federkraft der ersten Feder 31 festgelegt.
Der vordere Endabschnitt des zweiten Arretierelements 33 ist mit einer Vertiefung (Arretiervertiefung) 37 ausgebildet. Demgegenüber weist der vordere Endabschnitt des ersten Arretierelements 30 die Form eines Vorsprungs (Arretiervorsprungs) auf, welcher mit der Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 ineinandergreifen kann. Der vordere Endabschnitt des zweiten Arretierelements 33 umfaßt eine Endwand, welche die Unterseite der Vertiefung 37 bildet und den inneren Hohlraum der Umfangswand des zweiten Arretierelements 33 und das Innere der Vertiefung 37 trennt. Diese Endwand ist mit einem Durchgangsloch 38 ausgebildet, welches durch diese Endwand verläuft und dadurch das Innere der Vertiefung 37 und das Innere der Umfangswand bzw. das Innere des zweiten Gleitlochs 32 fluidleitend verbindet. Der Innendurchmesser der Vertiefung 37 (welche bei diesem Beispiel eine kreisförmige Vertiefung ist) ist auf einen größeren Wert als der Außendurchmesser des vorderen Endabschnitts (-vorsprungs) 30a des ersten Arretierelements 30 festgelegt. Daher ist der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 in einem Arretierzustand, in welchem der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 in der Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 30 aufgenommen ist, wie in 2 und den 3A und 3B dargestellt, lose in die Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 eingepaßt.
Der vordere Endabschnitt des zweiten Arretierelements 33 ist ferner mit einer Führungsfläche 39 ausgebildet, welche als Führungseinrichtung zum Führen des ersten und des zweiten Arretierelements 30 und 33 in den Arretierzustand dient, in welchem der Vorsprung (30a) des ersten Arretierelements 30 lose in die Vertiefung des zweiten Arretierelements 33 eingepaßt ist. Bei diesem Beispiel weist die Führungsfläche 39 die Form einer ringförmigen verjüngten Fläche bzw. einer konischen Fläche auf.
In dem Zustand, in welchem keine hydraulischen Drücke zu den Vorlaufs- und Nachlaufs-Fluiddruckkammern 17 und 18 geleitet werden, beispielsweise während eines Anhaltens des Motors, ist das Flügelelement 3 auf eine vorbestimmte (arretierbare) Drehposition (welche bei diesem Beispiel die maximal nachlaufende Position ist) eingestellt, wie in den 1, 2, 3A und 3B dargestellt. In diesem Zustand schlägt der Flügel 15, welcher die größte Umfangsrichtungsbreite L3 aufweist, an der benachbarten Trennwand 10 des Kettenradelements 1 in der Nachlaufsdrehrichtung an. In diesem Zustand befindet sich der Flügel 15 mit der mittleren Breite L2 durch ein geringfügiges Spiel C in Abstand von der benachbarten Trennwand 10 in der Nachlaufsdrehrichtung. Der Flügel 15, welcher die mittlere Breite L2 aufweist, schlägt nicht an der benachbarten Trenn wand 10 an. Ähnlich befindet sich der Flügel 15 mit der kleinsten Breite L1 durch ein geringfügiges Spiel C in Abstand von der benachbarten Trennwand 10, ohne an der Trennwand 10 anzuschlagen. Wenn das Flügelelement 3 in dieser vorbestimmten (arretierbaren bzw. maximal nachlaufenden) Position bezüglich des Kettenradelements 1 angeordnet ist, kann der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 in die Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 eindringen, und das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 können in den Arretierzustand übergehen.
Das geringfügige Spiel C jedes dieser Flügel 15 (mit der mittleren und der kleinsten Breite) ist gemäß dem mittleren Drehmoment, der Gleitreibung und der Größe des Flügels 15 festgelegt. Diese geringfügigen Spiele C wirken geeignet, um eine Anhaftung der Flügel an den Trennwänden 10 zu verhindern und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit der Flügeldrehung zu verbessern. Es ist möglich, ein Spiel für sämtliche der drei Flügel 15 derart festzulegen, daß in der vorbestimmten arretierbaren Drehposition jeder der sämtlichen Flügel gegen die entsprechende Trennwand 10 versetzt ist.
Die somit konstruierte Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wird folgendermaßen betrieben: Während eines Anlassens des Motors erzeugt die Steuereinheit 26 das Steuersignal, und das Solenoid-Richtungssteuerventil 23 wird auf die Position zum Verbinden des Versorgungskanals 21 mit dem zweiten (Nachlaufs-) Fluidkanal 20 und zum Verbinden des Ableitkanals 22 mit dem ersten (Vorlaufs-) Fluidkanal 19 eingestellt. Daher wird der Fluiddruck, welcher durch die Pumpe 25 erzeugt wird, durch den zweiten Kanal 20 zu den Nachlaufskammern 18 geleitet, während die Vorlaufskammern 17 ohne Zuleitung eines hydraulischen Drucks in dem Zustand niedrigen Drucks gehalten werden, wie in dem Anhaltezustand des Motors.
Daher wird das erste Arretierelement 30 durch die Kraft der ersten Feder 31 in der radial nach außen verlaufenden Richtung nach vorne vorgeschoben, bis die vordere Grenzposition durch Anschlag des Flansches 30b an dem inneren Ende des Sperrglieds 35 erreicht wird. Demgegenüber wird das zweite Arretierelement 33 durch die Kraft der zweiten Feder 34 in der radial nach innen verlaufenden Richtung nach vorne vorgeschoben, bis die vordere Grenzposition durch Anschlag des Flansches 33a an der Schulterfläche 32a erreicht wird, da der hydraulische Druck in den Nachlaufskammern 18 nicht ausreichend erhöht wird. Daher greift der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 mit der Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 ineinander. In diesem Zustand schlägt die äußere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts 30a des ersten Arretierelements 30 an der inneren Seitenfläche der Arretiervertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 an und verhindert dadurch die Relativdrehung zwischen dem Flügelelement 3 und dem Kettenradelement 1.
Daher schlägt, wie in 2 und den 3A und 3B dargestellt, der breite Flügel, welcher die größte Breite L3 aufweist, an der benachbarten Trennwand 10 auf der Vorlaufskammerseite an, und das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 werden in den Arretierzustand versetzt, um die Relativdrehung zwischen dem Flügelelement 3 und dem Kettenradelement 1 zu verhindern.
In diesem Zustand wird der relative Drehwinkel der Nockenwelle 2 bezüglich des Steuerkettenradelements 1 auf der Nachlaufsseite gehalten, und die Öffnungs- und Schließeinstellungen des Einlaßventils werden zu der Nachlaufsseite gesteuert. Dadurch kann dieses Ventileinstellungs-Steuersystem die Verbrennungswirksamkeit durch Verwenden träger Ansaugluft verbessern und die Motorkurbelleistung verbessern. Ferner kann die Arretiervorrichtung des ersten und des zweiten Arretier elements 30 und 33 in dem Arretierzustand Schwingungen bzw. ein Flattern des Flügelelements 3 aufgrund eines wechselnden Drehmoments der Nockenwelle 2 zwischen der positiven und der negativen Seite bei dem Motoranlaßbetrieb verhindern.
Bei einem Leerlaufsbetrieb wird das Solenoid-Richtungssteuerventil 23 in dem bestehenden Zustand gehalten, und der hydraulische Druck in den Nachlaufs-Fluiddruckkammern 18 wird höher. Wenn der hydraulische Druck in den Nachlaufskammern 18 höher als das Niveau des wechselnden Drehmoments wird, wird durch den Fluiddruck, welcher durch den Verbindungskanal 36 in die Druckkammer 33b eingeleitet wird, auf den Flanschabschnitt 33a des zweiten Arretierelements eingewirkt; und das zweite Arretierelement 33 drückt die zweite Feder 34 zusammen und bewegt sich nach hinten, so daß sich die Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 von dem vorderen Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 fort bewegt, wie in den 4A und 4B dargestellt. Somit werden das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 in einen gelösten Zustand versetzt, welcher die Relativdrehung des Flügelelements 3 ermöglicht. Der hydraulische Druck in den Nachlaufskammern 18 ist jedoch hoch, und das Flügelelement 3 wird in der maximal nachlaufenden Position gehalten, welche in 4A und 4B dargestellt ist (dieser Zustand wird als Ruhezustand bezeichnet).
Wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt und der Motorbetriebszustand in einen vorbestimmten Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last eintritt, sendet die Steuereinheit 26 das Steuersignal und schaltet das Richtungssteuerventil 23 in den Zustand, welcher den Versorgungskanal 21 mit dem ersten Kanal (Vorlaufskanal) 19 und den Ableitkanal 22 mit dem zweiten Kanal (Nachlaufskanal) 20 verbindet. Daher wird das Fluid von den Nachlaufskammern 18 durch den zweiten Kanal 20 und den Ablaufkanal 22 zu der Ölwanne 24 zurück geleitet, und der hyd raulische Druck in den Nachlaufskammern 18 wird niedrig. Demgegenüber wird der hydraulische Druck in den Vorlaufskammern 17 durch die Zuleitung des Fluiddrucks hoch.
Daher bewegt sich das zweite Arretierelement 33 durch die Kraft der zweiten Feder 34 zu der vorderen Grenzposition, welche durch einen Anschlag zwischen der Flanschfläche 33a und der Stufenfläche S32a festgelegt ist, wie in den 5A und 5B dargestellt. Demgegenüber bewegt sich das erste Arretierelement 30 durch den hydraulischen Druck in der Vorlaufskammer 17 gegen die erste Feder 31 nach hinten in das erste Gleitloch 29 hinein. Daher dreht sich das Flügelelement 3 in Richtung des Uhrzeigersinns von der Drehposition, welche in den 4A und 4B dargestellt ist, zu der Drehposition, welche in den 5A und 5B dargestellt ist, welche sich zwischen der maximal nachlaufenden Position und der maximal vorlaufenden Position befindet.
Wenn der Motorbetriebszustand in einen Bereich mittlerer Drehzahl und mittlerer Last übergeht und der Versorgungsdruck für die Vorlaufskammern 17 hoch wird, wird das Flügelelement 3 weiter in der Vorlaufsrichtung (das bedeutet, in Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Ansicht in den 6A und 6B) gedreht, bis der größere Flügel 15 an der benachbarten Trennwand 15 auf der Nachlaufskammerseite anschlägt, wie in 6A dargestellt, und die maximal vorlaufende Position, welche in den 6A und 6B dargestellt ist, durch das Flügelelement 3 erreicht wird. Daher wird die Nockenwelle 2 in der Vorlaufsrichtung gegen das Steuerkettenradelement 1 gedreht, und die Öffnungs- und Schließeinstellungen des Einlaßventils werden zu der Vorlaufsseite gesteuert. Daher kann das Ventileinstellungs-Steuersystem den Pumpverlust vermindern und dadurch die Motorleistungsabgabe verbessern.
Wenn der Motorbetriebszustand weiter in einen Bereich hoher Drehzahl übergeht, schaltet die Steuereinheit 26 das Solenoidventil 23 in den Zustand, welcher den Versorgungskanal 21 mit dem zweiten Kanal 20 und den Ableitkanal 22 mit dem ersten Kanal 19 verbindet, wie bei dem Leerlaufsbetrieb. Dadurch vermindert die Steuereinheit 26 den hydraulischen Druck in den Vorlaufskammern 17 und erhöht den hydraulischen Druck in den Nachlaufskammern 18. Daher wird das Flügelelement 3 in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns zu der maximal nachlaufenden Position zurück geführt, welche in 4A dargestellt ist, und die Nockenwelle 2 wird in der Nachlaufsrichtung gegen das Steuerkettenradelement 1 gedreht, so daß die Öffnungs- und Schließeinstellungen des Einlaßventils zu der Nachlaufsseite gesteuert werden. Somit kann das Ventileinstellungs-Steuersystem die Ansaugladewirksamkeit verbessern und die Motorleistungsabgabe verbessern.
Im vorliegenden Fall wird das erste Arretierelement 30 durch die Kraft der ersten Feder 31 nach vorne vorgeschoben. Das zweite Arretierelement 33 wird jedoch durch die Kraft des Nachlaufs-Fluiddrucks in den Nachlaufskammern 18, welcher durch den Verbindungskanal 36 in die ringförmige Druckkammer 33b eingeleitet wird, in dem zweiten Gleitloch 32 nach hinten eingezogen, wie in den 4A und 4B dargestellt. Das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 befinden sich außerhalb des Arretierzustands.
In dem angehaltenen Zustand des Motors wird das Flügelelement 3 durch den Leerlaufsbetrieb vor dem Anhalten des Motors zu der maximal nachlaufenden Position rückgesetzt, welche in den 2 und 3A dargestellt ist. Das bedeutet, daß das Flügelelement 3 zu der maximal nachlaufenden Position zurückkehrt, während eine Schwankung durch die Wirkung eines wechselnden Drehmoments erfolgt. Demgegenüber wird bei einer Verminderung des hydraulischen Drucks in den Nachlaufskammern 18 das zweite Arretierelement 33 vorgeschoben, bis der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 mit der Vertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 ineinandergreift.
Wenn der Motor durch einen Motorstillstand angehalten wird, ohne den Leerlaufsbetrieb zu durchlaufen, wird das Flügelelement 3 durch die Wirkung des wechselnden Drehmoments zu der maximal nachlaufenden Position gedreht, und das erste Arretierelement 30 greift automatisch mit der Arretiervertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 ineinander.
Gleichzeitig mit dem Motorstillstand wird die Ölpumpe 25 angehalten, und diese beendet die Zuleitung eines hydraulischen Drucks zu den Vorlaufs- und Nachlaufskammern. Daher werden sowohl das erste als auch das zweite Arretierelement 30 und 33 durch die erste bzw. die zweite Feder 31 und 34 vorgeschoben. Wenn das Flügelelement 3 von der Position, welche in 6A dargestellt ist, durch die Wirkung des wechselnden Drehmoments zu der Position gedreht wird, welche in 4A dargestellt ist, stößt das erste Arretierelement 10, welches in der hervorstehenden Position verbleibt, gegen das zweite Arretierelement 33 in der hervorstehenden Position. In diesem Fall schlägt der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 an der ringförmigen verjüngten Führungsfläche 39 an und bewegt sich dadurch, daß dieser durch die Führungsfläche 39 gegen die Kraft der ersten Feder 31 gedrückt wird, schrittweise nach hinten, bis der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 in die Arretiervertiefung des zweiten Arretierelements 37 eindringt.
Daher wird das Flügelelement 3 während eines Neustarts des Motors gegen eine Drehung gegen das Kettenradelement 1 arretiert, und der Motor kann problemlos angelassen werden, wie bei dem normalen Motoranlaßbetrieb.
Durch Steuern der Zuleitung des hydraulischen Drucks zu den Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 und dessen Ableitung aus diesen gemäß den Motorbetriebsbedingungen kann dieses Ventileinstellungs-Steuersystem das Flügelelement 3 in einer erwünschten Zwischen-Drehposition halten, wie in 5A dargestellt.
