DE102007032517A1 - Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Atsushi Atsugi Yamanaka
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Abstract

Eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist ein Antriebs-Drehelement, das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; ein Abtriebs-Drehelement, das an einer Nockenwelle befestigt ist, die einen Nocken zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement vom Antriebs-Drehelement gedreht wird; einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement vorgesehen ist und eine relative Drehphase zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement verändert; und einen Sperrmechanismus auf. Der Sperrmechanismus verbindet jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement, dem Abtriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus oder löst die Verbindung entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die den Öffnungs- und Schließzeitpunkt eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils eines Motors durch eine elektromagnetische Kraft steuert.
  • In jüngster Zeit wurden verschiedene variable Ventiltiming-Steuervorrichtungen des Typs mit elektromagnetischer Kraft vorgeschlagen und entwickelt. Eine derartige variable Ventiltiming-Steuervorrichtung wurde in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2004-239231 (nachfolgend „ JP2004-239231 " bezeichnet) offenbart.
  • Die in JP2004-239231 offenbarte variable Ventiltiming-Steuervorrichtung umfasst ein Steuerzahnrad, auf das ein Drehmoment (eine Drehkraft) von einer Kurbelwelle eines Motors übertragen wird, eine Nockenwelle, die relativ drehbar in einem vorgegebenen Winkelbereich bezüglich des Steuerzahnrads abgestützt wird, eine Buchse, die mit der Nockenwelle fest verbunden ist und einen Drehphasen-Steuermechanismus (oder einen Phasensteuer- oder Verstellmechanismus für einen relativen Winkel), der zwischen dem Steuerzahnrad und der Buchse vorgesehen ist, um eine Drehphase die Nockenwelle relativ zum Steuerzahnrad gemäß einem Motor-Betriebszustand zu steuern oder zu verstellen.
  • Der Drehphasen-Steuermechanismus umfasst ein Radialrichtungs-Führungsfenster, das im Steuerzahnrad ausgebildet ist, eine spiralförmige Führung (eine spiralförmige Führungsnut), die auf eine Oberfläche einer spiralförmigen Führungsscheibe ausgebildet ist, ein Verbindungselement mit zwei Endbereichen, wobei ein Basisende als Drehachse wirkt und ein oberer Endbereich im Radialrichtungs-Führungsfenster verschiebbar gelagert ist, sodass sich der obere Endbereich in einer radialen Richtung entlang dem Radialrichtungs-Führungsfenster verschieben kann, einen Eingriffsbereich, der am oberen Endbereich des Verbindungselements vorgesehen ist und dessen oberes Ende (ein kugelförmiger Bereich oder ein halbkugelförmiger Vorsprung) mit der spiralförmigen Führung im Eingriff steht, und eine Hysteresebremse, die eine Bremskraft auf die spiralförmige Führungsscheibe entsprechend dem Motor-Betriebszustand aufbringt.
  • Die Hysteresebremse weist an einer vorderen Endseite der Buchse ein Spulenjoch und eine elektromagnetische Spule auf, die ringsum vom Spulenjoch umgeben ist. Das Spulenjoch weist an dessen Hinterseite ein Paar von umfangsseitig gegenüberliegenden zylindrischen Flächen mit einem zylindrischen Luftspalt auf, der zwischen den gegenüberliegenden Flächen belassen ist. Das Spulenjoch weist ferner eine Mehrzahl von Polzähnen an den jeweils gegenüberliegenden Flächen auf. Darüber hinaus ist ein nach unten gerichtetes und zylindrisch geformtes Hystereseelement, das eine Hysteresekennlinie für einen magnetischen Fluss aufweist, im Luftspalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen (in Luftspalt zwischen den gegenüberliegenden Polzähnen) angeordnet. Das Hystereseelement ist relativ zu den gegenüberliegenden Polzähnen beweglich.
  • Wenn die elektromagnetische Spule erregt wird, wird ein magnetisches Feld zwischen den gegenüberliegenden Polzähnen über das Hystereseelement induziert, und danach wirkt eine elektromagnetische Bremse durch das Hystereseelement auf die spiralförmige Führungsscheibe ein. Durch diese Wirkung (der Abbremsung auf der spiralförmigen Führungsscheibe) wird der Eingriffsbereich entlang der spiralförmigen Führung geführt, während sich der Eingriffsbereich in der radialen Richtung entlang dem Radialrichtungs-Führungsfenster bewegt. Dadurch kann die Buchse (also die Nockenwelle) relativ zum Steuerzahnrad in einem vorgegebenen Winkelbereich gedreht werden.
