DE102006018550A1

DE102006018550A1 - Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006018550A1
Application number: DE200610018550
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: 2006-04-21
Publication date: 2006-11-23
Also published as: FR2885948A1

Abstract

Eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung weist ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes, antreibendes Drehteil auf; ein angetriebenes Drehteil, das so ausgebildet ist, dass es sich relativ zum antreibenden Drehteil dreht und so ausgebildet ist, dass es eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine dreht; und einen Hydrauliksteuerabschnitt zum Drehen des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil mittels Hydraulik. Ein Verriegelungsmechanismus ist so ausgebildet, dass er in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck, der von dem Hydrauliksteuerabschnitt zugeführt wird, von einem Verriegelungszustand zum Verhindern der Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil in einen Entriegelungszustand versetzt wird, um die Relativdrehung zu ermöglichen, über einen Bereitschaftszustand zur Vorbereitung auf den Entriegelungszustand, ohne die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die mit einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung versehen ist, und/oder eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung zum Steuern der Ventilsteuerzeit einer Brennkraftmaschine, beispielsweise der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten von Einlass- oder Auslassventilen.

Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-002104 beschreibt eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung (VTC) des Flügelradtyps, die eine Dreheinheit mit einem Steuerzeit-Zahnradteil und ein Flügelradteil aufweist, sowie einen Verriegelungsmechanismus, der einen Verriegelungsstift aufweist, um eine Relativdrehung zwischen dem Steuerzeit-Zahnradteil und dem Flügelradteil zu begrenzen.

Wenn eine Brennkraftmaschine über längere Zeit nicht im Betrieb gewesen ist, hat sich der Hauptanteil des Öls aus den Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern in der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß der voranstehend geschilderten Veröffentlichung entfernt. Wenn Hydraulikfluid der Voreilungs- oder Nacheilungs-Druckkammer zum Zeitpunkt des nächsten Anlassens der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wird daher Luft in der Druckkammer komprimiert. Dies führt dazu, dass der Luftdruck in der Druckkammer ansteigt, und auf den Verriegelungsstift einwirkt, so dass der Verriegelungsmechanismus versehentlich entriegelt werden kann, so dass das Flügelradteil in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung schwanken kann, und unerwünschte Geräusche hervorrufen kann. Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung zur Lösung der Probleme, die bei der bisherigen Technik auftreten.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine auf: ein antreibendes Drehteil, das zum Antrieb durch die Brennkraftmaschine ausgebildet ist; ein angetriebenes Drehteil, das so ausgebildet ist, dass es sich relativ zum antreibenden Drehteil dreht, und eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine dreht; einen Hydrauliksteuerabschnitt zum Drehen des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil mittels Hydraulik; und einen Verriegelungsmechanismus, der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Hydraulikdruck, der von dem Hydraulikabschnitt geliefert wird, von einem Verriegelungszustand zum Verhindern einer Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil in einen Entriegelungszustand versetzt zu werden, um die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu ermöglichen, über einen Bereitschaftszustand, zur Vorbereitung auf den Entriegelungszustand, ohne dass die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil ermöglicht wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine Brennkraftmaschine auf: eine Kurbelwelle; eine Nockenwelle; einen Ventilsteuerzeit-Steuerdrehmechanismus, der ein antreibendes Drehteil aufweist, das von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, und ein angetriebenes Drehteil, das dazu ausgebildet ist, von dem antreibenden Drehteil angetrieben zu werden, und die Nockenwelle anzutreiben, und auch dazu ausgebildet ist, sich relativ zum antreibenden Drehteil zu drehen, um die Drehlage des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu ändern; einen Hydraulikabschnitt zum Drehen des angetriebenen Drehteils relativ zu dem antreibenden Drehteil in einer Voreilungsrichtung durch einen Voreilungs-Fluiddruck in einer Voreilungs-Druckkammer, und in einer Nacheilungsrichtung durch einen Nacheilungs-Fluiddruck in einer Nacheilungs-Druckkammer; einen Steuerabschnitt zum Steuern des Hydraulikabschnitts, damit Fluiddruck selektiv der Voreilungs-Druckkammer oder der Nacheilungs-Druckkammer in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeführt wird, und zur Durchführung eines Brennkraftmaschinenanlassvorgangs dadurch, dass zuerst der Fluiddruck einer ersten Kammer zugeführt wird, die entweder die Voreilungs- oder die Nacheilungs-Druckkammer ist, und dann der Fluiddruck einer zweiten Kammer zugeführt wird, welche die andere dieser beiden Kammern ist; und einen Verriegelungsmechanismus, der dazu ausgebildet ist, eine Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu verhindern, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in einem Verriegelungszustand befindet, und die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils zu ermöglichen, wenn er sich im Entriegelungszustand befindet, wobei der Verriegelungsmechanismus in den Verriegelungszustand zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine versetzt wird, und dann in den Entriegelungszustand in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der zweiten Kammer nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine versetzt wird. Der Verriegelungsmechanismus ist weiterhin dazu ausgebildet, vor dem Erreichen des Entriegelungszustands in einen Bereitschaftszustand versetzt zu werden, der zur Vorbereitung des Entriegelungszustands dient, während die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zu dem antreibenden Drehteil verhindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht entlang einer Linie F1-F1 in
2 zur Darstellung einer Brennkraftmaschine, die mit einem Ventilsteuerzeit-Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;
2 eine Schnittansicht entlang einer Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventilsteuerzeit-Steuersystems von 1;
3A eine Schnittansicht entlang der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventilsteuerzeit-Steuersystems von 1 zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine, und 3B eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 3A;
4A eine Schnittansicht entlang der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventilsteuerzeit-Steuersystems von 1 zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs der Brennkraftmaschine, und 4B eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 4A;
5A eine Schnittansicht entlang der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventilsteuerzeit-Steuersystems von 1 zum Zeitpunkt des Betriebs in einem Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung der Brennkraftmaschine, und 5B eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 5A;
6A eine Schnittansicht entlang der Linie F2-F2 in 1 zur Darstellung des Ventilsteuerzeit-Steuersystems von 1 zum Zeitpunkt des Betriebs in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl und mittlerer Belastung der Brennkraftmaschine, und 6B eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 6A;
7 eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 7, wobei sich ein Flügelradteil in einer am stärksten nacheilenden Position befindet;
9 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 7, wenn sich das Flügelrad in einer mittleren Drehlage befindet;
10 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 7, wenn sich das Flügelradteil in einer am stärksten voreilenden Position befindet;
11 eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 11, wenn sich ein Flügelradteil in der am stärksten nacheilenden Position befindet;
13 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 11, wenn sich das Flügelradteil in einer mittleren Drehlage befindet;
14 eine teilweise weggeschnittene Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung von 11, wenn sich das Flügelradteil in der am stärksten voreilenden Position befindet;
15 eine Schnittansicht entlang einer Linie F15-F15 in 16 mit einer Darstellung einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Schnittansicht entlang einer Linie F16-F16 von 15;
17 eine Schnittansicht entlang einer Linie F17-F17 von 18 mit einer Darstellung einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Schnittansicht entlang einer Linie F18-F18 von 17; und
19 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts von 17.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine, die mit einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung oder einem entsprechenden System gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. 2 zeigt die Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung im Schnitt entlang einer Linie F2-F2 in 1, während 1 eine Schnittansicht entlang einer Linie F1-F1 von 2 ist. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung an der Seite eines Einlassventils eingesetzt. Jedoch kann die Erfindung auch an der Seite eines Auslassventils eingesetzt werden.
Ein Steuerzeit-Zahnradteil 1 wird über eine Steuerkette 61 durch eine Kurbelwelle 62 der Brennkraftmaschine angetrieben. Das Steuerzeit-Zahnradteil 1 dient als ein antreibendes Drehteil, das zum Antrieb durch die Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Eine Nockenwelle 2 kann sich in Bezug auf das Zahnradteil 1 drehen. Ein Flügelradteil 3 dient als ein angetriebenes Drehteil. Das Flügelradteil 3 ist an einem Ende der Nockenwelle 2 so befestigt, dass sich diese beiden Teile zusammen drehen, und ist drehbar von dem Zahnradteil 1 umschlossen. Eine Hydraulikschaltung oder ein Hydraulikabschnitt 4 ist ein Bestandteil eines Hydrauliksteuerabschnitts zum Drehen des Flügelradteils in Vorwärtsdrehrichtung und in Rückwärtsdrehrichtung in dem Zahnradteil 1 durch die Einwirkung eines Öldrucks.
Das Steuerzeit-Zahnradteil 1 weist ein Zahnradgehäuse 5 auf, eine vordere Abdeckung 6 und eine hintere Abdeckung 7, die durch Befestigungsvorrichtungen verbunden sind, die beim vorliegenden Beispiel drei Bolzen 8 mit kleinem Durchmesser sind. Das Gehäuse 5 ist ein hohles, zylindrisches Teil, das sich in Axialrichtung von einem vorderen, offenen Ende zu einem hinteren, offenen Ende erstreckt. Das Gehäuse 5 weist einen gezahnten Abschnitt 5a auf, der einstückig auf dem Umfang des Gehäuses 5 vorgesehen ist, und dazu ausgebildet ist, in die Kettenglieder der Steuerkette 61 einzugreifen. Das Flügelradteil 3 ist drehbar im Gehäuse 5 eingeschlossen. Die vordere Abdeckung 6 weist die Form einer kreisförmigen Scheibe auf, und ist so ausgebildet, dass sie das vordere, offene Ende des Gehäuses 5 verschließt. Die hintere Abdeckung 7 weist die Form einer annähernd kreisförmigen Scheibe auf, und ist so ausgebildet, dass sie das hintere, offene Ende des Gehäuses 5 verschließt. Die vordere Abdeckung 6, das Gehäuse 5, und die hintere Abdeckung 7 sind so miteinander verbunden, dass ein Gehäuse ausgebildet wird, welches das Flügelradteil 3 umhüllt, durch die voranstehend erwähnten Bolzen 8, die sich in Axialrichtung der Nockenwelle 2 erstrecken.
Das Gehäuse 5 weist etwa die Form eines Hohlzylinders auf, der an beiden Enden offen ist. Das Gehäuse 5 weist mehrere Trennwände 10 auf, die radial nach innen von einer innenseitigen Umfangswandoberfläche des zylindrischen Gehäuses 5 vorstehen. Die vorspringenden Trennwände 10 dienen als Gleitstücke. Beim vorliegenden Beispiel sind drei Trennwände 10 vorhanden, und diese drei Trennwände 10 sind in Winkelabständen von etwa 120° in Umfangsrichtung im Innenumfang des Gehäuses 5 vorgesehen. Jede Trennwand 10 erstreckt sich in Axialrichtung von dem vorderen, offenen Ende zum hinteren, offenen Ende des Gehäuses 5, und weist einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, wie aus 2 hervorgeht. Beim vorliegenden Beispiel weist das Gehäuse 5 eine Vorderendoberfläche auf, die im Wesentlichen flach ist, und mit der vorderen Abdeckung 6 verbunden ist, und eine Hinterendoberfläche, die im Wesentlichen flach ist, und mit der hinteren Abdeckung 7 verbunden ist. Jede Trennwand 10 dieses Beispiels weist eine Vorderendoberfläche auf, die flach ist, und mit der flachen, Vorderendoberfläche des Gehäuses 5 fluchtet und stetig in diese übergeht, sowie eine Hinterendoberfläche, die flach ist, und mit der flachen Hinterendoberfläche des Gehäuses 5 fluchtet und stetig in diese übergeht. Ein Bolzenloch 11 ist annähernd im Zentrum jeder Trennwand 10 vorgesehen. Jedes Bolzenloch 11 geht in Axialrichtung durch eine der Trennwände 10 hindurch, und nimmt einen der in Axialrichtung verlaufenden Bolzen 8 auf. Jede Trennwand 10 weist eine Oberfläche am inneren Ende auf, die schräg verläuft, entsprechend der äußeren Form eines nachstehend erläuterten Flügelradrotors (14) des Flügelradteils 3. Eine Haltenut 11 erstreckt sich in Axialrichtung in Form eines Ausschnitts in der inneren Endoberfläche jeder Trennwand an einem höheren Ort. Ein U-förmiges Dichtungsteil 12 ist in jeder Haltenut 11 eingepasst, und wird nach innen durch eine Blattfeder (nicht gezeigt) gedrückt, die in die Haltenut 11 eingepasst ist.
Die vordere Abdeckung 6 weist ein zentrales Bolzenloch 6a auf, das einen relativ großen Innendurchmesser aufweist, und drei Bolzenlöcher 6b, die jeweils einen der in Axialrichtung verlaufenden Bolzen 8 aufnehmen. Diese drei Bolzenlöcher 6b sind um das zentrale Bolzenloch 6a herum angeordnet.
Die hintere Abdeckung 7 weist ein zentrales Lagerloch 7a auf, welches drehbeweglich einen vorderen Endabschnitt 2a der Nockenwelle haltert, sowie drei Gewindelöcher 7b, in welche die drei Bolzen 8 eingeschraubt sind.