Somit weist das Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung (1, 3 etc.), welche in der Lage ist, die Ventileinstellung durch Steuern der hydraulischen Drücke in den Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 zu steuern, die Arretiervorrichtung, welche das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 umfaßt, welche geeignet angeordnet sind, um einander zugewandt zu sein und sich aufeinander zu und voneinander fort zu bewegen, und die erste und die zweite Feder 31 und 34 zum Drängen des ersten und des zweiten Arretierelements nach vorne aufeinander zu auf. Daher ist es möglich, die Drängkräfte auszuwählen und festzulegen und die Belastungen der ersten und der zweiten Feder 31 und 34 individuell festzulegen. Demgemäß ist es möglich, verschiedene Bedingungen sorgfältig abzustimmen, wie etwa Bedingungen zum Aufheben der Begrenzung der Relativdrehung zwischen dem Steuerkettenradelement 1 und der Nockenwelle 2. Ferner ist es möglich, die Bereiche der Druckaufnahmeabschnitte 30a und 33a des ersten und des zweiten Arretierelements 30 und 33 individuell festzulegen. Demgemäß ist eine genauere Abstimmung verschiedener Bedingungen möglich.
Wenn der Motor für eine lange Zeit in dem angehaltenen Zustand gehalten wird, wird das Betriebsöl aus den Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 abgeleitet, und es fließt Luft in die Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18. Daher wird, wenn der Motor erneut angelassen wird und das Öl durch die Pumpe 25 selektiv zu den Vorlaufs- bzw. Nachlaufs kammern 17 bzw. 18 geleitet wird, der Luftdruck in den Vorlaufs- bzw. Nachlaufskammern durch die Zuleitung des Öls erhöht. Durch diese Erhöhung des Luftdrucks kann eines der Arretierelemente nach hinten von dem anderen fort bewegt werden, und die Arretiervorrichtung kann gelöst werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Federkräfte der ersten und der zweiten Feder 31 und 34 und der Druckaufnahmebereich der Flanschfläche 33a jedoch individuell festgelegt werden, und daher ist einfach eine derartige Einstellung erreichbar, daß die Arretiervorrichtung nicht durch den Luftdruck gelöst wird, sondern daß die Arretiervorrichtung lediglich durch die Anwendung eines hydraulischen Öldrucks gelöst wird. Durch eine derartige Einstellung ist es möglich, dadurch, daß verhindert wird, daß die Arretiervorrichtung durch die komprimierte Luft in den Vorlaufs- bzw. Nachlaufskammern gelöst wird, zu verhindern, daß unerwünschte Geräusche erzeugt werden.
Ferner wird die Flexibilität der Gestaltung aufgrund der Tatsache erhöht, daß die Lösebedingungen durch die Festlegung der Federkräfte der ersten und der zweiten Feder 31 und 34 unabhängig von dem Druckaufnahmebereich der vorderen Endfläche des ersten Arretierelements 30 und dem Druckaufnahmebereich der ringförmigen Flanschfläche 33a des zweiten Arretierelements 33 bestimmt werden können.
Selbst in dem Fall eines Motorstillstands kann die Führungsfläche 39 das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 zuverlässig in den Arretierzustand führen. Selbst dann, wenn das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 dabei versagen, bei einem normalen Anhalten des Motors ineinanderzugreifen, kann die Führungsfläche 39 das erste Arretierelement 30 durch geringfügiges Drücken des ersten Arretierelements 30 nach hinten in die Arretiervertiefung 37 führen, wenn das Flügelelement 3 durch das wechselnde Drehmoment schwankt, welches bei einem Motorkurbelbetrieb erzeugt wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 eine Umfangsseitenwandfläche, welche nicht verjüngt ist, sondern gerade im wesentlichen parallel zu der Längsachse des ersten Arretierelements 30 verläuft, entlang welcher sich das erste Arretierelement 30 nach vorne und nach hinten bewegen kann. Daher schlägt in der Arretiervertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 die nicht verjüngte Umfangsseitenwandfläche des vorderen Endabschnitts 30a des ersten Arretierelements 30 an der aufrechten Innenseitenwandfläche der Arretiervertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 an, wobei ein breiterer Kontaktflächenbereich einen zuverlässigen Eingriff gewährleistet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie in den 4A und 4B für den Leerlaufbetrieb dargestellt, die Arretiervorrichtung dadurch gelöst werden, daß lediglich das zweite Arretierelement 33 durch die Anwendung eines hydraulischen Drucks in den Nachlaufskammern 18 nach hinten bewegt wird. Somit kann das Ventileinstellungs-Steuersystem das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 in einer stabilen und zuverlässigen Weise lösen.
Das Durchgangsloch 38 ist in der Bodenwand der Arretiervertiefung 37 des zweiten Arretierelements 33 ausgebildet. Durch dieses Durchgangsloch 38 fließt das Hydraulikfluid, welches zu den Vorlaufskammern 17 geleitet wird, in das Innere des zweiten Arretierelements 33, wenn sich das zweite Arretierelement 33 nach hinten und nach vorne bewegt. In diesem Fall dient das Durchgangsloch 38 als Einrichtung zum Erzeugen einer Dämpfungswirkung durch die Drosselung, und dadurch wird eine Flatterbewegung des zweiten Arretierelements 33 verhindert.
Die 7–10 stellen eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das zweite Arretierelement 33 geeignet angeordnet, um sich durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft anstatt des hydraulischen Drucks in den Nachlaufskammern 18 gegen die Federkraft der zweiten Feder 34 nach hinten zu bewegen. Die Federkraft der zweiten Feder 34 ist auf einen kleineren Wert als eine Zentrifugalkraft mit einer vorbestimmten Stärke, welche in dem Gehäuse 5 während einer Drehung erzeugt wird, festgelegt. Bei diesem Beispiel ist die zweite Feder 34 derart abgestimmt, daß das Zusammendrücken der zweiten Feder 34 durch die Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 beginnt, wenn die Motordrehzahl eine Leerlaufsgeschwindigkeit von etwa 900 U/min erreicht oder überschreitet.
Ein Luftablaßkanal 41 ist in der Umfangswand des Gehäuses 5 des Kettenradelements 1 ausgebildet. Der Luftablaßkanal 41 verbindet die ringförmige Druckkammer 33b mit der Außenseite und öffnet dadurch das Innere der ringförmigen Drucckammer 33a zu der Atmosphäre, um eine freie Bewegung des zweiten Arretierelements 33 in dem zweiten Gleitloch 32 zu ermöglichen. Daher kann das zweite Arretierelement 33 die zweite Feder 34 zusammendrücken und sich durch Aufnehmen einer Zentrifugalkraft mit einer vorbestimmten Stärke oder einer größeren während eines Motorbetriebs gleitend nach hinten bewegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Verbindungskanal 36, welcher die Nachlaufskammer 18 mit dem zweiten Gleitloch 32 verbindet, beseitigt.
Wenn die Zentrifugalkraft nach einem Anlassen des Motors noch schwach ist, wird das zweite Arretierelement 33 durch die zweite Feder 34 nach vorne hervorstehend und in Eingriff mit dem ersten Arretierelement 30 gehalten.
Danach steigt, wenn die Motordrehzahl einen Leerlaufsbetrieb von etwa 900 U/min erreicht, die Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 an und drängt das zweite Arretierelement 33 durch schrittweises Zusammendrücken der zweiten Feder 34 nach hinten in das zweite Gleitloch 32, wie in 8 dargestellt. Infolgedessen werden das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 voneinander gelöst, und die Arretiervorrichtung wird in den gelösten Zustand überführt, welcher ermöglicht, daß sich das Flügelelement 3 dreht. Das Flügelelement 3 wird jedoch durch die Fortsetzung der Zuleitung eines hydraulischen Drucks zu den Nachlaufskammern 18 in der maximal nachlaufenden Position gehalten, welche in 8 dargestellt ist.