  • Ferner wird kontinuierlich Schmieröl (Schmiermittel) zugeführt und zirkuliert im Drehphasen-Steuerungsmechanismus. Die Kühlung der elektromagnetischen Spule und eine gute Schmierung für jedes Lager werden somit durch dieses Schmieröl sichergestellt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung erhöht sich jedoch die Viskosität des Öls im Drehphasen-Steuermechanismus, falls der Motor in einer kalten Jahreszeit, wie z. B. im Winter, lange Zeit stillsteht. Eine hohe Viskosität des Schmieröls, das sich in den Zwischenräumen oder Abständen zwischen den Polzähnen befindet, verursacht besonders beim Motorstart ein Auftreten eines Bremsmoments. Deshalb wirkt das Bremsmoment auf die spiralförmige Führungsscheibe ein und dadurch verschiebt sich der Eingriffsbereich in der spiralförmigen Führung, während er sich radial im und entlang dem Radialrichtungs-Führungsfenster bewegt. Dadurch werden dann das Steuerzahnrad und die Buchse relativ gedreht, und es gibt einen Fall, bei dem ein unzulässiger Vorgang, wie z. B. eine Verstellung der Drehphase der Nockenwelle, auf eine voreilende Phase auftreten wird. In diesem Fall bestehen Risiken, dass, zum Beispiel nicht nur eine Verschlechterung des Motor-Startvermögens oder ein instabiler Leerlauf, sondern auch eine Verschlechterung des Abgas-Emissionsverhaltens auftreten werden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Phasenwinkel-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den unzulässigen Vorgang zu verhindern, der durch den viskosen Widerstand des Schmieröls verursacht wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 11. Die Unteransprüche offenbaren jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor auf: ein Antriebs-Drehelement, das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; ein Abtriebs-Drehelement, das an einer Nockenwelle befestigt ist, das einen Nocken zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement vom Antriebs-Drehelement angetrieben wird; einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen ändert; und einen Sperrmechanismus, um die Verbindung zwischen jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement, dem Abtriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus herzustellen und zu lösen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor auf: ein Antriebs-Drehelement, das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; ein Abtriebs-Drehelement, das an einer Nockenwelle befestigt ist, das einen Nocken zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement vom Antriebs-Drehelement angetrieben wird; einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen ändert; und einen Sperrmechanismus, um die Verbindung zwischen jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement, dem Abtriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus, entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus herzustellen und zu lösen, und der Sperrmechanismus einen Arretierstift, der die Verbindung herstellt und die Verbindung löst, eine Verbindungsöffnung, in die der Arretierstift eingeführt wird, und ein Bewegungseinstellteil aufweist, das den Arretierstift in einer Richtung bewegt, in der der Arretierstift in die Verbindungsöffnung eingeführt wird, wenn die Temperatur des Phasenänderungsmechanismus im Wesentlichen niedriger als oder gleichgroß wie eine vorgegebene Temperatur wird, und den Arretierstift auch in einer Richtung bewegt, in der der Arretierstift aus dem Verbindungsloch herausgezogen wird, wenn die Temperatur des Phasenänderungsmechanismus im Wesentlichen höher als oder gleich groß wie die vorgegebene Temperatur wird.
  • Gemäß noch eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor auf:
    ein Antriebs-Drehelement, das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; ein Abtriebs-Drehelement, das an einer Nockenwelle befestigt ist, das einen Nocken zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement vom Antriebs-Drehelement angetrieben wird; einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen ändert; und falls eine Temperatur des Phasenänderungsmechanismus im Wesentlichen niedriger als oder gleichhoch wie eine vorgegebene Temperatur ist,
    werden jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebselement und dem Phasenänderungsmechanismus, miteinander verbunden und eine Drehung der Nockenwelle relativ zur Motor-Kurbelwelle unterdrückt.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2A und 2B Darstellungen, um die Funktionen eines erfindungsgemäßen Sperrmechanismus zu veranschaulichen,
  • 3 eine Längsquerschnittsansicht einer variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 4 eine perspektivische auseinander gezogene Ansicht der von hinten betrachteten variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung,
  • 5 eine perspektivische auseinander gezogene Ansicht der von vorn betrachteten variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung,
  • 6 eine Schnittansicht der variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung entlang einer Linie A-A von 3,
  • 7 eine Schnittansicht der variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung entlang einer Linie B-B von 3, während einem Anlassen des Motors,
  • 8 eine Darstellung, die Hubkennlinien des Arretierstifts des Sperrmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht,
  • 9 eine Darstellung, die Hubkennlinien des Arretierstifts des Sperrmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
  • 10 eine Längsschnittansicht einer variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, und
  • 11 eine Längsschnittansicht einer variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, um die Funktionen des Sperrmechanismus zu veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen einer variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Begriffe „vorn" und „hinten" für Zwecke der Ortsbestimmung eines Elements relativ zu einem anderen verwendet und sind nicht als beschränkende Begriffe auszulegen. Ferner ist in 4 und in 5 die „Vorderseite" eine Seite einer Torsionsfeder 16 (die später beschrieben wird) und die „Rückseite" ist eine Seite eines Nockens 1a (der ebenfalls später beschrieben wird). Obwohl jede nachfolgende Ausführungsform verwendet wird, um den Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Einlassventils für einen Verbrennungsmotor zu steuern, kann sie ferner auch dazu verwendet werden, um den Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Auslassventils zu steuern.