Die Nockenwelle 2 wird drehbeweglich über ein Nockenwellenlager 13 an einem oberen Abschnitt eines Zylinderkopfes 5 der Brennkraftmaschine gehaltert. Die Nockenwelle 2 weist einen oder mehrere Nocken auf, die einstückig auf dem Außenumfang der Nockenwelle 2 an vorbestimmten Orten vorgesehen sind. Jeder Nocken ist so ausgebildet, dass er ein Einlassventil der Brennkraftmaschine über einen Ventilstößel öffnet.
Das Flügelradteil 3 bei diesem Beispiel ist ein durchgehendes, einziges Teil, das aus einer Sinterlegierung besteht. Das Flügelradteil 3 weist einen zentralen Flügelradrotor 14 und mehrere Flügelräder 15 auf, die in Radialrichtung nach außen vorstehen. Beim vorliegenden Beispiel sind drei Flügelräder 15 vorhanden, und sind diese drei Flügelräder 15 in Winkelabständen von etwa 120° in Umfangsrichtung um den Flügelradrotor 14 herum vorgesehen. Der Flügelradrotor 14 ist ringförmig, und weist ein zentrales Bolzenloch 14a im Zentrum auf. Das Flügelradteil 3 ist an einem Vorderende 2a der Nockenwelle 2 durch einen Nockenbolzen 16 befestigt, der sich in Axialrichtung durch das zentrale Bolzenloch 14a erstreckt.
Die drei Flügelräder 15 sind annähernd rechteckig, und diese Flügelräder 15 weisen eine ungleiche Breite L in Umfangsrichtung auf, gemessen in Umfangsrichtung um eine gemeinsame Zentrumsachse eines Drehmechanismus herum, der aus dem Flügelradteil 3 und dem Steuerzeit-Zahnrad 1 besteht. Das erste der drei Flügelräder 15 ist ein kleineres Flügelrad, das die kleinste Breite L1 in Umfangsrichtung aufweist, das zuweite Flügelrad ist ein mittleres Flügelrad, das eine mittlere Breite L2 in Umfangsrichtung aufweist, die größer ist als L1, und das dritte Flügelrad ist ein größeres Flügelrad, das die größte Breite L3 in Umfangsrichtung aufweist, die größer ist als L2. Diese Flügelräder sind so ausgebildet, dass ein Gewichtsausgleich insgesamt bei dem Flügelradteil 3 erzielt wird. Die drei Flügelräder 15 des Flügelradteils 3 und die drei Trennwände 10 des Steuerzeit-Zahnradteils 1 sind abwechselnd in Umfangsrichtung um die Zentrumsachse herum angeordnet, wie dies in 2 gezeigt ist. Jedes Flügelrad 15 befindet sich nämlich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Trennwänden 10. jedes Flügelrad 15 weist eine Haltenut auf, die ein U-förmiges Dichtungsteil 26 in Gleitberührung mit der innenseitigen Zylinderoberfläche des Gehäuses 5 aufnimmt, und eine Blattfeder (nicht gezeigt) zum Drücken des Dichtungsteils 16 radial nach außen, wodurch das Dichtungsteil 16 in die innere Zylinderoberfläche des Gehäuses 5 gedrückt wird.
Jedes Flügelrad 15 weist: eine erste Seitenoberfläche auf, die in Drehrichtung dem Flügelradteil 3 zugewandt ist, und eine zweite Seitenoberfläche, die in Drehrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung weist. Im Falle des kleineren Flügelrades, welches die kleinste Breite L1 aufweist, ist die Haltenut in der Mitte eines äußeren Endes des Flügelrades vorgesehen. Bei dem mittleren Flügelrad 15, das die mittlere Breite L2 aufweist, ist die Haltenut am äußeren Ende des Flügelrades an einem Ort näher an der ersten Seitenoberfläche des Flügelrades vorgesehen. Bei dem größeren Flügelrad 15, das die größere Breite L3 aufweist, ist die Haltenut in dem äußeren Ende des Flügelrades an einem Ort näher an der zweiten Seitenoberfläche des Flügelrades angeordnet.
Eine Voreilungs-Fluiddruckkammer 17 und eine Nacheilungs-Fluiddruckkammer 18 sind an beiden Seiten jedes Flügelrades 15 vorhanden. Die Voreilungs-Druckkammer 17 ist zwischen der zweiten Seitenoberfläche jedes Flügelrades 15 und der benachbarten Trennwand 10 angeordnet, welcher die zweite Seitenoberfläche des Flügelrades zugewandt ist. Die Nacheilungs-Druckkammer 18 ist zwischen der ersten Seitenoberfläche jedes Flügelrades 15 und der benachbarten Trennwand 10 vorgesehen, welcher die erste Seitenoberfläche des Flügelrades zugewandt ist.
Die Hydraulikschaltung 4 weist einen ersten Fluiddruckkanal oder Voreilungs-Fluiddruckkanal 19 auf, der zu den Voreilungskammern 17 führt, um einen Voreilungs-Fluiddruck eines Betriebsöls den Voreilungskammern 17 zuzuführen bzw. hieraus abzuziehen; einen zweiten Fluiddruckkanal oder Nacheilungs-Fluiddruckkanal 20, der zu den Nacheilungskammern 18 führt, um einen Nacheilungs-Fluiddruck des Betriebsöls den Nacheilungskammern 18 zuzuführen bzw. von diesen abzulassen, und ein Richtungssteuerventil oder Auswahlventil 23, welches den Voreilungs-Druckkanal 17 und den Nacheilungs-Druckkanal 18 selektiv mit einem Zufuhrkanal 21 und einem Ablasskanal 22 verbindet. Beim vorliegenden Beispiel ist das Steuerventil 23 ein Magnetventil. Eine Fluidpumpe 25 ist mit dem Zufuhrkanal 21 verbunden, und so ausgebildet, dass das Hydraulikbetriebsfluid oder Öl von einer Ölwanne 24 der Brennkraftmaschine abgezogen wird, und das Fluid in den Zufuhrkanal 21 gezwungen wird. Das Richtungssteuerventil 23 beim vorliegenden Beispiel ist eine Einwegpumpe. Der Ablasskanal 22 ist an die Ölwanne 24 angeschlossen, und so angeordnet, dass er das Fluid zur Ölwanne 24 hin abzieht. Zumindest entweder das Richtungssteuerventil 23 oder die Pumpe 25 kann als Betätigungsvorrichtung dazu dienen, entweder ein erstes oder ein zweites bewegliches Teil (Verriegelungsteil) nach hinten zu zwingen, wie dies nachstehend erläutert wird.
Der Voreilungs-Fluiddruckkanal 19 weist einen ersten Kanalabschnitt 19a auf, einen zweiten Kanalabschnitt 19b, der als Druckkammer dient, und drei Abzweigkanäle (nicht gezeigt), welche den zweiten Kanalabschnitt 19b jeweils mit den drei Voreilungskammern 17 verbinden. Der Kanalabschnitt 19a erstreckt sich im Zylinderkopf S, und verläuft weiter in Axialrichtung in der Nockenwelle 2 bis zum zweiten Kanalabschnitt 19b. Der zweite Kanalabschnitt 19b wird durch das Flügelradteil 3 gebildet, an einem Ort zwischen dem Flügelradrotor 14 und dem Vorderende der Nockenwelle 2. Die drei Abzweigkanäle sind im Flügelradteil 3 vorgesehen, und erstrecken sich in Radialrichtung im Flügelradteil 3.
Der Nacheilungs-Fluiddruckkanal 20 weist einen ersten Kanalabschnitt 20a auf, der sich im Zylinderkopf S und in Axialrichtung in der Nockenwelle 2 erstreckt, und einen zweiten Kanalabschnitt 20b, der in dem Flügelradrotor 14 vorgesehen ist. Der zweite Kanalabschnitt 20b ist annähernd L-förmig, und ist mit jeder Nacheilungs-Druckkammer 18 verbunden.
Das Richtungssteuerventil 45 beim vorliegenden Beispiel ist ein Elektromagnetventil, das vier Öffnungen und zwei Positionen aufweist. Ein Ventilelement innerhalb des Steuerventils 45 ist dazu ausgebildet, die Verbindung zwischen den Kanälen 19 und 20 und den Zufuhr- und Ablasskanälen 21 bzw. 22 zu ändern.
Eine Steuerung 26 erzeugt ein Steuersignal, und steuert das Elektromagnet-Steuerventil 45 durch Senden des Steuersignals an das Ventil 45. Ein Sensorabschnitt 63 sammelt Eingangsinformation in Bezug auf Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und eines Fahrzeugs, bei welchem diese Steuerzeit-Steuereinrichtung vorgesehen ist.
Eingangsinformation wird der Steuerung 26 zugeführt. Der Sensorabschnitt 63 beim vorliegenden Beispiel weist einen Kurbelwinkelsensor 64 zur Erfassung einer Drehzahl der Brennkraftmaschine auf, ein Luftflussmessgerät 64 zur Erfassung einer Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine, einen Nockenwinkelsensor 66, und eine Eingabevorrichtung 67, beispielsweise einen Zündschalter oder einen Fahrzeughauptschalter, zur Erfassung des Anlassens der Brennkraftmaschine. Die Steuerung 26 bestimmt einen momentanen Betriebszustand aus den Signalen von dem Kurbelwinkelsensor 64 und dem Luftflussmessgerät 65, und stellt darüber hinaus eine Relativ-Drehposition zwischen dem Zahnradteil 1 und der Nockenwelle 2 fest. Die Steuerung 26 dient als Hauptbestandteil eines Steuerabschnitts in dem Hydrauliksteuerabschnitt, der den Hydraulikabschnitt 4 und den Steuerabschnitt enthält.
Das Flügelradteil 3, die Voreilungs- bzw. Nacheilungskammer 17 bzw. 18, und die Hydraulikschaltung 4 bilden einen Änderungsmechanismus, der die relative Drehlage zwischen dem antreibenden Drehteil wie dem Zahnradteil 1 und dem angetriebenen Drehteil wie dem Flügelradteil 3 variiert. Das Zahnradteil 1 und das Flügelradteil 3 bilden einen Ventilsteuerzeit-Steuerdrehmechanismus. Ein Steuerabschnitt zum Steuern der Relativverschiebung zwischen dem antreibenden Drehteil wie dem Zahnradteil 1 und dem angetriebenen Drehteil wie dem Flügelradteil 3 kann zumindest entweder die Hydraulikschaltung 4 oder die Steuerung 26 aufweisen. Der Steuerabschnitt kann weiterhin den Sensorabschnitt 63 aufweisen. Das Steuerventil 23 oder die Hydraulikschaltung 4 einschließlich des Steuerventils 23 dient als ein Hydrauliksteuerabschnitt.
Ein Verriegelungsmechanismus oder Haltemechanismus ist ein Mechanismus, der dazu dient, die Relativdrehung zwischen dem antreibenden Drehteil, welches beim vorliegenden Beispiel das Zahnradteil 1 ist, und dem angetriebenen Drehteil zu verhindern bzw. zu ermöglichen, das beim vorliegenden Beispiel das Flügelradteil 3 ist. Der Verriegelungsmechanismus ist zwischen dem Zahnradteil 1 und dem Flügelradteil 3 vorgesehen. Beim vorliegenden Beispiel ist der Verriegelungsmechanismus zwischen dem Gehäuse 5 und einem Abschnitt des Flügelradrotors 14 in der Nähe des kleineren Flügelrades 15 vorgesehen, welches die Breite L1 in Umfangsrichtung aufweist. Der Verriegelungsmechanismus weist eine erste Verriegelungs- oder Halteeinheit oder einen entsprechenden Mechanismus 27 auf, die bzw. der im Flügelradrotor 14 des Flügelradteils 3 vorgesehen ist, sowie eine zweite Verriegelungs- oder Halteeinheit oder einen entsprechenden Mechanismus 28, die bzw. der im Gehäuse 5 des Zahnradteils 3 vorgesehen ist.
Die erste Verriegelungs- oder Halteeinheit oder der entsprechende Mechanismus 27 (die bzw. der beim vorliegenden Beispiel eine Verriegelungseinheit an der angetriebenen Seite ist), weist wie in den 1 bis 3 gezeigt, ein erstes bewegbares Verriegelungsteil 30 (an der angetriebenen Seite) auf. Das erste Verriegelungsteil 30 ist gleitbeweglich in einem ersten Gleitloch 29 aufgenommen, das in dem Flügelradteil 3 vorgesehen ist. Beim vorliegenden Beispiel ist das erste Gleitloch 29 in einem Bossenabschnitt 14b vorgesehen, der im Flügelradrotor 14 vorhanden ist. Der Bossenabschnitt 14b befindet sich an der Seite der Voreilungskammer des kleineren Flügelrads 15, welches die kleinste Breite L1 aufweist. Wie in 2 gezeigt, befindet sich der Bossenabschnitt 14b in Umfangsrichtung zwischen dem kleineren Flügelrad 15 und der benachbarten Trennwand 10, welche die Voreilungskammer 17 für das kleinere Flügelrad 15 festlegt und abgrenzt. Das erste Gleitloch 29 erstreckt sich in Radialrichtung um Flügelradteil 3, und das das erste Verriegelungsteil 30 kann sich in Radialrichtung in dem radial verlaufenden, ersten Gleitloch 29 bewegen. Das erste Verriegelungsteil 30 ist ein becherförmiges Teil in Form eines Hohlzylinders, bei dem ein Ende geschlossen ist. Das erste Verriegelungsteil 30 weist eine Umfangswand auf, die sich in Radialrichtung nach außen des Flügelradteils 3 von einem offenen, inneren Ende zu einem äußeren Ende erstreckt, und einen Vorderendabschnitt 30a, der das äußere Ende der Umfangswand verschließt.