Wenn die Motorgeschwindigkeit von dem Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last auf über 900 U/min in den Bereich mittlerer Drehzahl und mittlerer Last ansteigt, wird das Richtungssteuerventil 23 durch die Steuereinheit 26 in den Zustand zum Zuleiten des hydraulischen Drucks zu den Vorlaufskammern 17 anstatt zu den Nachlaufskammern 18 geschaltet, so daß der hydraulische Druck in der Nachlaufskammer 18 abfällt und der hydraulische Druck in den Vorlaufskammern 17 ansteigt. Daher bewegt sich das erste Arretierelement 30 durch den hydraulischen Druck der Vorlaufskammern 17, welcher auf den vorderen Endabschnitt 30a wirkt, nach hinten in das erste Gleitloch 29, und das Flügelelement 3 dreht sich in der Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Ansicht in 8 bzw. in der Vorlaufsrichtung von der maximal nachlaufenden Position von 8 zu einer Zwischenposition oder zu der maximal vorlaufenden Position. Somit wird die Nockenwelle 2 in der Vorlaufsrichtung gegen das Kettenradelement 1 gedreht, und es können die gleichen Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
In diesem Zustand nimmt das zweite Arretierelement 33 die Zentrifugalkraft auf. Der hydraulische Druck, welcher zu der Vorlaufskammer 17 geleitet wird, wird jedoch durch das Durchgangsloch 38 in das Innere des zweiten Arretierelements 33 eingeleitet. Dieser hydraulische Druck wirkt auf den relativ großen Druckaufnahmebereich in dem zweiten Arretierelement 33, und die resultierende Kraft dieses Drucks und der Federkraft der zweiten Feder 34 wird größer als die Zentrifugalkraft und drückt das zweite Arretierelement 33 nach vorne in die hervorstehende Position, wie in den 9 und 10 dargestellt.
Somit wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Verwenden der Zentrifugalkraft zum Bewegen des zweiten Arretierelements 33 nach hinten die Arretiervorrichtung zugunsten einer Kostenverminderung vereinfacht.
11 stellt eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Der Hydraulikkreis 4, welcher das Solenoid-Richtungssteuerventil 23 umfaßt, ist in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert, um den hydraulischen Druck zu den Vorlaufskammern 17 und den Nachlaufskammern 18 zu leiten. Zusätzlich zu diesem Hydraulickreisabschnitt zum selektiven Zuleiten des hydraulischen Drucks zu den Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 umfaßt der Hydraulikabschnitt der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ferner einen Hydraulikkreisabschnitt zum Zuleiten des hydraulischen Drucks zu der Druckkammer 33b des zweiten Gleitlochs 34.
Auf der Abflußseite der Ölpumpe 25 ist ein dritter Fluiddruckkanal 42 vorgesehen, welcher ein Ende aufweist, welches in die Druckkammer 33b mündet. Ein zweites Solenoid- Richtungssteuerventil (bzw. -auswahlventil) 43 ist geeignet angeordnet, um den dritten Druckkanal 42 selektiv mit einem Versorgungskanal 44, welcher mit der Abflußseite der Ölpumpe 25 verbunden ist, und einem Ableitkanal 45, welcher mit der Ölwanne 24 verbunden ist, zu verbinden.
Mit dem Kreisabschnitt, welcher das zweite Steuerventil 43 zum Steuern des Fluiddrucks in der Druckkammer 33b unabhängig von den Fluiddrücken in den Vorlaufs- und Nachlaufskammern 17 und 18 umfaßt, kann das Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das zweite Arretierelement 33 durch direktes Zuleiten des hydraulischen Drucks zu der Druckkammer 33b und Ableiten davon daraus schnell nach vorne und nach hinten bewegen. Somit sind die Arretier- und Lösebetätigungen des ersten und des zweiten Arretierelements 30 und 33 schnell, und die Reaktion der Ventileinstellungssteuerung wird verbessert.
Die 12–15 stellen eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung bzw. ein Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel weisen das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 die Form eines Zapfens auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen das erste und das zweite Arretierelement bzw. die Arretierzapfen 30 und 33 identische Größe und Gestalt auf. Der erste und der zweite Arretierzapfen 30 und 33 umfassen jeweils einen Flansch- bzw. Gleitabschnitt 30c bzw. 33c, welcher integriert an dem hinteren Ende des Zapfens ausgebildet ist.
Gleitlöcher 29 und 32 sind derart ausgebildet, daß die Achsen der Gleitlöcher 29 und 32 einander in der Umfangsrichtung des Flügelelements 3 überlappen. Jedes Gleitloch 29 bzw. 32 umfaßt einen vorderen Abschnitt kleinen Durchmessers, einen hinteren Abschnitt großen Durchmessers und eine Stufen schulterfläche 29a bzw. 32a, welche zwischen den Abschnitten kleinen und großen Durchmessers ausgebildet ist. Der Flansch 30c bzw. 33c jedes Arretierzapfens 30 bzw. 33 ist verschiebbar in dem hinteren Abschnitt großen Durchmessers des entsprechenden Gleitlochs 29 bzw. 32 aufgenommen. Die Stufenschulterfläche 29a bzw. 32a jedes Gleitlochs 29 bzw. 32 ist nach hinten zu der Unterseite des Gleitlochs gewandt und begrenzt die Vorwärtsbewegung des entsprechenden Arretierelements 30 bzw. 33 durch Anschlagen an dem Flansch 30c bzw. 33c des Arretierzapfens, um dadurch die maximal hervorstehende Position des Arretierelements zu bestimmen.
In der maximal nachlaufenden Position gemäß Darstellung in 12 schlagen die vorderen Abschnitte des ersten und des zweiten Arretierzapfens 30 und 33 aneinander an, und dadurch verhindern der erste und der zweite Arretierzapfen 30 und 33 eine Drehung des Flügelelements 3 in der Richtung des Uhrzeigersinns (Vorlaufsrichtung) gemäß Ansicht in 12. Demgegenüber schlägt der Flügel 15, welcher die größte Umfangsrichtungsbreite L3 aufweist, an der benachbarten Trennwand 10 an. Daher wird das Flügelelement 3 in der maximal nachlaufenden Position gehalten.
Die Durchmesser der ersten und der zweiten Feder 31 und 34 sind auf einen relativ kleinen Wert festgelegt. Ein hinterer Endabschnitt der ersten Feder 31 ist in einem Federhalteloch aufgenommen, welches in der Unterseite des ersten Gleitlochs 29 ausgebildet ist. Ein hinterer Endabschnitt der zweiten Feder 34 ist in einem Federhalteloch aufgenommen, welches in einem Verkleidungselement bzw. Stopfenelement 40 ausgebildet ist, welches das hintere Ende des zweiten Gleitlochs 32 abschließt. Ansonsten ist die Konstruktion des dritten Ausführungsbeispiels im wesentlichen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
Bei einem Motoranlaßbetrieb schlägt der erste Arretierzapfen 30 an dem zweiten Arretierzapfen 33 an, wie in 12 dargestellt, und verhindert dadurch eine Drehung des Flügelelements 3. Bei einem Leerlaufsbetrieb ist der hydraulische Druck, welcher von den Nachlaufskammern 18 zu der Druckkammer 33b geleitet wird, immer noch niedrig. Daher werden, obgleich der zweite Arretierzapfen 33 geringfügig nach hinten zurückgezogen wird, wie in 13 dargestellt, der erste und der zweite Arretierzapfen 30 und 33 in Eingriff gehalten.