  • Zuerst wird die variable Ventiltiming-Steuervorrichtung mit Bezug auf 3 bis 7 erläutert. Die variable Ventiltiming-Steuervorrichtung umfasst eine Nockenwelle 1, die drehbar in einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) des Motors gelagert ist, ein Steuerzahnrad 2 (als Antriebs-Drehelement oder Antriebselement), das an der Vorderseite der Nockenwelle 1 drehbar angeordnet ist und einen Phasensteuermechanismus für einen relativen Winkel (vereinfacht, einen Phasenschieber oder Phasenänderungsmechanismus) 3, der im Innern des Steuerzahnrads 2 angeordnet ist, um eine relative Drehphase (oder vereinfacht eine relative Phase) zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 zu verändern oder zu steuern.
  • Die Nockenwelle 1 weist zwei Nocken 1a für jeden Zylinder, die an einer äußeren Umfangsfläche der Nockenwelle 1 angeordnet sind, um die jeweiligen Einlassventile zu betätigen, ein Abtriebs-Drehelement (Abtriebswellenelement oder Abtriebselement) 4, das mit einem vorderen Ende der Nockenwelle 1 durch eine Nockenschraube 5 verbunden ist, sodass das Abtriebs-Drehelement 4 und die Nockenwelle 1 koaxial miteinander ausgerichtet sind, und eine Buchse 6 auf, die aufgeschraubt und am vorderen Endbereich des Abtriebs-Drehelement 4 befestigt ist.
  • Das Abtriebs-Drehelement 4 weist einen zylinderförmigen Wellenbereich 4a und einen abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser auf. Der Wellenbereich 4a ist mit einer Bohrung versehen, um durch diese die Nockenschraube 5 aufzunehmen. Ferner ist der Wellenbereich 4a auf dessen Außenumfangsfläche an dessen vorderem Endbereich mit einem Außengewinde ausgebildet, um die Buchse 6 aufzuschrauben. Der Flanschbereich 4b ist an einem hinteren Endbereich des Wellenbereichs 4a (an einer Position, die axial dem vorderen Ende die Nockenwelle 1 entspricht) einstückig mit dem Wellenbereich 4a ausgebildet.
  • Die Buchse 6 ist auf deren inneren Umfangsfläche mit einem Innengewinde 6a an deren hinterem Bereich ausgebildet, um den Wellenbereich 4 hineinzuschrauben. Darüber hinaus ist die Buchse 6 durch einen ringförmigen Stemmer verstemmt, um zu verhindern, dass sich die Buchse 6 dreht, nachdem die Buchse 6 auf den Wellenbereich 4a vollständig und fest aufgeschraubt wurde und am Wellenbereich 4a befestigt ist.
  • Hinsichtlich des Steuerzahnrads 2 sind eine Mehrzahl von Zahnkranzzähnen 2a einstückig mit einem Außenumfang des Steuerzahnrads 2 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Außerdem wird das Steuerzahnrad 2 mit diesen ringförmigen Zahnkranzzähnen 2a mit einer Motorkurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden und dreht sich über eine Steuerkette (nicht dargestellt). Ferner weist das Steuerzahnrad 2 ein Plattenelement 2b, das im Wesentlichen scheibenförmig ist, im Innern der Zahnkranzzähne 2a auf. Das Plattenelement 2b ist mit einer Öffnung 2c an deren Mitte versehen, um durch diese den Wellenbereich 4a des Abtriebs-Drehelements 4 aufzunehmen. Das Plattenelement 2b (das Steuerzahnrad 2) wird somit von der Außenumfangsfläche des Wellenbereichs 4a des Abtriebs-Drehelements 4 drehbar gelagert.
  • Darüber hinaus ist das Plattenelement 2b mit zwei Radialrichtungs-Führungsfenstern 7, 7 (als radiale Führung) versehen, die durch parallel gegenüberliegende Seitenwände entsprechend ausgebildet werden. Insbesondere wird jedes der Radialrichtungs-Führungsfenster 7, 7 durch die Plattenelemente 2b ausgebildet (d. h. die Radialrichtungs-Führungsfenster 7, 7 durchdringen das Plattenelement 2b), sodass jedes der Radialrichtungs-Führungsfenster 7, 7 in einer Richtung eines Durchmessers des Steuerzahnrads 2 angeordnet ist. Ferner sind zwei Führungsöffnungen 2d, r im Plattenelement 2b jeweils zwischen den Radialrichtungs-Führungsfenstern 7, 7 vorgesehen (die zwei Führungsöffnungen 2d, 2d durchdringen ebenfalls das Plattenelement 2b). Dieses Radialrichtungs-Führungsfenster 7 und diese Führungsöffnung 2d sind vorgesehen, um einen oberen Endbereich 8b (der später beschrieben wird) und einen Basisendbereich 8a (der ebenfalls später beschrieben wird) eines Verbindungselements 8 (ein Folgebereich, der ebenfalls später beschrieben wird) durch diese aufzunehmen, und daher können sich der obere Endbereich 8b und der Basisendbereich 8a entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7 bzw. der Führungsöffnung 2d bewegen oder verschieben.