Die erste Verriegelungseinheit 27 an der angetriebenen Seite weist weiterhin eine erste Feder 31 (an der angetriebenen Seite) auf. Die erste Feder 31 ist zwischen dem Flügelradteil 3 und dem ersten Verriegelungsteil 30 angeordnet, und so ausgebildet, dass sie das erste Verriegelungsteil 30 nach vorn zum Zahnradteil 1 in Richtung radial nach außen drückt oder zwingt, wobei es sich nicht um exakt die Radialrichtung von der Zentrumsachse des Flügelradteils 3 handeln muss. Beim vorliegenden Beispiel ist die erste Feder 31 eine Schraubenfeder, die zwischen der innenseitigen Oberfläche des vorderen Endabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 und dem Boden des ersten Gleitlochs 29 angeordnet ist, das im Bossenabschnitt 14b des Flügelradteils 3 vorhanden ist. Ein äußerer Abschnitt der ersten Feder 31 ist ins Innere des ersten Verriegelungsteils 30 eingeführt, und ist von der Umfangswand des ersten Verriegelungsteils 30 umschlossen.
Das erste Gleitloch 19 beim vorliegenden Beispiel erstreckt sich in Radialrichtung vom Boden zu einer äußeren Endöffnung in die Voreilungs-Fluiddruckkammer 17 für das Flügelrad 15 mit der kleinsten Breite L1. Die Tiefe des ersten Gleitloches 29 ist größer als die Länge des ersten Verriegelungsteils 30.
Der vordere Endabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 ist dem Voreilungs-Fluiddruck in der Voreilungskammer 17 ausgesetzt, so dass der Voreilungs-Fluiddruck auf den vorderen Endabschnitt 30a so einwirkt, dass das erste Verriegelungsteil 30 in Rückwärtsrichtung zum Boden des ersten Gleitloches 29 gezwungen wird, in Richtung radial nach innen, weg von dem Zahnradteil 1. Der vordere Endabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 beim vorliegenden Beispiel weist eine äußere, konvexe Oberfläche auf, die kugelförmig oder kreisbogenförmig im Schnitt ist. Das erste Verriegelungsteil 30 weist weiterhin einen äußeren Flansch 30b auf, der an dem inneren oder rückwärtigen Ende der Umfangswand des ersten Verriegelungsteils 30 vorgesehen ist. Ein hohler, zylindrischer Anschlag 35 ist in dem ersten Gleitloch befestigt, mittels Presssitz, und so ausgebildet, dass er eine Bewegung radial nach außen des ersten Verriegelungsteils 30 begrenzt, durch Anlage gegen den äußeren Flansch 30b des ersten Verriegelungsteils 30, wie in 3A gezeigt ist. Der Anschlag 35 und der äußere Flansch 30b legen daher eine vordere Grenzposition fest, über welche hinaus das erste, bewegliche Teil 30 nicht bewegt werden kann, wenn es durch die erste Feder 31 vorgestellt wird.
Die erste Feder 31 (an der angetriebenen Seite) weist eine solche Federkraft auf, dass die erste Feder 31 das erste Verriegelungsteil 30 nach vorn drücken kann, wenn der Hydraulikdruck in der Voreilungs-Fluiddruckkammer 17 niedrig ist, ohne die Zufuhr des Voreilungs-Fluiddrucks, und die erste Feder 31 durch den Voreilungs-Fluiddruck in der Voreilungs-Fluiddruckkammer 17 zusammengedrückt wird, damit sich das erste Verriegelungsteil 30 nach hinten tiefer in das erste Gleitloch 29 zum Boden des ersten Gleitloches 29 bewegen kann, wenn der Hydraulikdruck in der Voreilungs-Fluiddruckkammer 17 hoch wird, infolge der Zufuhr des Voreilungs-Fluiddrucks.
Die zweite Verriegelungs- oder Halteeinheit oder der entsprechende Mechanismus 28 (beim vorliegenden Beispiel eine Verriegelungseinheit) an der Antriebsseite weist, wie in den 1 bis 3 gezeigt, ein zweites, bewegliches Verriegelungsteil 33 (an der Antriebsseite) auf (das als ein bewegliches Anlageteil dienen kann). Das zweite Verriegelungsteil 33 ist gleitbeweglich in einem zweiten Gleitloch 32 aufgenommen, das im Zahnradteil 1 vorgesehen ist. Beim vorliegenden Beispiel ist das zweite Gleitloch 32 in einem Bossenabschnitt 5b vorgesehen, der einstückig oder vereinigt an der Seite der Trennwand 15 vorgesehen ist, welche die Voreilungskammer 17 des Flügelrades 15 festlegt, das die kleinste Breite L1 aufweist. Der Bossenabschnitt 5b befindet sich in Umfangsrichtung zwischen dem kleineren Flügelrad 15 und der benachbarten Trennwand 10, welche die Voreilungskammer 17 für das kleinere Flügelrad 15 festlegt und abgrenzt. Das zweite Gleitloch 32 erstreckt sich in Radialrichtung in dem Zahnradteil 1, und das zweite Verriegelungsteil 33 kann sich in Radialrichtung in dem in Radialrichtung verlaufenden Gleitloch 32 bewegen. Das zweite Verriegelungsteil 33 ist ungefähr becherförmig ausgebildet, und weist eine Umfangswand auf, die sich in Richtung radial nach innen des Zahnradteils 1 erstreckt, von einem äußeren Ende zu einem inneren Ende, sowie einen Vorderendabschnitt, der so ausgebildet ist, dass er das innere Ende der Umfangswand verschließt.
Die zweite Verriegelungseinheit 37 an der Antriebsseite weist weiterhin eine zweite Feder 34 (an der Antriebsseite) auf. Die zweite Feder 34 ist zwischen dem Zahnradteil 1 und dem zweiten Verriegelungsteil 33 angeordnet, und so ausgebildet, dass sie das zweite Verriegelungsteil 33 nach vorn zum Flügelradteil 3 drückt oder zwingt, in Richtung radial nach innen, wobei es sich nicht um die exakte Richtung eines Radius handeln muss, der zur Zentrumsachse des Flügelradteils 3 hin verläuft. Beim vorliegenden Beispiel ist die zweite Feder 34 eine Schraubenfeder, die zwischen der innenseitigen Oberfläche des vorderen Endabschnitts des zweiten Verriegelungsteils 33 und dem Boden des zweiten Gleitlochs 32 angeordnet ist, das im Bossenabschnitt 5b des Zahnradteils 1 vorgesehen ist. Ein innerer Abschnitt der zweiten Feder 34 ist ins Innere des zweiten Verriegelungsteils 33 eingeführt, und wird von der Umfangswand des zweiten Verriegelungsteils 33 umschlossen.
Das zweite Gleitloch 32 beim vorliegenden Beispiel erstreckt sich radial nach innen von einem äußeren Ende mit einem offenen Loch zu einem inneren Ende mit einem offenen Loch. Ein Federhalter 40 ist in das zweite Gleitloch 32 eingepasst, und dort befestigt. Die zweite Feder 34 ist zwischen diesem Federhalter 40 und dem vorderen Endabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 angeordnet. Beim vorliegenden Beispiel besteht der Federhalter 40 aus zwei Scheiben, die jeweils im Zentrum ein Loch aufweisen. Das zweite Gleitloch 32 weist einen äußeren Abschnitt mit großem Durchmesser auf, der von dem Ende am äußeren Loch zum Ende des inneren Lochs des zweiten Gleitlochs 32 verläuft, einen inneren Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der von dem Ende am inneren Loch zum Ende am äußeren Loch des zweiten Gleitlochs 32 verläuft, und eine Oberfläche 32a mit einer ringförmigen Stufenschulter, die zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist. Die Oberfläche 32a mit der ringförmigen Stufenschulter ist annähernd in Richtung radial nach außen zum Ende des äußeren Lochs hingewandt. Bei diesem Beispiel ist der Federhalter 40 in dem Abschnitt mit großem Durchmesser des zweiten Gleitlochs 32 an einem Ort in der Mitte zwischen dem Ende des äußeren Lochs und der Oberfläche 32a mit der stufenförmigen Schulter befestigt.
Das zweite Verriegelungsteil 33 weist einen äußeren Abschnitt mit großem Durchmesser auf, der gleitbeweglich in den äußeren Abschnitt mit großem Durchmesser des zweiten Gleitlochs 32 eingepasst ist, einen inneren Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der gleitbeweglich in den inneren Abschnitt mit kleinem Durchmesser des zweiten Gleitlochs 32 eingepasst ist, und eine Oberfläche 33a mit einer ringförmigen Stufenschulter, die zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des zweiten Verriegelungsteils 33 vorgesehen ist. Der innere Abschnitt mit kleinem Durchmesser des zweiten Verriegelungsteils 33 hat einen größeren Durchmesser als der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30. Der innere Abschnitt mit kleinem Durchmesser weist einen Vorderendabschnitt auf, wie dies nachstehend genauer erläutert wird. Die Oberfläche 33a mit einer ringförmigen Schulter weist annähernd in Richtung radial nach innen. Die Oberfläche 33a mit der ringförmigen Stufenschulter dient als Druckaufnahmeoberfläche eines äußeren Flansches.
Eine ringförmige Druckkammer 33b ist um das zweite Verriegelungsteil 33 herum zwischen der Oberfläche 33a mit der ringförmigen Schulter des zweiten Verriegelungsteils 33 und der Oberfläche 32a mit einer ringförmigen Schulter des zweiten Gleitlochs 32 vorgesehen. Die Oberfläche 33a mit einer ringförmigen Schulter des zweiten Verriegelungsteils 33 ist so ausgebildet, dass sie den Druck in der ringförmigen Druckkammer 33b aufnimmt. Das Zahnradteil 1 ist mit einem Verbindungskanal 36 versehen, um entweder den Voreilungs-Fluiddruck oder den Nacheilungs-Fluiddruck der ringförmigen Druckkammer 33b zuzuführen, damit der Hydraulikdruck auf das zweite Verriegelungsteil 33 einwirkt, um das zweite Verriegelungsteil 33 nach hinten zu bewegen. Beim vorliegenden Beispiel erstreckt sich der Verbindungskanal 36 von einem ersten Kanalende, das zur Nacheilungs-Fluiddruckkammer 18 hin offen ist, durch das Flügelrad 15, zu einem zweiten Kanalende 36a hin, das zur ringförmigen Druckkammer 33 hin offen ist, wie in 2 gezeigt. Daher ist das zweite Verriegelungsteil 33 so ausgebildet, dass es sich nach hinten zum Federhalter 40 bewegt, der als der Boden des zweiten Gleitlochs 32 dient, in Richtung radial nach außen, durch die Einwirkung des Nacheilungs-Fluiddrucks, der von der Nacheilungs-Fluiddruckkammer 18 der ringförmigen Druckkammer 33b zugeführt wird. Die Oberfläche 32a mit einer ringförmigen Stufenschulter weist annähernd in Richtung radial nach außen, und arbeitet so, dass sie die Bewegung radial nach innen des zweiten Verriegelungsteils 33 begrenzt, durch Anlage gegen die Oberfläche 33a mit einer ringförmigen Stufenschulter des zweiten Verriegelungsteils 33, um hierdurch eine vordere Grenzposition (oder eine am stärksten vorgestellte Position) des zweiten Verriegelungsteils 33 festzulegen. Der Federhalter 40 liegt dem hinteren Ende des zweiten Verriegelungsteils 33 gegenüber, und dient zur Begrenzung einer Bewegung radial nach außen des zweiten Verriegelungsteils 33, durch Anlage gegen das hintere Ende des zweiten Verriegelungsteils 33, um hierdurch eine hintere Grenzposition (oder eine am stärksten eingefahrene Position) des zweiten Verriegelungsteils 33 festzulegen.
Die zweite Feder 34 (an der Antriebsseite) weist eine derartige Federkraft auf, dass die zweite Feder 34 das zweite Verriegelungsteil 33 nach vorn drücken kann, wenn der Hydraulikdruck in der Nacheilungs-Fluiddruckkammer 18 niedrig ist, ohne Zufuhr des Nacheilungs-Fluiddrucks, und dass die zweite Feder 34 durch den Nacheilungs-Fluiddruck zusammengedrückt wird, welcher der ringförmigen Druckkammer 33b von der Nacheilungs-Fluiddruckkammer 18 zugeführt wird, damit sich das zweite Verriegelungsteil 33 tiefer in das zweite Gleitloch 32 zum Boden des zweiten Gleitloches 32 zurückbewegen kann, wenn der Hydraulikdruck in der ringförmigen Druckkammer 33b hoch wird, durch Aufnahme der Zufuhr des Nacheilungs-Fluiddrucks. Die Federkraft der zweiten Feder 34 ist stärker gewählt als die Federkraft der ersten Feder 31.