Wenn die Motordrehzahl weiter erhöht wird und der Motorbetriebszustand in den Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last eintritt, wird das Solenoidventil 23 in den Zustand geschaltet, welcher den hydraulischen Druck zu den Vorlaufskammern 17 leitet, und der Druck in den Vorlaufskammern 17 wird hoch. Daher wird, wie in 14 dargestellt, der erste Arretierzapfen in dem ersten Gleitloch 29 durch den hydraulischen Druck, welcher auf das vordere Ende des ersten Arretierzapfens 30 wirkt, nach hinten zurückgezogen und dadurch von dem zweiten Arretierzapfen 33 gelöst; und das Flügelelement 3 wird durch den hydraulischen Druck in den Vorlaufskammern 17 in der Vorlaufsrichtung (der Richtung des Uhrzeigersinns) gedreht. In einem Bereich mittlerer Drehzahl und hoher Last wird beispielsweise der hydraulische Druck in den Vorlaufskammern 17 weiter erhöht, und das Flügelelement 3 wird in der maximal vorlaufenden Position gehalten, in welcher der Flügel 15, welcher die größte Umfangsrichtungsbreite L3 aufweist, an der benachbarten Trennwand 10 anschlägt.
In dem Bereich hoher Drehzahl und hoher Last wird das Betriebsöl aus den Vorlaufskammern 17 abgeleitet, und das Flügelelement 3 wird in der Nachlaufsrichtung (der Richtung des Gegenuhrzeigersinns) gedreht. Unmittelbar nach dieser Schaltbetätigung wird der hydraulische Druck jedoch zu den Nachlaufskammern 18 geleitet, und der hydraulische Druck in den Vorlaufskammern 17 wird nicht abrupt vermindert. Daher wird der erste Arretierzapfen 30 nicht so weit vorgeschoben, und der zweite Arretierzapfen 33 wird geringfügig zurückgezogen, so daß sich das Flügelelement 3 ohne Störung zwischen dem ersten und dem zweiten Arretierzapfen 30 und 33 zu der maximal nachlaufenden Position drehen kann.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 zueinander identisch, so daß die Herstellungskosten vermindert werden können. Die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann den Kraftstoffverbrauch und die sonstige Motorleistungsfähigkeit verbessern, wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen.
Die 16 und 17 stellen eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung bzw. ein Ventileinstellungs-Steuersystem gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 in der Axialrichtung anstatt in der Radialrichtung angeordnet.
Ein in Axialrichtung verlaufendes erstes Gleitloch 29 ist in dem Flügel 15 ausgebildet, welcher eine größere Umfangsrichtungsbreite aufweist. Das erste Gleitloch 29 verläuft in der Axialrichtung entlang der Mittelachse des Flügelelements 3. Das erste Gleitloch 29 ist ein gestuftes Loch, welches einen größeren Abschnitt und einen kleineren Abschnitt aufweist, welcher eine Querschnittsgröße aufweist, welche kleiner als die Querschnittsgröße des größeren Abschnitts ist. Ein in Axialrichtung verlaufendes zweites Gleitloch 32 ist in einem dicken Wandabschnitt der hinteren Platte 7 des Steuerkettenradelements 1 in einer Position ausgebildet, welche dem ersten Gleitloch zugewandt ist, wenn sich das Flügelelement 3 in einer vorbestimmten (maximal nachlaufenden) Drehposition befindet. Das zweite Gleitloch 32 verläuft in der Axialrichtung entlang der gemeinsamen Mittelachse des Flügelelements 3 und des Steuerkettenradelements 1. Ein hinteres Ende des zweiten Gleitlochs 32 ist durch ein Verkleidungs- bzw. Stopfenelement 40 abgeschlossen. Das Verkleidungselement 40 weist die Gestalt einer dünnen kreisförmigen Scheibe auf und ist an der hinteren Platte 7 befestigt, um die Unterseite des zweiten Gleitlochs 32 zu bilden. Ein Luftablaßloch ist ungefähr in der Mitte des Verkleidungselements 40 ausgebildet, um eine gleitende Bewegung des zweiten Arretierelements 33 in dem zweiten Gleitloch 32 zu gewährleisten.
Das erste Arretierelement 30 ist ein becherförmiges Element, welches eine zylindrische Wand, welche sich von einem hinteren Ende zu einem vorderen Ende zu der hinteren Verkleidung 7 hin erstreckt, und einen vorderen Endabschnitt 30a, welcher das vordere Ende der zylindrischen Wand abschließt, umfaßt. Das zweite Arretierelement 33 ist ein becherförmiges Element, welches eine zylindrische Wand, welche sich von einem hinteren Ende zu einem vorderen Ende zu der vorderen Verkleidung 6 hin erstreckt, und einen vorderen Endabschnitt, welcher das vordere Ende der zylindrischen Wand abschließt, umfaßt. Das erste Arretierelement 30 ist verschiebbar in dem ersten Gleitloch 29 aufgenommen, so daß sich das erste Arretierelement 30 in der Axialrichtung nach vorne und nach hinten bewegen kann. Das zweite Arretierelement 33 ist verschiebbar in dem zweiten Gleitloch 32 aufgenommen, so daß sich das zweite Arretierelement 33 in der Axialrichtung nach vorne und nach hinten bewegen kann.
Der vordere Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 ist mit einem Vorsprung (Arretiervorsprung) ausgebildet, welcher bei diesem Beispiel ein zylindrischer Vorsprung ist, welcher in Axialrichtung hervorsteht. Das erste Arretierelement 30 umfaßt ferner einen nach außen gewandten Flansch, welcher integriert an dem hinteren Ende ausgebildet ist und geeignet angeordnet ist, um an einer Stufe 29c anzuschlagen, welche in dem ersten Gleitloch 29 ausgebildet ist, um die Vorwärtsbewegung des ersten Arretierelements 30 zu begrenzen.
Der vordere Endabschnitt des zweiten Arretierelements 33 ist mit einer Vertiefung (Arretiervertiefung) 37 ausgebildet, in welcher der Vorsprung, welcher in dem vorderen Endabschnitt 30a des ersten Arretierelements 30 ausgebildet ist, lose eingepaßt werden kann. Die Vertiefung 37 von 16 ist in Axialrichtung vertieft. Die Außenfläche der zylindrischen Wand des zweiten Arretierelements 33 ist gestuft, und es ist eine ringförmige Stufenschulterfläche 33 ausgebildet, welche den hydraulischen Druck in einer ringförmigen Druckkammer 33b aufnimmt, welche um das zweite Arretierelement 33 ausgebildet ist. Der Druckaufnahmebereich der ringförmigen Stufenschulterfläche 33 ist auf einen geeigneten Wert abgestimmt.
Ein Verbindungskanal 36 verläuft von einer der Nachlaufskammern 18 zu der ringförmigen Druckkammer 33b, um den hydraulischen Druck von der Nachlaufskammer 18 zu der Drucckammer 33b zu leiten. Ansonsten ist das fünfte Ausführungsbeispiel im wesentlichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch.
Daher kann das fünfte Beispiel die gleichen Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel liefern. Bei einem Motoranlaßbetrieb wird der hydraulische Druck in der ringförmigen Druckkammer 33b noch nicht erhöht, und das zweite Arretierelement 33 wird in Eingriff mit dem ersten Arretierelement 30 gehalten. Bei einem Leerlaufsbetrieb wird der hydraulische Druck, welcher in die Druckkammer 33b geleitet wird, geringfügig erhöht, und das zweite Arretierelement 33 wird nach hinten zurückgezogen und von dem ersten Arretierelement gelöst. Der hydraulische Druck ist jedoch immer noch ungenügend, und das Flügelelement 3 wird in der maximal nachlaufenden Position gehalten.