  • Jede der Führungsöffnungen 2d, 2d ist bogenförmig entlang einer Umfangsrichtung radial an der Außenseite mit der Öffnung 2c ausgebildet. Außerdem ist eine Länge in der Umfangsrichtung der Führungsöffnung 2d auf eine Länge festgelegt oder dimensioniert, die einem beweglichen Bereich des Basisendbereichs 8a entspricht (mit anderen Worten ist die Länge der Führungsöffnung 2d auf eine Länge festgelegt, die einem Phasenverstellbereich der relativen Drehphase zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 entspricht).
  • Jedes der zwei Verbindungselemente 8, 8 ist (als bewegliches Element) bogenförmig ausgebildet und weist die zwei oben genannten Endbereiche: den Basisendbereich 8a und den oberen Endbereich 8b an einer Vorderseite des Flanschbereichs 4b des Abtriebs-Drehelement 4 auf. Der Basisendbereich 8a und der obere Endbereich 8b sind jeweils zylinderförmig ausgebildet und ragen jeweils zum Plattenelement 2b heraus. Andererseits sind auf einer Rückseite des Flanschbereichs 4b (an der Seite der Nockenwelle 1) zwei Hebelvorsprünge 4p, 4p ausgebildet, die radial herausragen. Zudem ist eine Öffnung 4h an jedem der Hebelvorsprünge 4p durch den Hebelvorsprung 4p und den Flanschbereich 4b hindurch vorgesehen. Der Basisendbereich 8a ist außerdem abgestützt und durch den Stift 9 drehbar oder schwenkbar am Abtriebs-Drehelement 4 befestigt. Zudem ist ein Endbereich des Stifts 9 in der oben genannten Öffnung 4h eingepresst.
  • Wie oben erwähnt, steht der obere Endbereich 8b des Verbindungselements 8 radial verschiebbar mit dem Radialrichtungs-Führungsfenster 7 im Eingriff. Der obere Endbereich 8b ist zur Vorderseitenrichtung mit einer Ausnehmung für eine Befestigungsöffnung 10 ausgebildet. Darüber hinaus ist in dieser Befestigungsöffnung 10 ein Eingriffsstift 11 (als Eingriffsbereich) mit einem kugelförmigen Ende an dessen vorderen Ende und eine Spiralfeder 12 vorgesehen, die den Eingriffsstift 11 zur Vorderseitenrichtung (zu einer spiralförmigen Führungsnut 15 oder einer Spiralnut (die später beschrieben wird)) durch das Radialrichtungs-Führungsfenster 7 vorspannt. Das kugelförmige Ende des Eingriffsstifts 11 steht verschiebbar mit der spiralförmigen Führungsnut 15 (die später beschrieben wird) einer spiralförmigen Führungsscheibe 13 (oder einer Spiralscheibe, die ebenfalls später beschrieben wird) im Eingriff und daher bewegt oder verschiebt sich der obere Endbereich 8b im und entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7, während dieser entlang der spiralförmigen Führungsnut 15 geführt wird.
  • Genauer gesagt steht der obere Endbereich 8b verschiebbar mit dem Radialrichtungs-Führungsfenster 7 im Eingriff und der Basisendbereich 8a ist durch den Stift 9 drehbar am Abtriebs-Drehelement 4 befestigt. Wenn sich bei dieser Einrichtung oder Anordnung der obere Endbereich 8b radial im und entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7 durch eine äußere Kraft bewegt oder verschiebt, die auf den Eingriffsstift 11 zurückzuführen ist, der von der spiralförmigen Führungsnut 15 geführt wird, bewegt oder verschiebt sich der Basisendbereich 8a im und entlang der Führungsöffnung 2d. Das Abtriebs-Drehelement 4 dreht sich demzufolge relativ zum Steuerzahnrad 2 in einer Umfangsrichtung, die einer radialen Bewegungsrichtung des oberen Endbereichs 8b um einen bestimmten Grad entspricht, der einem Abstand des oberen Endbereichs 8b entspricht. (Das heißt, dass ein Betriebswinkel des Abtriebs-Drehelements 4 durch die Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe 13 verstellt wird.)
  • Was die spiralförmige Führungsscheibe 13 betrifft, die einer Vorderseite des Plattenelements 2b, wie in 3 dargestellt, zugewandt ist, umfasst die spiralförmige Führungsscheibe 13 einen zylindrischen Bereich 13a mit einem Kugellager 14 und einen Scheibenbereich 13b, der mit dem zylindrischen Bereich 13a am hinteren Ende des zylindrischen Bereichs 13a einstückig ausgebildet ist. Die spiralförmige Führungsscheibe 13 wird ferner am Wellenbereich 4a des Abtriebs-Drehelements 4 durch das Kugellager 14 abgestützt. Jede der zwei spiralförmigen Führungsnuten 15, 10 ist auf einer Rückseite der spiralförmigen Führungsscheibe 13 (d. h. auf der Seite der Nockenwelle 1) ausgebildet. Die spiralförmige Führungsnut 15, die als spiralförmige Führung dient, weist einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Ein kugelförmiges Ende 11a des Eingriffsstifts 11 des Verbindungselements 8 steht verschiebbar mit der spiralförmigen Führungsnut 15 im Eingriff und wird dadurch entlang der spiralförmigen Führungsnut 15 geführt.