Der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 weist eine scheibenförmige Wand 37 auf, welche wie eine kreisförmige Scheibe geformt ist, und eine Ausnehmung 38 (Verriegelung), die nach hinten zum Boden heruntergedrückt ist, der durch die scheibenförmige Wand 37 gebildet wird. Andererseits weist der vordere Endabschnitt des ersten Verriegelungsteils 30 die Form eines Vorsprungs (Verriegelung) auf, der in Eingriff mit der Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 gelangen kann. Der vordere Endabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 weist die voranstehend erwähnte, scheibenförmige Wand 37 auf, welche den Boden der Ausnehmung 38 bildet, und den innenseitigen Hohlraum der Umfangswand des zweiten Verriegelungsteils 33 und das Innere der Ausnehmung 38 trennt. Der Innendurchmesser der Ausnehmung 38 (die beim vorliegenden Beispiel eine kreisförmige Ausnehmung ist) ist größer gewählt als der Außendurchmesser des vorderen Endabschnitts (Vorsprungs) 30a des ersten Verriegelungsteils 30. Daher ist der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 locker in die Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 in einen Verriegelungszustand eingepasst, bei welchem der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in der Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 aufgenommen wird, wie dies in den 2, 3A und 3B gezeigt ist.
Der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 weist eine äußere Umfangsseitenoberfläche auf, welche gegen eine innere Umfangsseitenoberfläche der Ausnehmung 38 des Vorderendabschnitts des zweiten Verriegelungsteils 33 anstößt, und hierdurch eine Drehung des Flügelradteils 3 in Bezug auf das Zahnradteil 1 verhindert, wenn sich das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 im Verriegelungszustand befinden. Die äußere Umfangsseitenoberfläche des Vorderendabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 erstreckt sich entlang der Achse des ersten Verriegelungsteils 30, und die innere Umfangsseitenoberfläche der Ausnehmung 39 des zweiten Verriegelungsteils 33 erstreckt sich entlang der Achse des zweiten Verriegelungsteils 33. Beim vorliegenden Beispiel ist die äußere Umfangsseitenoberfläche des vorderen Abschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 eine zylindrische Oberfläche, und ist auch die innere Umfangsseitenoberfläche der Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 eine zylindrische Oberfläche.
Der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 ist weiterhin mit einer Führungsoberfläche 39 versehen, die als Führungsvorrichtung oder Einfahrvorrichtung zum Führen des ersten und des zweiten Verriegelungsteils 30 bzw. 33 in den Verriegelungszustand dient, in welchem der Vorsprung (30a) des ersten Verriegelungsteils 30 lose in die Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 eingepasst ist. Beim vorliegenden Beispiel weist die Führungsoberfläche 39 die Form einer ringförmigen verjüngten oder kegelförmigen Oberfläche auf.
In dem Zustand, in welchem keine Hydraulikdrucke den Voreilungs- und Nacheilungs-Fluiddruckkammern 17 bzw. 18 zugeführt werden, beispielsweise zum Zeitpunkt, in welchem die Brennkraftmaschine angehalten ist, ist das Flügelradteil 3 auf eine vorbestimmte (verriegelbare) Drehlage eingestellt (beim vorliegenden Beispiel auf die am stärksten nacheilende Position), wie dies in den 1, 2, 3A und 3B gezeigt ist. In diesem Zustand stößt das Flügelrad 15, welches die größte Breite L3 in Umfangsrichtung aufweist, gegen die benachbarte Trennwand 10 des Zahnradteils 1 in Nacheilungsdrehrichtung an. In diesem Zustand ist das Flügelrad 15 mit der mittleren Breite L2 um einen kleinen Spalt C von der benachbarten Trennwand 10 in Nacheilungs-Drehrichtung beabstandet. Das Flügelrad 15, welches die mittlere Breite L2 aufweist, stößt nicht gegen die benachbarte Trennwand 10 an. Entsprechend ist das Flügelrad 15 mit der kleinsten Breite L1 durch einen kleinen Spalt C von der benachbarten Trennwand 10 beabstandet, ohne gegen die Trennwand 10 anzustoßen. Wenn sich das Flügelradteil 3 in dieser vorbestimmten (verriegelten oder am stärksten nacheilenden) Position relativ zum Zahnradteil 1 befindet, kann der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in die Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 hineingelangen, und können sich das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in den Verriegelungszustand verschieben.
Die Relativpositionen des ersten und des zweiten Verriegelungsteils 30 bzw. 33 in Bezug aufeinander werden folgendermaßen eingestellt. Wenn sich das zweite Verriegelungsteil 33 an dem Ort der hinteren Grenze (am stärksten nacheilenden) befindet, und sich das erste Verriegelungsteil 30 an dem Ort der vorderen Grenze (am stärksten voreilenden) befindet, steht ein Teil des Vorderendabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 im Eingriff in der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33, und werden das erste und das zweite Verriegelungsteil als sich im Bereitschaftszustand oder Entriegelungs-Bereitschaftszustand befindend angesehen.
Der kleine Spalt C jedes dieser Flügelräder 15 (mit der mittleren und der kleinsten Breite) wird in Abhängigkeit von dem mittleren Drehmoment, der Gleitreibung und der Größe des Flügelrades 15 festgelegt. Diese kleinen Spalte C sind dazu wirksam, ein Anhaften der Flügelräder an den Trennwänden 10 zu verhindern, und hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit der Flügelraddrehung zu verbessern. Es ist möglich, einen Spalt für sämtliche drei Flügelräder so einzustellen, dass in der vorbestimmten, verriegelbaren Drehposition alle Flügelräder getrennt von der zugehörigen Trennwand 10 eingestellt sind.
Die so konstruierte Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung wird folgendermaßen betrieben: zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine erzeugt die Steuerung 26 das Steuersignal, und wird das Elektromagnet-Richtungssteuerventil 23 auf die Position eingestellt, in welcher der Zufuhrkanal 21 mit dem zweiten (Nacheilungs-)Fluidkanal 20 verbunden wird, und der Ablasskanal 22 mit dem ersten (Voreilungs-)Fluidkanal 19 verbunden wird. Daher wird der von der Pumpe 25 erzeugte Fluiddruck durch den zweiten Kanal 20 den Nacheilungskammern 18 zugeführt, wogegen die Voreilungskammern 17 im Zustand mit niedrigem Druck gehalten werden, ohne Zufuhr von Hydraulikdruck, wie in dem Anhaltezustand der Brennkraftmaschine.
Daher steht das erste Verriegelungsteil 30 nach vorn in Richtung radial nach außen infolge der Kraft der ersten Feder 31 vor, wie in den 3A und 3B gezeigt, bis die vordere Grenzposition durch das Anstoßen des Flansches 30b gegen das innere Ende des Anschlages 35 erreicht wird. Andererseits steht das zweite Verriegelungsteil 33 in Richtung radial nach innen durch die Kraft der zweiten Feder 34 vor, bis die vordere Grenzposition durch das Anliegen des Flansches 33a gegen die Schulteroberfläche 32a erreicht wird, da der Hydraulikdruck innerhalb der Nacheilungskammern 18 nicht ausreichend stark angestiegen ist. Daher gelangt der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in Eingriff mit der Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33. In diesem Zustand stößt die äußere Umfangsoberfläche des Vorderendabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 gegen die innenseitige Oberfläche der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 an, wodurch eine Relativdrehung zwischen dem Flügelradteil 3 und dem Zahnradteil 1 verhindert wird.
Daher stößt, wie in den 2 und 3A gezeigt, das breite Flügelrad, welches die größte Breite L3 aufweist, gegen die benachbarte Trennwand 10 an der Seite der Voreilungskammer an, und werden das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in den Verriegelungszustand versetzt, um die Relativdrehung zwischen dem Flügelradteil 3 und dem Zahnradteil 1 zu verhindern.
In diesem Zustand wird der relative Drehwinkel der Nockenwelle 2 relativ zum Steuerzeit-Zahnradteil 1 auf der Nacheilungsseite gehalten, und werden die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils auf die Nacheilungsseite gesteuert. Hierdurch kann dieses Ventilsteuerzeit-Steuersystem den Verbrennungswirkungsgrad dadurch verbessern, dass die Trägheit der Ansaugluft genutzt wird, und die Anlassleistung der Brennkraftmaschine verbessern. Weiterhin kann der Verriegelungsmechanismus aus dem ersten und zweiten Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in dem Verriegelungszustand Schwingungen oder ein Wackeln des Flügelradteils 3 infolge eines abwechselnden Drehmoments der Nockenwelle 2 zwischen der positiven und der negativen Seite beim Brennkraftmaschinenanlassvorgang verhindern.
Im Leerlaufbetrieb nach dem Anlassen einer Brennkraftmaschine wird beispielsweise das Elektromagnet-Richtungssteuerventil 23 im vorhandenen Zustand gehalten, und wird der Hydraulikdruck in den Nacheilungs-Fluiddruckkammern 18 höher. Wenn der Hydraulikdruck in den Nacheilungskammern 18 höher wird als der Pegel des alternierenden Drehmoments, wirkt auf den Flanschabschnitt 33a des zweiten Verriegelungsteils 33 der Fluiddruck ein, der in die Druckkammer 33b durch den Verbindungskanal 36 eingelassen wird, und drückt das zweite Verriegelungsteil 33 die zweite Feder 34 zusammen, und bewegt sich gegen die Federkraft der zweiten Feder 34 zurück.
Allerdings wird in diesem Zustand das erste Verriegelungsteil 30 immer noch in der vorderen Grenzposition oder am weitesten vorstehenden Position durch die Kraft der ersten Feder 31 gehalten. Daher befindet sich der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in der vorderen Grenzposition immer noch in der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 an der hinteren Grenzposition oder der am weitesten zurückgefahrenen Position, wie in den 4A und 4B gezeigt. In diesem Zustand (der als Bereitschaftszustand oder Entriegelungs-Bereitschaftszustand bezeichnet wird), der in den 4A und 4B gezeigt ist, bleiben das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 und 33 immer noch im gegenseitigen Eingriff, und verhindern die Drehung des Flügelradteils 3 relativ zum Zahnradteil 1. Beim vorliegenden Beispiel ist die Länge des Anstoßens des Vorderendabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 gegen die Verriegelungsausnehmung 38 annähernd kleiner oder gleich 0,2 mm. Daher kann sich in diesem Bereitschaftszustand das Flügelradteil 3 nicht frei drehen, sondern ist verriegelt oder eingeschränkt. Das Flügelradteil 3 wird stabil auf der in den 4A und 4B gezeigten Position gehalten, da der Hydraulikdruck in den Nacheilungs-Druckkammern 18 erhöht ist.
Wenn sich das Fahrzeug in Gang zu setzen beginnt, und der Brennkraftmaschinenbetriebszustand in einen Bereich mit vorbestimmter, niedriger Drehzahl und niedriger Belastung gelangt, schickt die Steuerung 26 das Steuersignal, und schaltet das Richtungssteuerventil 23 auf den Zustand, in welchem der Zufuhrkanal 41 mit dem ersten (Voreilungs)kanal 19 verbunden wird, und der Ablasskanal 22 mit dem zweiten (Nacheilungs)kanal 20. Daher wird das Fluid von den Nacheilungskammern 18 über den zweiten Kanal 20 und den Ablasskanal 22 zur Ölwanne 24 zurücktransportiert, und wird der Hydraulikdruck in den Nacheilungskammern 18 niedrig. Andererseits wird der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 infolge der Zufuhr des Fluiddruckes hoch.
Daher versucht sich das zweite Verriegelungsteil 33 nach vorn zu bewegen, infolge der Kraft der zweiten Feder 34, in die vordere Grenzposition, bei einer Abnahme des Hydraulikdrucks in den Nacheilungs-Druckkammern 18. Die Wand 37 des zweiten Verriegelungsteils 33 nimmt jedoch den Hydraulikdruck der Voreilungskammern 17 auf, und dieser Hydraulikdruck überwindet die Federkraft der zweiten Feder 34, so dass das zweite Verriegelungsteil 33 in der hinteren Grenzposition oder der am stärksten nacheilenden Position gehalten wird, wie in den 5A und 5B gezeigt ist. Andererseits bewegt sich das erste Verriegelungsteil 30 nach hinten zum Boden des ersten Gleitloches 29 hin, gegen die Kraft der ersten Feder 31, durch Aufnahme des Hydraulikdrucks in den Voreilungskammern 17. In diesem Fall kann sich der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in dem Bereitschaftszustand der 4A und 4B von der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 schnell lösen, und wird der Verriegelungsmechanismus sofort entriegelt oder freigegeben. Daher dreht sich das Flügelradteil 3 in Uhrzeigerrichtung von der in den 4A und 4B gezeigten Drehlage in die in den 5A und 5B gezeigte Drehlage, zwischen der am stärksten nacheilenden Position und der am stärksten voreilenden Position.
Wenn sich der Brennkraftmaschinenbetriebszustand zu einem Bereich mittlerer Drehzahl und mittlerer Belastung verschiebt, und der Zufuhrdruck zu den Voreilungskammern 17 hoch wird, wird das Flügelradteil 3 weiter in Voreilungsrichtung (also der Uhrzeigerrichtung in den 6A und 6B) gedreht, bis das größere Flügelrad 15 gegen die benachbarte Trennwand 10 an der Seite der Nacheilungskammer anstößt, wie in den 6A gezeigt, und die am stärksten voreilende Position, die in den 6A und 6B gezeigt ist, von dem Flügelradteil 3 erreicht wird. Daher wird die Nockenwelle 2 relativ zum Steuerzeit-Zahnradteil 1 in Voreilungsrichtung gedreht, und werden die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils zur Voreilungsseite hin gesteuert. Daher kann das Ventilsteuerzeit-Steuersystem die Pumpverluste der Brennkraftmaschine verringern, und hierdurch die Brennkraftmaschinenausgangsleistung verbessern.