Wenn beispielsweise die Motordrehzahl von dem Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Last auf den Bereich mittlerer Drehzahl und hoher Last erhöht wird, wird das Solenoidventil 23 in den Zustand geschaltet, welcher den hydraulischen Druck zu den Vorlaufskammern 17 leitet, und das Flügelelement 3 wird durch den hydraulischen Druck in den Vorlaufskammern 17 in der Vorlaufsrichtung (der Richtung des Uhrzeigersinns) gedreht. Somit kann das Ventileinstellungs-Steuersystem die Motorleistungsfähigkeit ausreichend verbessern, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 in Axialrichtung entlang der Achse der Nockenwelle 2 angeordnet. Daher nimmt die Arretiervorrichtung keinen Einfluß der Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 auf, und das erste und das zweite Arretierelement 30 und 33 können lediglich durch die hydraulischen Drücke bewegt werden. Somit kann das fünfte Ausführungsbeispiel die Steuerreaktion zum Steuern der Relativdrehung zwischen dem Steuerkettenradelement 1 und der Nockenwelle 2 verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann das Antriebselement anstatt des Steuerkettenrads 1 eine Steuerrolle sein, welche durch einen Steuerriemen aus Gummi angetrieben wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft für eine Verminderung von Schwingungen und Geräuschen.
Ferner kann das Antriebselement ein Zahnradelement sein, welches durch eine Zahnradvorrichtung angetrieben wird, welche eine Bewegung durch eine Kombination von zwei oder mehr Zahnrädern überträgt. In diesem Fall kann die Antriebskraft sicher übertragen werden. Ferner ist es möglich, eine Kreuzverzahnung als Zahnradvorrichtung zu verwenden, um Flankenspielgeräusche zu vermindern.
Das Betätigungselement der Ventileinstellungssteuerung kann ein VTC-Betätigungselement des Helixtyps anstatt des VTC-Betätigungselements des Flügeltyps sein. Bei dem Helixtyp wird die relative Drehphase mit einer axialen Bewegung eines rohrförmigen gezahnten Elements verschoben.
Das Betätigungselement der Ventileinstellungssteuerung kann anstatt des hydraulischen Betätigungselements ein elektrisches oder elektromagnetisches sein. In diesem Fall wird die relative Drehphase zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebselement durch eine elektrische Vorrichtung geändert, wie etwa durch einen Elektromotor oder eine elektromagnetische Bremse.
Es ist ausreichend, lediglich ein Paar der Vorlaufs-Fluiddruckkammer und der Rücklaufs-Fluiddruckkammer vorzusehen. Die Anzahl der Paare der Vorlaufs- und Rücklaufskammern kann eins betragen oder kann zwei, drei oder vier oder mehr betragen. Wenn die Anzahl der Paare erhöht wird, insbesondere in dem Fall des VTC-Betätigungselements des Flügeltyps, werden die Druckaufnahmebereiche vergrößert, und die Reaktionscharakteristik des VTC-Betätigungselements wird verbessert.
Es ist nicht immer notwendig, das erste und das zweite bewegliche Element in einer der Vorlaufs- und Nachlaufs-Fluiddruckkammern anzuordnen. Das erste und das zweite bewegliche Element können in einer Position angeordnet sein, welche von den Vorlaufs- und Nachlaufskammern getrennt ist.
Das erste und das zweite bewegliche Element können an verschiedenen Abschnitten des Antriebs- und des Abtriebs-Drehelements angeordnet sein, welche geeignet angeordnet sind, um sich gegeneinander zu drehen. Das erste und das zweite bewegliche Element brauchen nicht zwischen einem Element, wie etwa einem Kettenrad, welches durch eine Kurbelwelle direkt angetrieben wird, und einem Element, wie etwa einem Flügelelement, welches eine Nockenwelle direkt antreibt, angeordnet zu sein. Mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements kann in einem Element (wie etwa dem oben erwähnten rohrförmigen gezahnten Element des Helix-VTC-Betätigungselements) angebracht sein, welches zwischen dem Element, welches durch die Kurbelwelle direkt angetrieben wird, und dem Element, welches die Nockenwelle direkt antreibt, eingefügt ist.
Das erste und das zweite bewegliche Element können in verschiedenen Formen gestaltet sein. Ein oder beide Elemente der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements können die Form eines zylindrischen Zapfens, eines polygonalen Zapfens, welcher einen polygonalen Querschnitt aufweist, eines ringförmigen Elements oder eines plattenförmigen Elements oder die Form eines Hebelarms aufweisen.
Anstatt des Eingriffs zwischen der Vertiefung (Arretiervertiefung) 37 und dem Vorsprung (Arretiervorsprung) wie bei einer Zapfenverbindung ist es möglich, verschiedene Formen für Anschlagsabschnitte des ersten und des zweiten beweglichen Elements zu verwenden. Wenn die Relativdrehung der Drehvorrichtung des Antriebs-Drehelements und des Abtriebs-Drehelements innerhalb eines vorbestimmten Bereich begrenzt wird, ist es möglich, das erste und das zweite bewegliche Element geeignet anzuordnen, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebs-Drehelement durch einen Anschlag zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Element in der Umfangsrichtung lediglich in einer Richtung zu verhindern und die Relativdrehung in der entgegengesetzten Richtung durch die Drehvorrichtung des Antriebs- und des Abtriebs-Drehelements zu verhindern.
Anstatt einer Spiralfeder ist es möglich, für mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten Vorspannelements eine Blattfeder oder eine Tellerfeder zu verwenden. Die Richtungen einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des ersten und des zweiten beweglichen Elements sind nicht auf die Radialrichtung und die Axialrichtung beschränkt. Es ist möglich, verschiedene Richtungen als Richtungen des ersten und des zweiten beweglichen Elements zu verwenden.
Anstelle der verjüngten bzw. konischen Fläche um die Vertiefung 37 ist es möglich, verschiedene Formen des Führungsabschnitts zum Führen des ersten und des zweiten beweglichen Elements in einen Eingriff bzw. in den Arretierzustand zu verwenden. Beispielsweise kann eine verjüngte Fläche um den Vorsprung eines beweglichen Elements zum Eingriff in der Vertiefung des anderen beweglichen Elements ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, eine verjüngte Fläche lediglich in einem Abschnitt des Umfangs der Vertiefung 37 auszubilden. In diesem Fall ist das bewegliche Element, welches mit der Vertiefung ausgebildet ist, derart angeordnet, daß die Drehung um dessen eigene Achse begrenzt bzw. verhindert wird. Ferner ist es möglich, als Führungsabschnitt bzw. Führungseinrichtung eine Vorrichtung, welche ein oder mehrere Glieder verwendet, oder eine Nockenvorrichtung oder einen Abschnitt bzw. eine Vorrichtung mit einer anderen Gestalt zum Bewegen mindestens eines Elements aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten durch Verwenden einer Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebs-Drehelement zu verwenden oder eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsdrehelement in eine geradlinige Bewegung mindes tens eines Elements aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements umzuwandeln.
Ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements ist ein erstes zu lösendes Element, welches zuerst durch die Anwendung eines hydraulischen Drucks nach hinten bewegt wird, wenn der Motor angelassen wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise das zweite Arretierelement das erste gelöste Element, auf welches nach dem Anlassen des Motors durch die Anwendung des Nachlaufs-Fluiddrucks zuerst eingewirkt wird. Mindestens das Vorspannelement (wie etwa die zweite Feder 34) des ersten zu lösenden Elements (wie etwa des zweiten Arretierelements 32) ist derart abgestimmt, daß das Vorspannelement das erste zu lösende Element in der hervorstehenden Position halten kann, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu verhindern, wenn ein Luftdruck auf das erste zu lösende Element angewandt wird, und daß das Vorspannelement ermöglicht, daß das erste zu lösende Element nach hinten bewegt wird, wenn ein hydraulischer Druck angewandt wird. Ferner ist das Vorspannelement (wie etwa die zweite Feder 34) des ersten zu lösenden Elements (wie etwa des zweiten Arretierelements 32) derart abgestimmt, daß die Vorspannkraft bzw. Federkraft des ersten zu lösenden Elements größer als die des anderen Vorspannelements ist.
Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung der Nr. 2005-143354, eingereicht am 17. 5. 2005. Der gesamte Inhalt dieser japanischen Patentanmeldung der Nr. 2005-143354 ist hiermit durch Verweis auf genommen.