  • Wie aus 7 ersichtlich, ist jede der spiralförmigen Führungsnuten 15, 15 getrennt voneinander angeordnet. Und zudem ist jede spiralförmige Führungsnut 15 so ausgebildet, dass sich ihr spiralförmiger Radius längs einer Drehrichtung des Steuerzahnrads 2 allmählich verringert. Genauer gesagt ist ein äußerster Nutabschnitt 15a (d. h. ein Abschnitt von einem Biegungspunkt 15c hinauf bis zum oberen Ende), der am äußersten Bereich der spiralförmigen Führungsnut 15 liegt, so ausgebildet, dass er sich am Biegungspunkt 15c in einem bestimmten Winkel nach innen biegt. Darüber hinaus ist der äußerste Nutabschnitt 15a um einen Mittelbereich der längsgerichteten Länge des äußersten Nutabschnitts 15a um einen kleinen Winkel etwas weiter nach innen gebogen.
  • Das heißt, dass die spiralförmige Führungsnut 15 zwei Abschnitte aufweist: den äußersten Nutabschnitt 15a und einen normalen Abschnitt 15b neben dem äußersten Nutabschnitt 15a. Eine Änderungsgeschwindigkeit der Spirale (Änderungsrate der Drehphase) des normalen Abschnitts 15b (oder eine Konvergenzrate des normalen Abschnitts 15b) ist konstant. Mit anderen Worten reduziert sich der spiralförmige Radius des normalen Bereichs 15b entlang der Drehrichtung des Steuerzahnrads 2 allmählich. Andererseits ist die Konvergenzrate des äußersten Nutabschnitts 15a verglichen mit der des normalen Bereichs 15b gering. Das heißt, der äußerste Nutbereich 15a ist auf einer im Wesentlichen gerade Linie entlang einer tangierenden Linie der spiralförmigen Führungsscheibe 13 ausgebildet und eine Länge L des äußersten Nutabschnitts 15a ist relativ lang festgelegt. In Bezug auf den äußersten Nutabschnitt 15a ist sein oberer Endbereich von einem fast mittigen Bereich (einen Biegungspunkt 15d) der Länge L so ausgebildet, dass er sich um einen kleinen Winkel etwas weiter nach innen biegt.
  • Wenn sich die spiralförmige Führungsscheibe 13 relativ in Bezug auf das Steuerzahnrad 2 mit dem Eingriffsstift 11, der mit der spiralförmigen Führungsnut 15 im Eingriff steht, in einer Verzögerungsrichtung dreht, bewegt sich der obere Endbereich 8b des Verbindungselements 8 radial in einer nach innen gerichteten Richtung im und entlang dem Radialrichtungs-Führungsfenster 7, während dieser von der spiralförmigen Führungsnut 15 geführt wird. Dabei wird die Nockenwelle 1 in eine voreilende Richtung gedreht. Wenn die spiralförmige Führungsscheibe 13 sich andererseits in einer voreilenden Richtung relativ in Bezug auf das Steuerzahnrad 2 dreht, bewegt sich der obere Endbereich 8b radial in einer nach außen gerichteten Richtung. Wenn der Eingriffsstift 11 (also der obere Endbereich 8b) während der Führung an den Biegungspunkt 15c gelangt, eilt die Nockenwelle 1 am meisten nach.
  • Wenn die spiralförmige Führungsscheibe 13 ferner gesteuert wird, um weitergedreht zu werden, wird der Eingriffsstift 11 (außerdem der obere Endbereich 8b) am äußersten Nutabschnitt 15a geführt und positioniert. Hierbei wird eine Phase der Kurbelwelle 1 etwas aus der oben genannten am meisten nacheilenden Phasenposition auf eine etwas voreilende Phasenposition verstellt, die für ein Anlassen des Motors (vereinfacht eine Motor-Anlassphase) geeignet ist.