Wenn sich der Brennkraftmaschinenbetriebszustand weiter in den Bereich hoher Drehzahlen verschiebt, schaltet die Steuerung 26 das Elektromagnetventil 23 auf den Zustand um, in welchem der Zufuhrkanal 21 mit dem zweiten Kanal 20 verbunden wird, und der Ablasskanal 22 mit dem ersten Kanal 19, wie im Leerlaufbetrieb. Hierdurch verringert die Steuerung 26 den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17, und erhöht den Hydraulikdruck in den Nacheilungskammern 18. Daher wird das Flügelradteil 3 in Gegenuhrzeigerrichtung in die am stärksten nacheilende Position zurückgestellt, die in 4A gezeigt ist, und wird die Nockenwelle 2 in Nacheilungsrichtung relativ zum Steuerzeit-Zahnradteil 1 gedreht, so dass die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils zur Nacheilungsseite hin gesteuert werden. Daher kann das Ventilsteuerzeit-Steuersystem den Ansaugfüllwirkungsgrad verbessern, und die Brennkraftmaschinenleistung verbessern.
In diesem Fall wird das erste Verriegelungsteil 30 nach vorn zur vorderen Grenzposition durch die Kraft der ersten Feder 31 vorgestellt. Allerdings wird das zweite Verriegelungsteil 33 nach hinten zur rückwärtigen Grenzposition im zweiten Gleitloch 32 zurückgestellt, durch die Kraft des Nacheilungs-Fluiddrucks in den Nacheilungskammern 18, der der ringförmigen Druckkammer 33b durch den Verbindungskanal 36 zugeführt wird. Wenn das Flügelradteil 3 zur Nacheilungsseite gedreht wird, wobei sich das erste Verriegelungsteil in der vorderen Grenzposition und das zweite Verriegelungsteil in der hinteren Grenzposition befindet, stößt der vorstehende Endabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 im vorstehenden Zustand gegen die verjüngte Führungsoberfläche 39 an, und bewegt sich nach hinten, infolge des Drucks durch die Führungsoberfläche 39. Auf diese Weise gleitet der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 auf der verjüngten Führungsoberfläche 39 des zweiten Verriegelungsteils 33, und passt schließlich in die Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33.
Im Anhaltezustand der Brennkraftmaschine wird das Flügelradteil 3 in die am stärksten nacheilende Position zurückgestellt, die in den 2 und 3A gezeigt ist, durch den Leerlaufbetrieb vor dem Anhalten der Brennkraftmaschine. Das Flügelradteil 3 kehrt daher zur am stärksten nacheilenden Position zurück, während es durch die Auswirkungen des schwankenden Drehmoments schwankt. Andererseits wird bei einer Abnahme des Hydraulikdrucks in den Nacheilungskammern 18 das zweite Verriegelungsteil 33 nach vorn zur vorderen Grenzposition vorgestellt, und gelangt der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in Eingriff mit der Ausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33, da er durch die Führungsoberfläche 39 geführt wird.
Wenn die Brennkraftmaschine durch Abwürgen der Brennkraftmaschine ohne vorherigen Leerlaufzustand angehalten wird, wird das Flügelradteil 3 durch die Auswirkungen des schwankenden Drehmoments auf die am stärksten nacheilende Position gedreht, und gelangt das erste Verriegelungsteil 30 automatisch in Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33, geführt durch die Führungsoberfläche 39.
Zum Zeitpunkt des Abwürgens der Brennkraftmaschine hält die Ölpumpe 25 an, und unterbricht die Zufuhr von Hydraulikdruck zu den Voreilungs- und Nacheilungskammern. Daher werden das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 nach vorn durch die erste bzw. zweite Feder 31 bzw. 34 vorgestellt.
Wenn das Flügelradteil 3 von der in 6A gezeigten Position in die in 4A gezeigte Position durch die Auswirkung des schwankenden Drehmoments gedreht wird, stößt das erste Verriegelungsteil 10, das in der vorspringenden Position verbleibt, gegen das zweite Verriegelungsteil 33 im vorstehenden Zustand an. In diesem Fall stößt der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 gegen die ringförmige, verjüngte Führungsoberfläche 39 an, und bewegt sich allmählich nach hinten, druckbeaufschlagt durch die Führungsoberfläche 39, gegen die Kraft der ersten Feder 31, bis der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 in die Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 hineingelangt.
Zum Zeitpunkt eines erneuten Anlassens der Brennkraftmaschine ist daher das Flügelradteil 3 drehfest gegenüber dem Zahnradteil 1 verriegelt, und kann die Brennkraftmaschine glatt wie beim normalen Anlassvorgang für die Brennkraftmaschine angelassen werden.
Durch Steuern der Zufuhr und der Abfuhr des Hydraulikdrucks zu den Voreilungs- und Nacheilungskammern 17 und 18 bzw. weg von diesen in Abhängigkeit von den Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen kann dieses Ventilsteuerzeit-Steuersystem das Flügelradteil 3 in einer gewünschten mittleren Drehlage halten, wie in 5A gezeigt ist.
Zusätzlich zu dem Ventilsteuerzeit-Steuermechanismus (1, 3 usw.), welcher die Ventilsteuerzeit durch Steuern der Hydraulikdrucke in den Voreilungs- und Nacheilungskammern 17 und 18 steuern kann, weist daher das Ventilsteuerzeit-Steuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Verriegelungsmechanismus auf, der das erste und das zweite, bewegliche Verriegelungsteil 30 bzw. 33 aufweist, die so ausgebildet sind, das Flügelradteil ordnungsgemäß zu verriegeln, ohne dass sie versehentlich freigegeben werden könnten. Selbst wenn Luftdruck bei einem Anlassvorgang der Brennkraftmaschine nach einer längeren Betriebszeitunterbrechung einwirkt, und das zweite Verriegelungsteil zurückdrückt, wird daher der Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungsteil nicht gelöst, wie in den 4A und 4B gezeigt. Das erste und zweite Verriegelungsteil können daher in den Bereitschaftszustand versetzt werden, aber das Flügelradteil wird nicht durch den Luftdruck freigegeben. Der Luftdruck kann nur als Bereitschaftsdruck oder als ein Entriegelungs-Vorbereitungsdruck dienen. Der Luftdruck kann nicht als ein Steuerstartdruck zum Entriegeln des Verriegelungsmechanismus dienen.
Danach wird der Verriegelungsmechanismus entriegelt, wenn das Elektromagnetventil 23 geschaltet wird, und wird der Hydraulikfluiddruck (Steuerstartdruck) den Voreilungskammern 17 zugeführt. In diesem Fall befinden sich das erste und das zweite Verriegelungsteil bereits im Bereitschaftszustand, in welchem die Berührungs- oder Anlagefläche zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungsteil signifikant verkleinert ist, im Vergleich zum Verriegelungszustand. Daher kann der Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungsteil glatt und schnell aufgehoben werden, durch die Zufuhr des Hydraulikdrucks zu den Voreilungskammern 17.
Daher kann dieser Verriegelungsmechanismus einen verlässlichen und schnellen Entriegelungsvorgang sicherstellen, und Schlaggeräusche des Flügelradteils 3 verhindern, und zwar dadurch, dass ein fehlerhaftes Entriegeln des ersten und zweiten Verriegelungsteils durch Luftdruck verhindert wird. Dieser Verriegelungszustand kann einen unerwünschten Hängezustand verhindern, bei welchem sich der Vorderendabschnitt des ersten Verriegelungsteils 30 nicht vollständig außer Eingriff von der Verriegelungsausnehmung 38 bewegt hat, sondern durch die Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 festgehalten wird.
Die 7 bis 10 zeigen eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der zweiten Ausführungsform ist das zweite Verriegelungsteil 33 so ausgebildet, dass es sich rückwärts gegen die Federkraft der zweiten Feder 34 durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft bewegt, anstatt durch den Hydraulikdruck in den Nacheilungskammern 18. Die Federkraft der zweiten Feder 34 ist kleiner eingestellt als die Zentrifugalkraft einer vorbestimmten Größe, die im Gehäuse 5 während der Drehung hervorgerufen wird. Bei diesem Beispiel ist die zweite Feder 34 so eingestellt, dass die zweite Feder 34 durch die Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 zusammengedrückt wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl größer oder gleich einer Leerlaufdrehzahl von etwa 900 Umdrehungen pro Minute wird.
Ein Luftablasskanal 41 ist in der Umfangswand des Gehäuses 5 des Zahnradteils 1 vorgesehen. Der Luftablasskanal 41 verbindet die ringförmige Druckkammer 33b mit der Außenumgebung, und öffnet daher das Innere der ringförmigen Druckkammer 33a zur Atmosphäre hin, um eine freie Bewegung des zweiten Verriegelungsteils 33 im zweiten Gleitloch 32 zu ermöglichen. Daher kann das zweite Verriegelungsteil 33 die zweite Feder 34 zusammendrücken, und sich glatt zurückbewegen, durch Aufnahme einer Zentrifugalkraft mit vorbestimmter Größe oder mehr im Betrieb der Brennkraftmaschine. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbindungskanal 36 nicht vorhanden, der die Nacheilungskammer 18 mit dem zweiten Gleitloch 32 verbindet.
Wenn die Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine immer noch schwach ist, wird das zweite Verriegelungsteil 33 nach vorn vorstehend durch die zweite Feder 34 gehaltert, und in Eingriff mit dem ersten Verriegelungsteil 30 versetzt.
Wenn dann die Brennkraftmaschinendrehzahl in den Leerlaufbereich von etwa 900 Umdrehungen pro Minute gelangt, nimmt die Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 zu, und zwingt das zweite Verriegelungsteil 33 zurück in das zweite Gleitloch 32, durch allmähliches Zusammendrücken der zweiten Feder 34, wie in 8 gezeigt ist. Andererseits wird das erste Verriegelungsteil 30 an der vorderen Grenzposition oder am stärksten vorstehenden Position durch die Kraft der ersten Feder 31 gehalten. Daher befindet sich der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 immer noch in der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33, und stößt die Seitenoberfläche des Vorderendabschnitts 30a des ersten Verriegelungsteils 30 gegen die innenseitige Oberfläche der Verriegelungsausnehmung 38 des zweiten Verriegelungsteils 33 mit einer verkleinerten Berührungs- oder Anlagefläche an. In diesem Zustand (also dem Bereitschaftszustand) stehen das erste und zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 immer noch miteinander im Eingriff über die kleinere Berührungsfläche, wodurch verhindert wird, dass das Flügelradteil 3 sich in Bezug auf das Zahnradteil 1 bewegt. Weiterhin dauert die Zufuhr von Hydraulikdruck zu den Nacheilungs-Druckkammern 18 immer noch an, so dass das Flügelradteil 3 in der am stärksten nacheilenden Position gehalten wird, die in 8 gezeigt ist.
Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl von dem Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung oberhalb von 900 Umdrehungen pro Minute ansteigt in den Bereich mittlerer Drehzahlen und mittlerer Belastung, wird das Richtungssteuerventil 23 durch die Steuerung 26 in den Zustand umgeschaltet, dass der Hydraulikdruck den Voreilungskammern 17 zugeführt wird, anstatt den Nacheilungskammern 18, so dass der Hydraulikdruck in den Nacheilungskammern 18 abnimmt, und der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 zunimmt. Daher wird das zweite Verriegelungsteil 33 auf der rückwärtigen Grenzposition durch den Hydraulikdruck gehalten, der auf die Wand 37 einwirkt, und bewegt sich das erste Verriegelungsteil 30 zurück in das erste Gleitloch 29 durch den Hydraulikdruck der Voreilungskammern 17, der auf den Vorderendabschnitt 30a einwirkt.
Daher kann sich das erste Verriegelungsteil 30 schnell aus dem in 8 gezeigten Bereitschaftszustand lösen, und die Relativdrehung des Flügelradteils 3 ermöglichen. Daher dreht sich das Flügelradteil 3 im Uhrzeigersinn, bei der Darstellung von 8, oder in Voreilungsrichtung, von der am stärksten nacheilenden Position von 8 zu einer mittleren Position, die in 9 gezeigt ist, oder zu der am stärksten voreilenden Position, die in 10 gezeigt ist. Daher wird die Nockenwelle 2 in Voreilungsrichtung in Bezug auf das Steuerzeit-Zahnradteil 1 gedreht, und können die gleichen Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
In diesem Zustand wirkt auf das zweite Verriegelungsteil 33 die Zentrifugalkraft ein, sowie der Hydraulikdruck in den Voreilungs-Druckkammern 17 am Vorderendabschnitt einschließlich der Wand 37. Daher wird das zweite Verriegelungsteil 33 in die rückwärtige Grenzposition zurückgezogen, wie in den 9 und 10 gezeigt.
Daher wird bei der zweiten Ausführungsform unter Einsatz der Zentrifugalkraft zum Bewegen des zweiten Verriegelungsteils 33 zurück der Verriegelungsmechanismus vereinfacht, was den Vorteil einer Kosteneinsparung mit sich bringt.