Obgleich die Erfindung oben unter Verweis auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vor dem Hintergrund der obigen Darlegungen werden Fachkundigen Abwandlungen und Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele einfallen. Der Schutzumfang der Erfindung ist unter Verweis auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Antriebs-Drehelement, welches geeignet gestaltet ist, um durch den Motor angetrieben zu werden; ein Abtriebs-Drehelement, welches geeignet angeordnet ist, um sich gegen das Antriebs-Drehelement zu drehen, und geeignet gestaltet ist, um eine Nockenwelle des Motors zu drehen; ein erstes bewegliches Element, welches in einem ersten Drehelement vorgesehen und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen, wobei das erste Drehelement entweder das Antriebs-Drehelement oder das Abtriebs-Drehelement ist; und ein zweites bewegliches Element, welches in einem zweiten Drehelement vorgesehen und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne und nach hinten zu bewegen, wobei das zweite Drehelement das andere Element aus der Gruppe des Antriebs-Drehelements und des Abtriebs-Drehelements ist, wobei das erste und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet sind, um eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn sowohl das erste bewegliche Element als auch das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden, und die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu ermöglichen, wenn mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten bewegt wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebs-Drehelement geeignet gestaltet ist, um durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben zu werden; das Antriebs-Drehelement geeignet gestaltet ist, um sich mit der Nockenwelle als Einheit zu drehen; und die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung ferner umfaßt: ein erstes Vorspannelement, welches geeignet angeordnet ist, um das erste bewegliche Element nach vorne zu dem zweiten beweglichen Element hin vorzuspannen; ein zweites bewegliches Element, welches geeignet angeordnet ist, um das zweite bewegliche Element nach vorne zu dem ersten beweglichen Element hin vorzuspannen; und einen Steuerabschnitt zum Ändern einer relativen Drehposition des Abtriebs-Drehelements bezüglich des Antriebs-Drehelements.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung ferner ein erstes Vorspannelement, welches geeignet angeordnet ist, um das erste bewegliche Element vorzuspannen, um das erste bewegliche Element nach vorne zu dem zweiten beweglichen Element hin zu bewegen, und ein zweites Vorspannelement, welches geeignet angeordnet ist, um das zweite bewegliche Element vorzuspannen, um das zweite bewegliche Element nach vorne zu dem ersten beweglichen Element hin zu bewegen, umfaßt; und wobei das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet sind, um aneinander anzuschlagen, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn das erste und das zweite bewegliche Element nach vorne hervorstehen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung ferner eine Betätigungsvorrichtung umfaßt, um mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten zu drängen, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu ermöglichen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das erste und das zweite bewegliche Ele ment derart angeordnet sind, daß das erste und das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement während eines Anlassens des Motors zu begrenzen, und daß mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten bewegt wird, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement nach dem Anlassen des Motors zu ermöglichen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3: wobei das Antriebs-Drehelement und das Abtriebs-Drehelement geeignet angeordnet sind, um eine Vorlaufs-Fluiddruckkammer zum Drehen des Abtriebs-Drehelements in einer Vorlaufsrichtung gegen das Antriebs-Drehelement, wenn ein Vorlaufs-Fluiddruck zu der Vorlaufs-Fluiddruckkammer geleitet wird, und eine Nachlaufs-Fluiddruckkammer zum Drehen des Abtriebs-Drehelements in einer Nachlaufsrichtung gegen das Antriebselement, wenn ein Nachlaufs-Fluiddruck zu der Nachlaufs-Fluiddruckkammer geleitet wird, zu definieren; und wobei mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements geeignet angeordnet ist, um sich entweder gemäß dem Vorlaufs-Fluiddruck oder dem Rücklaufs-Fluiddruck nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Abtriebs-Drehelement einen Flügel umfaßt, welcher in Radialrichtung nach außen hervorsteht und die Vorlaufs-Fluiddruckkammer und die Nachlaufs-Fluiddruckkammer trennt; und das Antriebs-Drehelement das Abtriebs-Drehelement einschließt und die Vorlaufs- und Nachlaufs-Fluiddruckkammern zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement definiert.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements entweder in der Vorlaufs-Fluiddruckkammer oder der Rücklaufs-Fluiddruckkammer freiliegend angeordnet ist, um sich entweder gemäß dem Vorlaufs-Fluiddruck oder dem Nachlaufs-Fluiddruck nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements mit einem Verbindungskanal ausgebildet ist, um entweder den Vorlaufs-Fluiddruck oder den Nachlaufs-Fluiddruck geeignet zu leiten, um entweder das erste oder das zweite beweglich Element nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß dem Vorlaufs-Fluiddruck gegen eine Vorspannkraft des ersten Vorspannelements nach hinten zu bewegen; und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß dem Nachlaufs-Fluiddruck gegen eine Vorspannkraft des zweiten Vorspannelements nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich entweder gemäß dem Vorlaufs-Fluiddruck oder dem Rücklaufs-Fluiddruck gegen eine Vorspannkraft des ersten Vorspannelements nach hinten zu bewegen; und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich durch eine Zentrifugalkraft in einem radial nach außen verlaufenden Bereich nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei sowohl das erste als auch das zweite bewegliche Element einem hydraulischen Druck in einer Kammer aus der Gruppe der Vorlaufs-Fluiddruckkammer und der Rücklaufs-Fluiddruckkammer ausgesetzt sind; und das erste bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um durch den hydraulischen Druck nach hinten gedrängt zu werden, während das zweite bewegliche Element nicht durch den hydraulischen Druck gedrängt wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste bewegliche Element einen vorderen Endabschnitt umfaßt, welcher geeignet angeordnet ist, um den hydraulischen Druck lediglich an einer vorderen Seite aufzunehmen, um durch den hydraulischen Druck nach hinten gedrückt zu werden; und das zweite bewegliche Element einen vorderen Endabschnitt umfaßt, welcher mit einem Durchgangsloch ausgebildet ist, so daß das zweite bewegliche Element den hydraulischen Druck sowohl an einer vorderen Seite als auch an einer hinteren Seite des zweiten beweglichen Elements aufnimmt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei entweder das erste oder das zweite bewegliche Element eine äußere Umfangsfläche und eine Druckaufnahmefläche eines nach außen gewandten Flansches umfaßt, welche von der äußeren Umfangsfläche nach außen hervorsteht und welche geeignet angeordnet ist, um entweder den Vorlaufs-Fluiddruck oder den Nachlaufs-Fluiddruck aufzunehmen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei des zweite bewegliche Element die Druckaufnahmefläche des nach außen gewandten Flansches umfaßt, welche ringförmig ist; und das zweite Drehelement einen Abschnitt umfaßt, welcher eine ringförmige Druckkammer definiert, welche um das zweite bewegliche Element ausgebildet ist und welche entweder mit der Vorlaufs-Fluiddruckkammer oder der Nachlaufs-Fluiddruckkammer verbunden ist.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements eine Vertiefung umfaßt, um den Vorsprung zum Begrenzen der Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebs-Drehelement aufzunehmen, wenn das erste und das zweite bewegliche Element nach vorne aufeinander zu bewegt werden.