  • Die oben genannte spiralförmige Führungsscheibe 13 ist durch einen Steuerungskraft- oder Betätigungskraft-Einsatzmechanismus (der später beschrieben wird) mit einer relativen Betätigungsdrehkraft hinsichtlich der Nockenwelle 1 versehen. Wenn dieser mit der Betätigungsdrehkraft beaufschlagt wird, wird der obere Endbereich 8b des Verbindungselements 8 durch die Betätigungskraft über das kugelförmige Ende 11a des von der spiralförmigen Führungsnut 15 geführten Eingriffsstifts 11 im und entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7 radial verschoben. Hierbei wird das Abtriebs-Drehelement 4 durch einen Bewegungs-Umwandlungsmechanismus oder die Funktion des Verbindungselements 8 in dessen Drehrichtung verschoben, oder durch die Drehkraft in Bezug auf das Steuerzahnrad 2 relativ gedreht. Das heißt, dass das verschiebbar mit dem Radialrichtungs-Führungsfenster 7 und der spiralförmigen Führungsnut 15 im Eingriff stehende Verbindungselement 8 dazu dient, um die radiale Verschiebung des oberen Endbereichs 8b entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7 in die Umfangsverschiebung des Basis-Endbereichs 8a entlang der Führungsöffnung 2d umzuwandeln. Mit anderen Worten wirkt das Verbindungselement 8, das schwenkbar sowohl mit dem Radialrichtungs-Führungsfenster 7 als auch der spiralförmigen Führungsnut 15 verbunden ist, als Bewegungswandler, und infolgedessen wird das Abtriebs-Drehelement 4 gedreht.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst der Betätigungskraft-Einsatzmechanismus eine Torsionsfeder 16 (als Vorspannvorrichtung, als Einrichtung zum Andrücken), um die spiralförmige Führungsscheibe 13 durch die Buchse 6 permanent in die Drehrichtung des Steuerzahnrads 2 zu drücken, eine Hysteresebremse 17 (eine elektromagnetische Bremse), die eine Bremskraft selektiv gegen eine Kraft der Torsionsfeder 16 erzeugt, um die spiralförmige Führungsscheibe 13 in die umgekehrte Richtung zur Drehung des Steuerzahnrads 2 zu drücken, und ein Steuergerät 24 (ECU: elektrische Steuereinheit, Ausgabeabschnitt), das die Bremskraft der Hysteresebremse 17 entsprechend dem Motor-Betriebsbereich steuert. Durch die adäquate Steuerung der Bremskraft der Hysteresebremse 17 durch das Steuergerät 24 entsprechend dem Motor-Betriebsbereich, wird die spiralförmige Führungsscheibe 13 relativ in Bezug auf das Steuerzahnrad 2 gedreht, oder diese Drehpositionen werden beibehalten oder aufrechterhalten.
  • Wie aus 3 ersichtlich, ist die Torsionsfeder 16 an der Außenseite der Buchse 6 angeordnet. Ein erster Endbereich 16a der Torsionsfeder 16 ist radial in eine Öffnung eingeführt, die an einem vorderen Endbereich der Buchse 6 ausgebildet ist, und an der Buchse 6 befestigt. Andererseits wird ein zweiter Endbereich 16b der Torsionsfeder 16 in eine an einer Vorderseite des zylindrischen Bereichs 13a ausgebildete Öffnung in einer axialen Richtung eingeführt und am zylindrischen Bereich 13a befestigt. Die Torsionsfeder 16 dient dazu, die spiralförmige Führungsscheibe 13 in Richtung einer Anlass-Drehphase anzudrücken und zu drehen, nachdem der Motor abgestellt wurde.
  • Was die Hysteresebremse 17 betrifft, so umfasst die Hysteresebremse 17 einen Hysteresering 18, der mit einem vorderen Außenumfang der spiralförmigen Führungsscheibe 13 einstückig verbunden und daran befestigt ist, ein ringförmiges Spulenjoch 19 an einer Vorderseite des Hystereserings 18 und eine elektromagnetische Spule 20, die ringsum vom Spulenjoch 19 umgeben ist, um einen magnetischen Fluss in das Spulenjoch 19 zu induzieren. Das Steuergerät 24 steuert ein Anlegen eines Stroms an der elektromagnetischen Spule 20 genau gemäß dem Motor-Betriebszustand, wobei dadurch ein relativ großer magnetischer Fluss erzeugt wird.
  • Der Hysteresering 18 ist aus einem magnetisch halb gehärteten Material (d. h. einem Hysteresematerial) mit einer Eigenschaft hergestellt, die eine Änderung des magnetischen Flusses mit einer Phasenverzögerung nach einer Änderung des äußeren Magnetfelds vorweist.
  • Das Spulenjoch 19 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, sodass das Spulenjoch 19 die elektromagnetische Spule 20 ringsum umgibt. Ferner wird das Spulenjoch 19 von einer Motorabdeckung (nicht dargestellt) nicht drehbar bis zu einem Anlassklappern- oder Spiel-Absorptionsmechanismus (oder einen Spielbeseitiger) gehalten. Ferner wird das Spulenjoch 19 am zylindrischen Bereich 13a der spiralförmigen Führungsscheibe 13 über ein Kugellager 23 gelagert, das an der zylindrischen Innenfläche des Spulenjochs 19 so vorgesehen ist, dass sich die spiralförmige Führungsscheibe relativ zum Spulenjoch 19 dreht.