Die 11 bis 14 zeigen eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung oder ein entsprechendes System gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der dritten Ausführungsform sind das erste und das zweite, bewegbare Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in Form eines Stiftes vorhanden. Bei dieser Ausführungsform weisen das erste und zweite Verriegelungsteil bzw. der erste oder zweite Verriegelungsstift 30 und 33 identische Abmessungen und Formen auf. Sowohl der erste als auch der zweite Verriegelungsstift 30 und 33 ist mit einem Flansch oder Gleitabschnitt 30c oder 33c versehen, der einstückig am rückwärtigen Ende des Stiftes vorgesehen ist.
Gleitlöcher 29 und 32 sind so ausgebildet, dass sich die Achsen der Gleitlöcher 29 und 32 miteinander in Umfangsrichtung des Flügelradteils 3 überlappen. Jedes Gleitloch 29 oder 32 weist einen vorderen Abschnitt mit kleinem Durchmesser auf, einen hinteren Abschnitt mit großem Durchmesser, und eine Stufenschulteroberfläche 29a oder 32a, die zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser vorgesehen sind. Der Flansch 30c oder 33c jedes Verriegelungsstiftes 30 oder 33 ist gleitbeweglich in dem hinteren Abschnitt mit großem Durchmesser des entsprechenden Gleitloches 29 oder 32 aufgenommen. Die Stufenschulteroberfläche 29a oder 32a jedes Gleitloches 29 oder 32 weist nach hinten zur Unterseite des Gleitloches, und begrenzt die Vorwärtsbewegung des entsprechenden Verriegelungsteils 30 oder 33, durch Anstoßen gegen den Flansch 30c oder 33c des Verriegelungsstiftes, um hierdurch die am weitesten vorstehende Position des Verriegelungsteils festzulegen.
Das erste Verriegelungsteil 30 wird durch den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 nach hinten bewegt. Wenn sich das erste Verriegelungsteil 30 an der rückwärtigen Grenzposition oder der am stärksten eingefahrenen Position befindet, fluchtet das Vorderende des ersten Verriegelungsteils 30 (das beim vorliegenden Beispiel im Wesentlichen flach ist) mit der äußeren Oberfläche, in welcher das erste Gleitloch 29 geöffnet ist. Diese äußere Oberfläche ist beim vorliegenden Beispiel im Wesentlichen flach. Andererseits wird das zweite Verriegelungsteil 33 nach hinten durch den Hydraulikdruck in der Nacheilungs-Druckkammer 18 zurückgezogen, welcher der Druckkammer 33b zugeführt wird, sowie durch den Hydraulikdruck in der Voreilungskammer 17, der auf den Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 einwirkt, in die rückwärtige Grenzposition oder am stärksten eingefahrenen Position, die durch die Anlage des zweiten Gleitabschnitts 33c gegen den Federhalter 30 festgelegt wird. In dieser hinteren Grenzposition oder am stärksten eingefahrenen Position steht der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 geringfügig gegenüber dem offenen Ende des zweiten Gleitloches 32 vor, wie in den 13 und 14 gezeigt ist.
In der am stärksten eingefahrenen oder zurückgezogenen Position, wie in 12 gezeigt, stoßen die vorderen Abschnitte des ersten und zweiten Verriegelungsstiftes 30 bzw. 33 gegeneinander an, so dass der erste und der zweite Verriegelungsstift 30, 33 eine Drehung des Flügelradteils 3 in Uhrzeigerrichtung (Voreilungsrichtung) verhindern, bei der Ansicht gemäß 12. Andererseits stößt das Flügelrad 15, welches die größte Breite L3 in Umfangsrichtung aufweist, gegen die benachbarte Trennwand 10 an. Daher wird das Flügelradteil 3 in der am stärksten nacheilenden Position gehalten.
Die erste und zweite Feder 31 bzw. 34 weisen einen relativ kleinen Durchmesser auf. Ein hinterer Endabschnitt der ersten Feder 31 ist in einem Federhalterloch aufgenommen, das in dem Boden des ersten Gleitloches 29 vorgesehen ist. Ein hinterer Endabschnitt der zweiten Feder 34 ist in einem Federhalterloch aufgenommen, das in einem Federhalter 40 vorgesehen ist, der den Boden des zweiten Gleitloches 32 festlegt. Im Übrigen weist die dritte Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die erste Ausführungsform auf.
Bei einem Brennkraftmaschineneinlassvorgang stößt der erste Verriegelungsstift 30 gegen den zweiten Verriegelungsstift 33 an, wie in 11 gezeigt ist, und verhindert hierdurch eine Drehung des Flügelradteils 3. Im Leerlaufbetrieb drückt der Hydraulikdruck, der von den Nacheilungskammern 18 der Druckkammer 33b zugeführt wird, den zweiten Verriegelungsstift 33 in die rückwärtige Grenzposition. Der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsstiftes 33 springt jedoch immer noch geringfügig vor. Daher stößt der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsstiftes 33 gegen den ersten Verriegelungsstift 30 an, mit einer kleineren Berührungsfläche (oder Anlagefläche) (was den Bereitschaftszustand darstellt).
Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl weiter ansteigt, und der Brennkraftmaschinenbetriebszustand den Bereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Belastung erreicht, wird das Elektromagnetventil 23 in den Zustand umgeschaltet, in welchem der Hydraulikdruck den Voreilungskammern 17 zugeführt wird, und wird dann der Druck in den Voreilungskammern 17 hoch. Daher wird, wie in 13 gezeigt, der erste Verriegelungsstift 30 zurück im ersten Gleitloch 29 durch den Hydraulikdruck verstellt, der auf das Vorderende des ersten Verriegelungsstiftes 30 einwirkt, und daher außer Eingriff von dem zweiten Verriegelungsstift 33 gebracht, der geringfügig vorstehend an der rückwärtigen Grenzposition gehalten wird; und wird das Flügelradteil 3 in der Voreilungsrichtung (Uhrzeigerrichtung) durch den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 gedreht. Beispielsweise in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl und hoher Belastung wird der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 weiter erhöht, und wird das Flügelradteil 3 in der am stärksten voreilenden Position gehalten, bei welcher das Flügelrad 15, das die größte Breite L3 in Umfangsrichtung aufweist, gegen die benachbarte Trennwand 10 anstößt, wie in 14 gezeigt ist.
In dem Bereich hoher Drehzahl und hoher Belastung wird das Betriebsöl aus den Voreilungskammern 17 abgezogen, und wird das Flügelradteil 3 in der Nacheilungsrichtung (im Gegenuhrzeigersinn) gedreht. Unmittelbar nach diesem Schaltvorgang wird jedoch der Hydraulikdruck den Nacheilungskammern 18 zugeführt, und nimmt der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 nicht abrupt ab. Daher steht der erste Verriegelungsstift 30 nicht wesentlich vor, und wird der zweite Verriegelungsstift 33 geringfügig zurückgezogen, so dass das Flügelradteil 3 in die am stärksten nacheilende Position gedreht werden kann, ohne dass sich der erste und der zweite Verriegelungsstift 30 bzw. 33 gegenseitig stören.
Bei der dritten Ausführungsform sind das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 gleich ausgebildet, so dass die Herstellungskosten verringert werden können. Die Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform kann den Kraftstoffverbrauch und andere Brennkraftmaschineneigenschaften verbessern, wie bei den vorherigen Ausführungsformen.
Die 15 und 16 zeigen eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung oder ein entsprechendes System gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der vierten Ausführungsform sind das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in Axialrichtung anstatt in Radialrichtung angeordnet.
Ein axiales, erstes Gleitloch 29 ist in dem Flügelrad 15 vorgesehen, das eine größere Breite in Umfangsrichtung aufweist. Das erste Gleitloch 29 erstreckt sich in Axialrichtung entlang der Zentrumsachse des Flügelradteils 3. Das erste Gleitloch 29 ist ein abgestuftes Loch, das einen größeren Querschnitt und einen kleineren Querschnitt aufweist, bei welchem die Querschnittsabmessungen kleiner sind als die Querschnittsabmessungen des größeren Abschnitts. Ein axiales, zweites Gleitloch 32 ist in einem dickwandigen Abschnitt der hinteren Platte 7 des Steuerzeit-Zahnradteils 1 an einem Ort vorgesehen, der dem ersten Gleitloch zugewandt ist, wenn sich das Flügelradteil 3 in einer vorbestimmten (am stärksten nacheilenden) Drehlage befindet. Das zweite Gleitloch 32 verläuft in Axialrichtung entlang der gemeinsamen Zentrumsachse des Flügelradteils 3 und des Steuerzeit-Zahnradteils 1. Ein hinteres Ende des zweiten Gleitloches 32 ist durch einen Federhalter 40 verschlossen. Der Federhalter 40 beim vorliegenden Beispiel besteht aus zwei dünnen, kreisförmigen Scheiben. Der Federhalter 40 ist an der hinteren Platte 7 so befestigt, dass der Boden des zweiten Gleitloches 32 ausgebildet wird. Ein Luftablassloch ist annähernd im Zentrum jeder Scheibe des Federhalters 40 vorgesehen, um eine glatte Bewegung des zweiten Verriegelungsteils 33 im zweiten Gleitloch 32 sicherzustellen.
Das erste Verriegelungsteil 30 ist ein becherförmiges Teil, das eine Zylinderwand aufweist, die sich von einem hinteren Ende zu einem vorderen Ende zu einer hinteren Abdeckung 7 hin erstreckt, sowie einen Vorderendabschnitt 30a, der das Vorderende der zylindrischen Wand verschließt. Das zweite Verriegelungsteil 33 ist ein becherförmiges Teil, das eine Zylinderwand aufweist, die sich von einem hinteren Ende zu einem vorderen Ende zur vorderen Abdeckung 6 hin erstreckt, sowie einen Vorderendabschnitt, der das Vorderende der Zylinderwand verschließt. Das erste Verriegelungsteil 30 ist gleitbeweglich im ersten Gleitloch 29 so aufgenommen, dass sich das erste Verriegelungsteil 30 in Axialrichtung nach vorn und hinten bewegen kann. Das zweite Verriegelungsteil 33 ist gleitbeweglich in dem zweiten Gleitloch 32 so aufgenommen, dass sich das zweite Verriegelungsteil 33 in Axialrichtung nach vorn und hinten bewegen kann.
Der Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 ist mit einem Vorsprung (Verriegelungsvorsprung) versehen, der ein zylindrischer Vorsprung ist, der beim vorliegenden Beispiel in Axialrichtung vorsteht. Das erste Verriegelungsteil 30 weist weiterhin einen äußeren Flansch auf, der einstückig am hinteren Ende vorgesehen ist, und so ausgebildet ist, dass er gegen eine Stufe 29c anstößt, die in dem ersten Gleitloch 29 vorgesehen ist, um die Vorwärtsbewegung des ersten Verriegelungsteils 30 zu begrenzen. Beim vorliegenden Beispiel ist das erste Verriegelungsteil 30 so ausgebildet, dass es den Voreilungs-Fluiddruck aufnimmt, damit es sich nach hinten bewegt.
Der Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 ist mit einer Ausnehmung (Verriegelungsausnehmung) 38 versehen, in welche der Vorsprung, der am Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 vorgesehen ist, lose eingepasst werden kann. Die Ausnehmung 38 von 15 ist in Axialrichtung vertieft. Die Außenoberfläche der Zylinderwand des zweiten Verriegelungsteils 33 ist abgestuft ausgebildet, und dort ist eine ringförmige Stufenschulteroberfläche 33b vorgesehen, welche den Hydraulikdruck in einer ringförmigen Druckkammer 32a aufnimmt, die sich um das zweite Verriegelungsteil 33 herum erstreckt. Die Druckaufnahmefläche der ringförmigen Stufenschulteroberfläche 33b ist auf einen geeigneten Wert eingestellt.
Eine Nut 42 ist in der vorderseitigen Oberfläche des Flügelradteils 3 vorgesehen, welche der vorderen Abdeckung 6 zugewandt ist, wie in 15 gezeigt ist. Diese Nut 42 verbindet die Innenseite des ersten Gleitlochs 29 mit der Außenseite, und stellt daher eine glatte Bewegung des ersten Verriegelungsteils 30 im ersten Gleitloch 29 dadurch sicher, dass der von hinten einwirkende Druck beim ersten Verriegelungsteil 30 abgebaut wird.
Ein Verbindungskanal 36 erstreckt sich von einer der Nacheilungskammern 18 zur ringförmigen Druckkammer 32a, damit der Hydraulikdruck von der Nacheilungskammer 18 der Druckkammer 32a zugeführt wird. Der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 wird dem Zwischenraum zwischen dem Vorderendabschnitt des zweiten Verriegelungsteils 33 und dem Vorderendabschnitt 30a des ersten Verriegelungsteils 30 zugeführt. Im Übrigen ist die vierte Ausführungsform im Wesentlichen so wie die erste Ausführungsform aufgebaut.
Daher kann die vierte Ausführungsform die gleichen Auswirkungen wie die erste Ausführungsform zur Verfügung stellen. Bei einem Brennkraftmaschinenanlassvorgang wird der Hydraulikdruck in der ringförmigen Druckkammer 33b noch nicht erhöht, und wird das zweite Verriegelungsteil 33 im Eingriff mit dem ersten Verriegelungsteil 30 gehalten. Im Leerlaufbetrieb wird der Hydraulikdruck erhöht, welcher der Druckkammer 33b zugeführt wird, und wird das zweite Verriegelungsteil 33 zur hinteren Grenzposition zurückgestellt. In diesem Zustand (also dem Bereitschaftszustand) stehen das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 im gegenseitigen Eingriff mit einer verringerten Berührungsfläche (oder Anlagefläche), um die Relativdrehung des Flügelradteils 3 in Bezug auf das Zahnradteil 1 zu verhindern.
Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschinendrehzahl in den Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung erhöht wird, wird das Elektromagnetventil 23 in den Zustand umgeschaltet, in welchem der Hydraulikdruck den Voreilungskammern 17 zugeführt wird, und wird das erste Verriegelungsteil 30 durch den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 in die rückwärtige Grenzposition gegen die Kraft der ersten Feder 31 zurückgestellt. Daher löst sich das erste Verriegelungsteil 30 von dem zweiten Verriegelungsteil 33, und wird das Flügelradteil 3 in Voreilungsrichtung (im Uhrzeigersinn) durch den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 gedreht. Wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine weiter gegenüber dem Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung zum Bereich mit mittlerer Drehzahl und hoher Belastung verschoben wird, wird der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 weiter erhöht, und wird das Flügelradteil 3 in die am weitesten voreilende Position gedreht.
Das Steuerzeit-Steuersystem gemäß der vierten Ausführungsform kann daher die Brennkraftmaschineneigenschaften zufrieden stellend entsprechend den Brennkraftmaschinen-Betriebszuständen verbessern. Selbst wenn beim Brennkraftmaschinenanlassvorgang Luft komprimiert wird, und der Luftdruck in der Druckkammer 32a auf das zweite Verriegelungsteil 33 einwirkt, und das zweite Verriegelungsteil 33 in die rückwärtige Grenzposition bewegt, bleiben darüber hinaus das erste und zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 im gegenseitigen Eingriff miteinander im Bereitschaftszustand, und verhindern unerwünschte Geräusche infolge von Schlagbewegungen des Flügelradteils 3.
Bei der vierten Ausführungsform sind das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in Axialrichtung entlang der Achse der Nockenwelle 2 angeordnet. Daher wirkt auf den Verriegelungsmechanismus kein Einfluss der Zentrifugalkraft des Gehäuses 5 ein, und können das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 nur durch die Hydraulikdrucke und die Federkräfte bewegt werden. Daher kann die fünfte Ausführungsform die Steuerreaktion zum Steuern der Relativdrehung zwischen dem Steuerzeit-Zahnradteil 1 und der Nockenwelle 2 verbessern.
Die 17 bis 19 zeigen eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung oder ein entsprechendes System gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der fünften Ausführungsform sind das erste und das zweite Verriegelungsteil 30 bzw. 33 in Axialrichtung wie bei der vierten Ausführungsform angeordnet, und ist der zweite Verriegelungsmechanismus noch weiter vereinfacht oder weggelassen, anders als bei der vierten Ausführungsform.
Ein festes Verriegelungsteil oder Eingriffsteil 44 ist zwangsweise in ein Montageloch 43 eingepasst und dort befestigt, das in einer hinteren Abdeckung 7 an einem Ort entsprechend der Position des zweiten Gleitloches 32 der vierten Ausführungsform vorgesehen ist. Das feste Verriegelungsteil 44 ist im Querschnitt U-förmig, wie in 17 gezeigt ist. Eine feste Verriegelungsausnehmung 38 ist im festen Verriegelungsteil 44 vorgesehen. Das feste Verriegelungsteil 44 kann als Anlageabschnitt dienen, zur Anlage gegen ein bewegbares Verriegelungsteil.
Ein bewegbares Verriegelungsteil 30 weist im Wesentlichen die gleiche Konstruktion auf wie das erste Verriegelungsteil 30 bei der vierten Ausführungsform. Der Vorderendabschnitt 30a des beweglichen Verriegelungsteils 30 ist verjüngt ausgebildet, so dass die Außenumfangsoberfläche kegelförmig ist, und die Abmessungen in Querschnittsrichtung zum Vorderende hin kleiner werden. Das bewegbare Verriegelungsteil 30 wird nach vorn zur festen Verriegelungsausnehmung 38 durch eine Feder 31 vorgespannt.
Eine Druckkammer 45 ist zwischen einer Stufenschulteroberfläche eines Flansches 30b, der an dem hinteren Ende des beweglichen Verriegelungsteils 30 vorgesehen ist, und einer Stufenschulteroberfläche 29c vorgesehen, die in einem Gleitloch 29 vorgesehen ist. Der Hydraulikdruck in einer der Nacheilungskammern 18 wird dieser Druckkammer 45 durch einen ersten Fluidkanal (Ölkanal) 46 zugeführt, der in dem größeren Flügelrad 15 vorhanden ist, wie in 18 gezeigt ist.
Der Hydraulikdruck in einer der Voreilungskammern 17 wird durch einen zweiten Flügelkanal (Ölkanal) 47, der in dem größeren Flügelrad 15 vorgesehen ist, wie in 18 gezeigt ist, dem Zwischenraum zwischen dem Vorderendabschnitt des beweglichen Teils 30 und der festen Verriegelungsausnehmung 38 zugeführt.
Die Druckkammer 45 ist folgendermaßen ausgebildet. Die Druckaufnahmefläche jenes Abschnitts, der dem Hydraulikdruck der Nacheilungs-Druckkammer 18 ausgesetzt ist, ist kleiner als die Druckaufnahmefläche des Vorderendabschnitts des Verriegelungsteils 30, der dem Hydraulikdruck der Voreilungskammer 17 ausgesetzt ist und die Druckkraft ist geringfügig höher als die Federkraft der Feder 31.
In dem wie geschildert aufgebauten System gemäß der fünften Ausführungsform wird daher der Hydraulikdruck, der von der Nacheilungskammer 18 der Druckkammer 45 zugeführt wird, nicht so stark bei einem Brennkraftmaschinenanlassvorgang erhöht, so dass das bewegbare Verriegelungsteil 30 im Eingriff in der Verriegelungsausnehmung 38 durch die Feder 31 gehalten wird. Im Leerlaufbetrieb nach dem Brennkraftmaschinenanlassvorgang wird der Druck in der Druckkammer 45 höher, und bewegt sich das bewegbare Verriegelungsteil 30 zurück. Da die Druckaufnahmefläche in der Druckkammer 45 wie voranstehend geschildert kleiner ausgebildet ist, erreicht das bewegbare Verriegelungsteil 30 nicht die rückwärtige Grenzposition, sondern es wird das bewegbare Verriegelungsteil 30 in einer mittleren Position gehalten, infolge der Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck in der Druckkammer 45 und der Federkraft der Feder 31. In diesem Zustand (also im Bereitschaftszustand), in welchem das bewegbare Verriegelungsteil 30 zur Hälfte oder teilweise zurückgezogen ist, steht daher ein Teil des Vorderendabschnitts 30a des Verriegelungsteils 30 immer noch im Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung 38, so dass das Verriegelungsteil 30 im Eingriff in der festen Verriegelungsausnehmung 38 steht.
Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl in den Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung erhöht wird, wird das Elektromagnetventil 23 in den Zustand umgeschaltet, in welchem der Hydraulikdruck den Voreilungskammern 17 zugeführt wird, und wird das bewegbare Verriegelungsteil 30 zurückgestellt, durch den Hydraulikdruck, der von einer der Voreilungskammern 17 dem Zwischenraum zugeführt wird, der zwischen dem Vorderendabschnitt 30a und der Verriegelungsausnehmung 38 vorhanden ist, bis zur rückwärtigen Grenzposition, gegen die Kraft der Feder 31. Daher löst sich das bewegbare Verriegelungsteil 30 schnell aus der Verriegelungsausnehmung 38, und wird das Flügelradteil 3 in der Voreilungsrichtung (im Uhrzeigersinn) durch den Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 gedreht. Wenn der Brennkraftmaschinenzustand sich noch weiter von dem Bereich mit niedriger Drehzahl und geringer Belastung zum Bereich mit mittlerer Drehzahl und hoher Belastung verschiebt, wird der Hydraulikdruck in den Voreilungskammern 17 weiter erhöht, und wird das Flügelradteil 3 in die am stärksten voreilende Position gedreht.
Das Steuerzeit-Steuersystem gemäß der fünften Ausführungsform kann daher die Brennkraftmaschineneigenschaften ausreichend in Abhängigkeit vom Brennkraftmaschinenbetriebszustand verbessern. Selbst wenn beim Brennkraftmaschinenanlassvorgang Luft in den Nacheilungskammern 18 komprimiert wird, und der Luftdruck auf die Druckkammer 45 einwirkt, und das Verriegelungsteil 30 nach hinten bewegt, bleibt das Verriegelungsteil 30 im Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung 38 im Bereitschaftszustand, und verhindert unerwünschte Geräusche infolge einer Schlagbewegung des Flügelradteils 3.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsformen beschränkt. Es sind verschiedene Variationen und Abänderungen möglich. So kann beispielsweise statt des Steuerzeit-Zahnradteils 1 das antreibende Drehteil ein Synchronriemen sein, der über einen Synchronriemen aus Gummi angetrieben wird. Diese Anordnung ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass Schwingungen und Geräusche verringert werden.
Weiterhin kann das antreibende Drehteil ein Zahnradteil sein, das durch einen Zahnradmechanismus angetrieben wird, der Bewegung über eine Kombination aus zwei oder mehr Zahnrädern überträgt. In diesem Fall kann die Antriebskraft sicher übertragen werden. Weiterhin kann als der Zahnradmechanismus ein Scherenmechanismus eingesetzt werden, um Spielgeräusche zu verringern.
Das Ventilsteuerzeit-Steuerstellglied kann ein helixförmiges VTC-Stellglied sein, anstelle des VTC-Stellglieds des Flügelradtyps. Beim helixförmigen Typ wird die Relativdrehphase entsprechend der Axialbewegung eines rohrförmigen, gezahnten Teils verschoben.
Das Ventilsteuerzeit-Steuerstellglied kann elektrisch oder elektromagnetisch ausgebildet sein, anstelle des Hydraulikstellgliedes. In diesem Fall wird die relative Drehphase zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil durch ein elektrisches Gerät geändert, beispielsweise einen Elektromotor oder eine elektromagnetische Bremse.
Es ist ausreichend, nur ein Paar aus der Voreilungs-Fluiddruckkammer und der Nacheilungs-Fluiddruckkammer zur Verfügung zu stellen. Die Anzahl an Paaren der Voreilungs- und Nacheilungskammern kann eins betragen, oder kann zwei, drei oder vier oder mehr betragen. Wenn die Anzahl an Paaren erhöht wird, insbesondere im Falle des VTC-Stellgliedes des Flügelradtyps, werden die Druckaufnahmeflächen vergrößert, und werden die Reaktionseigenschaften des VTC-Stellgliedes verbessert.
Es ist nicht immer erforderlich, das erste und zweite Verriegelungsteil entweder in der Voreilungs- oder der Nacheilungs-Fluiddruckkammer anzuordnen. Das erste und zweite Verriegelungsteil können auch an Orten getrennt von den Voreilungs- und Nacheilungskammern angeordnet sein.
Das erste und zweite Verriegelungsteil können an verschiedenen Abschnitten der antreibenden und angetriebenen Drehteile angeordnet sein, die so angeordnet sind, dass sie sich relativ zueinander bewegen. Das erste und das zweite Drehteil müssen nicht zwischen einem Teil, beispielsweise einem Zahnrad, das direkt von einer Kurbelwelle angetrieben wird, und einem Teil, beispielsweise einem Flügelradteil, welches direkt eine Nockenwelle antreibt, angeordnet sein. Zumindest entweder das erste oder das zweite Verriegelungsteil kann in einem Teil (beispielsweise dem voranstehend geschilderten, rohrförmigen, gezahnten Teil des helixförmigen VTC-Stellgliedes) angeordnet sein, das sich zwischen dem Teil, welches direkt von der Kurbelwelle angetrieben wird, und dem Teil befindet, das direkt die Nockenwelle antreibt.
Das erste und das zweite Verriegelungsteil können verschiedenartig ausgeformt sein. Zumindest entweder das erste oder das zweite bewegliche Teil können in Form eines zylindrischen Stiftes vorhanden sein, eines mehreckigen Stiftes, der im Querschnitt mehreckig ist, eines ringförmigen Teils, oder eines plattenförmigen Teils, oder in Form eines Hebels.
Anstatt des Eingriffs zwischen der Ausnehmung (zum Verriegeln) 38 und dem Vorsprung (zum Verriegeln) nach Art einer Schlitzzapfung ist es möglich, verschiedene Ausbildungsarten für Anlageabschnitte eines ersten und eines zweiten Verriegelungsteils einzusetzen. Wenn die Relativdrehung des Drehmechanismus des antreibenden Drehteils und des angetriebenen Drehteils auf innerhalb eines vorbestimmten Bereiches beschränkt wird, ist es möglich, das erste und zweite bewegbare Teil so anzuordnen, dass die Relativdrehung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil nur in einer Richtung verhindert wird, durch Anlage zwischen dem ersten und dem zweiten bewegbaren Teil in Umfangsrichtung, und eine Relativdrehung in entgegengesetzter Richtung durch den Drehmechanismus aus dem antreibenden und dem angetriebenen Teil zu verhindern.