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das erste Drehelement einen Lagerabschnitt umfaßt, welcher das erste bewegliche Element lagert und es ermöglicht, daß sich das erste bewegliche Element in Radialrichtung um eine Achse der Nockenwelle bewegt; und das zweite Drehelement einen Lagerabschnitt umfaßt, welcher das zweite bewegliche Element lagert und es ermöglicht, daß sich das zweite bewegliche Element in Radialrichtung um die Achse der Nockenwelle bewegt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das erste Drehelement einen Lagerabschnitt umfaßt, welcher das erste bewegliche Element lagert und es ermöglicht, daß sich das erste bewegliche Element in Axialrichtung entlang einer Achse der Nockenwelle bewegt; und das zweite Drehelement einen Lagerabschnitt umfaßt, welcher das zweite bewegliche Element lagert und es ermöglicht, daß sich das zweite bewegliche Element in Axialrichtung entlang der Achse der Nockenwelle bewegt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das erste und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet sind, um sich in einen Arretierzustand zu bewegen, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebs-Drehelement zu verhindern, wenn sich das Abtriebselement in einer vorbestimmten ersten Drehposition bezüglich des Antriebselements befindet, und mindestens ein Ele ment aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements geeignet angeordnet ist, um durch eine Relativdrehung des Abtriebselements gegen das Antriebselement von einer zweiten Drehposition fern von der vorbestimmten ersten Drehposition nach hinten zu der vorbestimmten ersten Drehposition bewegt zu werden.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung ferner einen Führungsabschnitt zum Führen des ersten und des zweiten beweglichen Elements, wenn sich das Abtriebs-Drehelement von einer Drehposition fern von der ersten Drehposition zu der ersten Drehposition bezüglich des Antriebselement dreht, umfaßt, wobei mindestens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach vorne hervorsteht.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Führungsabschnitt geeignet angeordnet ist, um das erste und das zweite bewegliche Element durch Aufnehmen einer Betätigungskraft, welche erzeugt wird, wenn sich die Kurbelwelle des Motors dreht, in den Arretierzustand zu führen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 19, wobei entweder das erste oder das zweite bewegliche Element mit einem Führungsabschnitt zum Führen des ersten und des zweiten beweglichen Elements in den Arretierzustand, wenn sich das Abtriebs-Drehelement von einer Drehposition fern von der ersten Drehposition zu der ersten Drehposition bezüglich des Antriebs-Drehelements dreht, ausgebildet ist.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 19, wobei das erste und das zweite bewegliche Element einen ersten bzw. einen zweiten Anschlagsabschnitt umfassen, welche geeignet angeordnet sind, um aneinander anzuschlagen, wenn sich das Abtriebs-Drehelement von einer Drehposition fern von der ers ten Drehposition zu der ersten Drehposition bezüglich des Antriebselements hin dreht, wobei das erste und das zweite bewegliche Element nach vorne hervorstehen; und mindestens ein Abschnitt aus der Gruppe des ersten und des zweiten Anschlagsabschnitts eine geneigte Fläche zum Führen des ersten und des zweiten beweglichen Elements in die Arretierposition umfaßt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 23, wobei ein Abschnitt aus der Gruppe des ersten und des zweiten Anschlagsabschnitts die geneigte Fläche umfaßt, welche eine verjüngte Fläche ist, und der andere Abschnitt aus der Gruppe des ersten und des zweiten Anschlagsabschnitts eine nicht verjüngte Fläche umfaßt, welche an der verjüngten Fläche anschlägt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung ferner einen Steuerabschnitt zum Ändern einer Drehposition des Abtriebs-Drehelements bezüglich des Antriebs-Drehelements umfaßt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Steuerabschnitt einen Hydraulikabschnitt zum Drehen des Abtriebs-Drehelements durch Zuleiten eines Vorlaufs-Fluiddrucks zu einer Vorlaufskammer in einer Vorlaufsrichtung gegen das Antriebs-Drehelement und zum Drehen des Abtriebs-Drehelements durch Zuleiten eines Nachlaufs-Fluiddrucks zu einer Nachlaufskammer in einer Nachlaufsrichtung gegen das Antriebs-Drehelement umfaßt; das erste bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß dem Vorlaufs-Fluiddruck gegen eine Vorspannkraft des ersten Vorspannelements nach hinten zu bewegen; und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß dem Nachlaufs-Fluiddruck gegen eine Vorspannkraft des ersten Vorspannelements nach hinten zu bewegen.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei entweder das erste oder das zweite Vorspannelement eine Feder ist, welche derart abgestimmt ist, daß diese ermöglicht, daß sich das bewegliche Element, welches durch die Feder vorgespannt wird, nach hinten bewegt, wenn ein hydraulischer Druck auf das bewegliche Element, welches durch die Feder vorgespannt wird, ausgeübt wird, und eine Rückwärtsbewegung des beweglichen Elements, welches durch die Feder vorgespannt wird, verhindert, wenn ein Luftdruck angewandt wird; und wobei auf das bewegliche Element, welches durch die Feder vorgespannt wird, durch einen hydraulischen Druck eingewirkt wird, welcher entweder der Vorlaufs-Fluiddruck oder der Nachlaufs-Fluiddruck ist und welcher nach einem Anlassen des Motors zuerst zu einer entsprechenden Kammer aus der Gruppe der Vorlaufs-Fluidkammer und der Nachlaufs-Fluidkammer geleitet wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei entweder das erste oder das zweite Vorspannelement ein stärkeres Vorspannelement ist, welches eine größere Vorspannkraft als die Vorspannkraft des anderen Elements aus der Gruppe des ersten und des zweiten Vorspannelements aufweist; und wobei auf das bewegliche Element, welches durch das stärkere Vorspannelement vorgespannt wird, durch einen hydraulischen Druck eingewirkt wird, welcher entweder der Vorlaufs-Fluiddruck oder der Nachlaufs-Fluiddruck ist und welcher nach einem Anlassen des Motors zuerst zu einer entsprechenden Kammer aus der Gruppe der Vorlaufs-Fluidkammer und der Nachlaufs-Fluidkammer geleitet wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Steuerabschnitt eine Steuereinheit zum Bewirken, daß sich das erste und das zweite bewegliche Element nach vorne bewegen, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement während eines Anlassens des Motors zu begrenzen, und zum Bewirken, daß sich min destens ein Element aus der Gruppe des ersten und des zweiten beweglichen Elements nach hinten bewegt, um die Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement nach dem Anlassen des Motors zu ermöglichen, umfaßt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das erste bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß einem Fluiddruck, welcher durch eine Fluidpumpe erzeugt wird, welche durch den Motor angetrieben wird, gegen eine Vorspannkraft des ersten Vorspannelements nach hinten zu bewegen; und das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um sich gemäß einem Fluiddruck, welcher durch die Fluidpumpe erzeugt wird, gegen eine Vorspannkraft des ersten beweglichen Elements nach hinten zu bewegen.
Verbrennungsmotor, umfassend: eine Kurbelwelle; eine Nockenwelle; eine Ventileinstellungssteuerungs-Drehvorrichtung, umfassend ein Antriebs-Drehelement, welches durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, und ein Abtriebs-Drehelement, welches geeignet angeordnet ist, um durch das Antriebs-Drehelement angetrieben zu werden und die Nockenwelle anzutreiben, und welches geeignet angeordnet ist, um sich gegen das Antriebs-Drehelement zu drehen, um eine Drehposition des Abtriebs-Drehelements bezüglich des Antriebs-Drehelements zu ändern; und eine Arretiervorrichtung, umfassend ein erstes bewegliches Element, welches in dem Abtriebs-Drehelement angebracht ist und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne zu dem Antriebs-Drehelement hin und nach hinten von dem Antriebs-Drehelement fort zu bewegen, und ein zweites bewegliches Element, welches in dem Antriebs-Drehelement angebracht und geeignet angeordnet ist, um sich nach vorne zu dem Abtriebs-Drehelement hin und nach hinten von dem Abtriebs-Drehelement fort zu bewegen, wobei das zweite bewegliche Element geeignet angeordnet ist, um an dem ersten beweglichen Element anzuschlagen und dadurch eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement zu begrenzen, wenn sowohl das erste bewegliche Element als auch das zweite bewegliche Element nach vorne bewegt werden.