  • Wie detailliert bei den Polzähnen 21, 22 erläutert, die aus 4 bis 6 ersichtlich sind, umfasst das Spulenjoch 19 einen Ringjochbereich 19a in einem Innenraumbereich an einer Rückseite davon (an einer Seite der spiralförmigen Führungsscheibe 13) und eine Mehrzahl der gegenüberliegenden Polzähne 21, 22 ist auf einer Innenumfangsfläche des Innenraumbereichs des Spulenjochs 19 und einer Außenumfangsfläche des Ringsjochbereichs 19a in regelmäßigen Abständen ringsum angeordnet. Genauer gesagt ist, wie in 6 dargestellt, jeder der Polzähne 21, 22, der in einer herausragenden Form ausgebildet ist und dazu dient, ein Magnetfeld (als Magnetfeld-Erzeugungsbereich) zu erzeugen, in einer versetzten Anordnung ringsum angeordnet. Das heißt, dass jeder zwischen jedem Zahn der Polzähne 21, 22 ausgesparte Bereich und jeder herausragende Bereich der Polzähne 21, 22 auf gegenüberliegenden Seiten des umlaufenden Luftspalts platziert sind. Dadurch wird das Magnetfeld nach Erregung der elektromagnetischen Spule 20 zwischen den gegenüberliegenden herausragenden Bereichen erzeugt. Das heißt, dass das Magnetfeld an einem bestimmten Winkel relativ zur Umfangsrichtung des Hystereserings 18 erzeugt wird. Wie oben beschrieben, liegt der obere Endbereich 18a des Hystereserings 18 im zylindrischen Luftspalt zwischen den ringsum gegenüberliegenden Polzähnen 22, 21 ohne Kontakt des oberen Endbereichs 18a mit den Polzähnen 21, 22. Genauer gesagt sind ein Luftspalt zwischen einer Außenumfangsfläche des oberen Endbereichs 18a und den Polzähnen 21 und ein Luftspalt zwischen einer Innenumfangsfläche des oberen Endbereichs 18a und den Polzähnen 22 jeweils auf infinitesimal kleine Abstände festgelegt, um eine große magnetische Kraft zu erreichen.
  • Wenn die elektromagnetische Spule 20 den magnetischen Fluss im Spulenjoch 19 induziert und der Hysteresering 18 sich im magnetischen Feld zwischen den gegenüberliegenden Polzähnen 21, 22 dreht und verschoben wird, wird die Bremskraft aufgrund einer Differenz zwischen dem magnetischen Fluss im Hystseresering 18 und einer Richtung des magnetischen Felds erzeugt. Als Folge davon bewirkt die Hysteresebremse 10 das Abbremsen des Hystereserings 18 oder den Stillstand der Drehung des Hystereserings 18. Eine Stärke der Bremskraft ist unabhängig von einer Drehzahl des Hystereserings 18 (d. h. von einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Hysteresering 18 und den gegenüberliegenden Polzähnen 21, 22), ist aber im Wesentlichen proportional zu einer Intensität des magnetischen Felds (d. h. einer Größe des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Spule 20 zugeführt wurde). Das heißt, wenn die Größe des der elektromagnetischen Spule 20 zugeführten Magnetisierungsstroms konstant ist, ist die Stärke der Bremskraft ebenfalls konstant.
  • Das Steuergerät 24 erfasst einen augenblicklichen Motor-Betriebszustand auf der Basis von Informationen von einem Kurbelwinkelsensor, der die Drehzahl (U/min des Motors) erfasst, einem Luftmengenmesser, der eine Motorlast aus einer Ansaugluftmenge erfasst, einem Drosselklappenöffnungssensor, einem Motortemperatursensor und weitere (diese sind nicht dargestellt), und gibt dann ein Signal eines der elektromagnetischen Spule 20 entsprechend dem Motor-Betriebszustand zugeführten Steuerungsstroms aus.
  • Der Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel weist das Radialrichtungs-Führungsfenster 7 des Steuerzahnrads 2, das Verbindungselement 8, den Eingriffsstift 11, den Hebelvorsprung 4p, die spiralförmige Führungsscheibe 13, die spiralförmige Führungsnut 15, den Betätigungskraft-Einsatzmechanismus und weitere auf. Darüber hinaus ist ein mit einer Hauptölleitung (nicht dargestellt) verbundener Öl-Zuführungsdurchgang (nicht dargestellt) im Innern der Nockenwelle 1, usw. vorgesehen, um das Öl (das Schmieröl) einem Motor-Ventilsystem zuzuführen und zirkulieren zu lassen. Die elektromagnetische Spule 20 wird dadurch gekühlt. Das heißt, die Zuführung und Zirkulation des Öl des verhindert eine Änderung des elektrischen Widerstands der elektromagnetischen 20, die durch eine Temperaturänderung (insbesondere eine Änderung auf eine hohe Temperatur) der elektromagnetischen Spule 20 aufgrund eines Bremsvorgangs der Hysteresebremse 17 verursacht wird. Dadurch kann die Stärke der Bremskraft auf einer konstanten Stärke gehalten werden. Dies kann ferner die Schmierfähigkeit der gleitenden Bereiche, wie z. B. der spiralförmigen Führungsnut 15 und des Eingriffsstifts 11 verbessern.
  • Bei der in 3 bis 5 dargestellten variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung ist ein Sperrmechanismus 25 zwischen dem Plattenelement 2b des Steuerzahnrads 2 und der spiralförmigen Führungsscheibe 13 vorgesehen. Der Sperrmechanismus 25 dient dazu, das Steuerzahnrad 2 und die spiralförmige Führungsscheibe 13 zu koppeln oder zu verbinden (oder zusammenzufügen) und/oder diese entsprechend der Temperatur des dem Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel zugeführten Öls (entsprechend der Schmieröltemperatur des Motors) zu lösen oder zu trennen.