Anstatt einer Schraubenfeder ist es möglich, zumindest als entweder das erste oder das zweite Vorspannteil, eine Blattfeder oder eine Tellerfeder einzusetzen. Die Richtungen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des ersten und zweiten Verriegelungsteils sind nicht auf die Radialrichtung und die Axialrichtung beschränkt. Es ist möglich, verschiedene Richtungen als die Richtungen des ersten und zweiten bewegbaren Teils einzusetzen.
Anstatt der verjüngten oder kegelförmigen Oberfläche um die Ausnehmung 38 herum ist es möglich, verschiedene Formen des Zurückziehabschnitts zum Führen des ersten und des zweiten Verriegelungsteils in Eingriff oder in den Verriegelungszustand einzusetzen. So kann beispielsweise eine verjüngte Oberfläche um den Vorsprung eines Verriegelungsteils herum vorgesehen sein, zum Eingriff mit der Ausnehmung des anderen Verriegelungsteils. Weiterhin ist es möglich, eine verjüngte Oberfläche nur in einem Teil des Umfangs der Ausnehmung 38 vorzusehen. In diesem Fall ist das Verriegelungsteil, das mit der Ausnehmung versehen ist, so ausgebildet, dass die Drehung um seine eigene Achse eingeschränkt oder verhindert ist. Weiterhin ist es möglich, als den Zurückziehabschnitt oder die Zurückziehvorrichtung einen Mechanismus einzusetzen, der eine oder mehrere Laschen einsetzt, oder einen Nockenmechanismus oder einen anders geformten Abschnitt oder eine anders geformte Vorrichtung, zum Bewegen zumindest entweder des ersten oder des zweiten Verriegelungsteils in Rückwärtsrichtung, durch Einsatz einer Relativdrehung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Drehteil, oder zur Übertragung einer Relativdrehung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Drehteil in eine geradlinige Bewegung zumindest bei entweder dem ersten oder dem zweiten Verriegelungsteil.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-150320, eingereicht am 24. Mai 2005. Der Gesamtinhalt dieser japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-150320 wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
Obwohl die Erfindung voranstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die voranstehend geschilderten Ausführungsformen beschränkt. Abänderungen und Variationen der voranstehend geschilderten Ausführungsformen werden Fachleuten auf diesem Gebiet angesichts der voranstehend geschilderten, technischen Lehre auffallen. Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen, und sollen von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein.

Claims

Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei vorgesehen sind: ein antreibendes Drehteil, das zum Antrieb durch die Brennkraftmaschine ausgebildet ist; ein angetriebenes Drehteil, das so ausgebildet ist, dass es sich relativ zum antreibenden Drehteil dreht, und eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine dreht; ein Hydrauliksteuerabschnitt zum Drehen des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil mittels Hydraulik; und ein Verriegelungsmechanismus, der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck, der von dem Hydrauliksteuerabschnitt zugeführt wird, aus einem Verriegelungszustand zum Verhindern eine Relativdrehung des angetriebenen Drehteils in Bezug auf das antreibende Drehteil in einen Entriegelungszustand versetzt zu werden, um eine Relativdrehung des angetriebenen Drehteils in Bezug auf das antreibende Drehteil zu ermöglichen, über einen Bereitschaftszustand, zur Vorbereitung auf den Entriegelungszustand, ohne die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils in Bezug auf das antreibende Drehteil zu ermöglichen.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Drehteil so ausgebildet ist, dass es sich relativ zum antreibenden Drehteil in einer Voreilungsrichtung dreht, wenn ein Fluiddruck einer Voreilungs-Druckkammer zugeführt wird, und in einer Nacheilungsrichtung, wenn ein Fluiddruck einer Nacheilungs-Druckkammer zugeführt wird; wobei der Hydrauliksteuerabschnitt so ausgebildet ist, zuerst den Fluiddruck einer ersten Kammer zuzuführen, die eine der Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern ist, in einem Brennkraftmaschinenanlassvorgang, und dann den Fluiddruck einer zweiten Kammer zuzuführen, welche die andere unter den Voreilungs- und Nacheilungskammern ist; und wobei der Verriegelungsmechanismus so ausgebildet ist, dass er vom Verriegelungszustand zum entriegelten Zustand umschaltet, wenn der Fluiddruck in der zweiten Kammer zunimmt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus bei einem Brennkraftmaschinenanlassvorgang im verriegelten Zustand gehalten wird, und in den Bereitschaftszustand umgeschaltet wird, bevor der Verriegelungsmechanismus in den entriegelten Zustand umgeschaltet wird, durch eine Zunahme des Fluiddrucks in der zweiten Kammer.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus bei dem Brennkraftmaschinenanlassvorgang in dem verriegelten Zustand gehalten wird, und in den Bereitschaftszustand umgeschaltet wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl zunimmt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verriegelungsmechanismus aus dem verriegelten Zustand in den Bereitschaftszustand durch eine Zunahme des Luftdrucks in einer der Voreilungs- und Nacheilungskammern umschalten kann, jedoch daran gehindert wird, durch den Luftdruck in den entriegelten Zustand umgeschaltet zu werden.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus aus dem verriegelten Zustand in den Bereitschaftszustand entsprechend dem Fluiddruck in der ersten Kammer umgeschaltet wird.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus ein bewegbares Verriegelungsteil aufweist, das so ausgebildet ist, dass es sich nach vorn bewegt, wenn der Fluiddruck in der zweiten Kammer niedrig ist, und sich nach hinten bewegt, wenn der Fluiddruck in der zweiten Kammer erhöht wird; und einen Anlageabschnitt, der so ausgebildet ist, dass er gegen das bewegbare Verriegelungsteil anstößt, wenn das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn bewegt wird, um hierdurch die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu verhindern; und eine Anlagefläche, mit welcher das bewegbare Verriegelungsteil gegen den Anlageabschnitt anstößt, um die Relativdrehung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Drehteil zu verhindern, und die verkleinert wird, wenn der Verriegelungsmechanismus aus dem Verriegelungszustand in den Bereitschaftszustand versetzt wird, wobei jedoch die Anlagefläche im Bereitschaftszustand größer als Null bleibt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus weiterhin ein Vorspannteil aufweist, um das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn gegen den Anlageabschnitt vorzuspannen.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Anstoßens des bewegbaren Verriegelungsteils gegen den Anlageabschnitt, gemessen entlang einer gedachten Linie, entlang welcher sich das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn und hinten bewegt, verkleinert wird, wenn der Verriegelungsmechanismus von dem Verriegelungszustand in den Bereitschaftszustand versetzt wird.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Verriegelungsteil gegen den Anlageabschnitt anstößt, so dass der Anlageabschnitt die Bewegung des bewegbaren Verriegelungsteils in Richtung im Wesentlichen senkrecht zur gedachten Linie begrenzt, entlang derer sich das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn und hinten bewegt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Anstoßens des bewegbaren Verriegelungsteils gegen den Anlageabschnitt kleiner oder gleich 1 mm ist, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in dem Bereitschaftszustand befindet.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Anstoßens des bewegbaren Verriegelungsteils gegen den Anlageabschnitt kleiner oder gleich 0,2 mm ist, wenn sich der Verriegelungsmechanismus im Bereitschaftszustand befindet.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt ortsfest in Bezug auf ein erstes Drehteil ist, welches entweder das antreibende oder das angetriebene Drehteil ist, und das bewegbare Verriegelungsteil in einem zweiten Drehteil angebracht ist, welches das andere unter den antreibenden und angetriebenen Drehteilen darstellt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt ein Abschnitt eines bewegbaren Anlageteils ist, das bewegbar in einem ersten Drehteil angebracht ist, welches eines der antreibenden und angetriebenen Drehteile darstellt, und das bewegbare Verriegelungsteil bewegbar in einem zweiten Drehteil angebracht ist, welches das andere unter den antreibenden und angetriebenen Drehteilen darstellt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Anlageteil so ausgebildet ist, dass es sich nach vorn zum bewegbaren Verriegelungsteil und nach hinten weg vom bewegbaren Verriegelungsteil bewegt; der bewegbare Verriegelungsmechanismus sich im Verriegelungszustand befindet, wenn das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn vorsteht und das bewegbare Anlageteil nach vorn vorsteht; sich der Verriegelungsmechanismus im Entriegelungszustand befindet, wenn das bewegbare Verriegelungsteil zurückgezogen ist, und das bewegbare Anlageteil zurückgezogen ist; und sich der Verriegelungsmechanismus im Bereitschaftszustand befindet, wenn das bewegbare Verriegelungsteil nach vorn vorsteht, und das bewegbare Anlageteil zurückgezogen ist.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus weiterhin ein zweites Vorspannteil aufweist, um das bewegbare Anlageteil nach vorn zum bewegbaren Verriegelungsteil hin vorzuspannen.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Verriegelungsteil im Bereitschaftszustand gehalten wird, selbst wenn das bewegbare Anlageteil zurück zu einer rückwärtigen Grenzposition bewegt wird, durch welch eine Rückwärtsbewegung des bewegbaren Anlageteils begrenzt wird.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Anlageteil zurück weg von dem bewegbaren Verriegelungsteil in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der ersten Kammer bewegt wird, welcher der Fluiddruck zuerst beim Brennkraftmaschinenanlassvorgang zugeführt wird.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Anlageteil eine Stufenschulteroberfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie den Fluiddruck in der ersten Kammer empfängt, um hierdurch zurück weg von dem bewegbaren Verriegelungsteil verstellt zu werden, in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der ersten Kammer.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt eine Verriegelungsausnehmung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie einen Vorderendabschnitt des bewegbaren Verriegelungsteils aufnimmt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Drehteil ein Flügelrad aufweist, das radial nach außen vorsteht, und die Voreilungs-Fluiddruckkammer und die Nacheilungs-Fluiddruckkammer trennt; und das antreibende Drehteil aufweist, welches das angetriebene Drehteil umschließt, und die Voreilungs- und Nacheilungs-Fluiddruckkammern zwischen dem antreibenden Drehteil und dem angetriebenen Drehteil festlegt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Verriegelungsteil so ausgebildet ist, dass es sich in Radialrichtung um eine Achse des angetriebenen Drehteils herum bewegt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Verriegelungsteil so ausgebildet ist, dass es sich in Axialrichtung entlang einer Achse des angetriebenen Drehteils bewegt.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus einen Rückstellabschnitt aufweist, um das bewegbare Verriegelungsteil zu führen, sowie den Anlageabschnitt, in den verriegelten Zustand, durch Zurückstellen zumindest entweder des bewegbaren Verriegelungsteils oder des Anlageabschnitts.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellabschnitt eine verjüngte Oberfläche aufweist, die entweder im bewegbaren Verriegelungsteil oder im Anlageabschnitt vorgesehen ist.
Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrauliksteuerabschnitt ein Steuerventil zum Steuern der Fluiddrucke hin den Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern aufweist; sowie eine Steuerung zum Steuern des Steuerventils, damit zuerst der Fluiddruck der ersten Kammer zugeführt wird, welche eine der Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern ist, zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine, und um dann den Fluiddruck der zweiten Kammer zuzuführen, welche die andere unter den Voreilungs- und Nacheilungskammern darstellt.
Brennkraftmaschine, bei welcher vorgesehen sind: eine Kurbelwelle; eine Nockenwelle; ein Ventilsteuerzeit-Steuerdrehmechanismus, bei welchem vorgesehen sind, ein antreibendes Drehteil, das durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, und ein angetriebenes Drehteil, welches so ausgebildet ist, dass es durch das antreibende Drehteil angetrieben wird, und die Nockenwelle antreibt, und so ausgebildet ist, dass es sich relativ zum antreibenden Drehteil dreht, um eine Drehlage des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil zu ändern; ein Hydraulikabschnitt zum Drehen des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil in einer Voreilungsrichtung durch einen Voreilungs-Fluiddruck in einer Voreilungs-Druckkammer und in einer Nacheilungsrichtung durch einen Nacheilungs-Fluiddruck in einer Nacheilungs-Druckkammer; einen Steuerabschnitt zum Steuern des Hydraulikabschnitts so, dass ein Fluiddruck selektiv der Voreilungs-Druckkammer oder der Nacheilungs-Druckkammer in Abhängigkeit von einem Brennkraftmaschinenbetriebszustand zugeführt wird, und zur Durchführung eines Brennkraftmaschinenanlassvorgangs dadurch, dass zuerst der Fluiddruck einer ersten Kammer zugeführt wird, welche eine der Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern ist, und dann der Fluiddruck einer zweiten Kammer zugeführt wird, welche die andere unter den Voreilungs- und Nacheilungs-Druckkammern darstellt; und einen Verriegelungsmechanismus, der so ausgebildet ist, dass er eine Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil verhindert, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in einem Verriegelungszustand befindet, und die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils ermöglicht, wenn er sich im Entriegelungszustand befindet, wobei der Verriegelungsmechanismus in den Verriegelungszustand zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine versetzt wird, und dann in den Entriegelungszustand versetzt wird, in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der zweiten Kammer nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine, wobei der Verriegelungsmechanismus darüber hinaus so ausgebildet ist, dass er vor Erreichen des Entriegelungszustands in einen Bereitschaftszustand versetzt wird, in Vorbereitung auf den Entriegelungszustand, während die Relativdrehung des angetriebenen Drehteils relativ zum antreibenden Drehteil verhindert wird.