  • Dieser Sperrmechanismus 25 weist, wie aus 1 bis 5 und 7 ersichtlich, ein Bimetall 26 (ein Bewegungs-Einstellteil), das ein wärmeempfindliches Element ist und auf einer Seite des Plattenelements 2b vorgesehen ist, einen Arretierstift 27, der an einem Ende des Bimetalls 26 vorgesehen ist, das ein freies Ende ist, und eine Verbindungsöffnung 29 auf, die an einer Position auf einer Außenfläche des Scheibenbereichs 13b der spiralförmigen Führungsscheibe 13 ausgebildet ist, die einer Position des Arretierstift 27 entspricht. Genauer gesagt ist die Verbindungsöffnung 29 so ausgebildet, dass der Arretierstift 27 über eine am Plattenelement 2b ausgebildete Führungsöffnung 28 in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt und herausgezogen werden kann.
  • Das Bimetall 26 wird durch Zusammenfügen oder Verkleben von zwei langen dünnen Metallplatten oder Blechen ausgebildet, die sich als Reaktion auf eine Temperaturänderung beide in eine gleiche Richtung zusammen nach unten biegen oder krümmen. Zum Beispiel ist, wie aus 1 ersichtlich, ein rechtes Metallblech aus einem Messingblech 26a ausgebildet und ein linkes Metallblech ist aus einem Invarblech 26b ausgebildet. Ferner ist ein feststehender Bereich 30 an einer Außenfläche des Plattenelements 2b auf einer Seite der Nockenwelle 1 angebracht und das andere Ende des Bimetalls 26, das ein befestigtes Ende ist, wird dann am feststehenden Bereich 30 im Wesentlichen horizontal zum feststehenden Bereich 30 befestigt oder fixiert. Wenn eine Umgebungs-Öltemperatur im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, beginnt das Bimetall 26 deformiert zu werden (beginnt sich nach unten zu biegen) und biegt sich bogenförmig in eine Richtung des Scheibenbereichs 13b.
  • Der Arretierstift 27 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Ein Einschnürungsbereich 27a mit kleinem Durchmesser ist an einem Ende des Arretierstifts 27 ausgebildet und ein an einem Ende des Bimetalls 29 ausgebildeter fast U-förmiger Verbindungsbereich (oder Anschlagbereich) 26c ist mit dem Einschnürungsbereich 27a verbunden oder daran befestigt. Um ein leichtes Einführen und Herausziehen des oberen Endbereichs 27b des Arretierstifts 27 in die und aus der Verbindungsöffnung 29 zu gewährleisten, durchdringt eine Entlüftungsöffnung 31h den Arretierstift 27 in einer axialen Richtung des Arretierstifts 27.
  • Die Führungsöffnung 28 ist so ausgebildet, dass ein Innendurchmesser der Führungsöffnung 28 einheitlich ausgebildet und auch etwas größer als ein Außendurchmesser des Arretierstifts 27 festgelegt ist, um den Führungsstift 27 in die Verbindungsöffnung 29 entlang der axialen Richtung problemlos einzuführen, wobei sowohl die Achse des Arretierstifts 27 als auch die Achse der Verbindungsöffnung 29 aufeinander angepasst werden.
  • In Bezug auf die Verbindungsöffnung 29 ist deren Innendurchmesser etwas größer als ein Außendurchmesser des oberen Endbereichs 27b des Arretierstifts 27 ausgebildet. Zudem ist die Position, an der die Verbindungsöffnung 29 am Scheibenbereich 13b ausgebildet ist, so festgelegt, dass sowohl die Position der Verbindungsöffnung 29 als auch die Position des oberen Endbereichs 27b in der Stellung aufeinander angepasst werden (dass nämlich der obere Endbereich 27b in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt werden kann), bei der der Arretierstift 11 am oberen Endbereich des äußersten Nutabschnitts 15a der spiralförmigen Führungsnut 15 positioniert ist.
  • Nachfolgend werden die Funktion der variablen Ventiltiming-Steuervorrichtung und die Arbeitsweise des Sperrmechanismus 25 erläutert.
  • Beim Motorstillstand wird die spiralförmige Führungsscheibe 13 durch Abschalten der elektromagnetischen Spule 20 der Hysteresebremse 17 durch die Kraft der Torsionsfeder 16 vollständig in die Drehrichtung des Motors in Bezug auf das Steuerzahnrad 2 gedreht. Dabei wird, wie in 7 dargestellt, das kugelförmige Ende 11a des Eingriffsstifts 11 verschoben und am oberen Endbereich des äußersten Nutabschnitts 15a der spiralförmigen Führungsnut 15 positioniert, und dadurch wird die Drehphase der Nockenwelle 1 relativ zur Motorkurbelwelle auf die Motor-Anlassphase verschoben, die eine etwas voreilende Phasenposition verglichen mit der am meisten verzögerten Phasenposition ist, und an dieser Position aufrechterhalten. Das heißt, dass die Motorventil-Öffnungs- und Schließzeitpunkte beim Anlassen des Motors auf geeignete Zeitpunkte für das Anlassen des Motors eingestellt werden. Nach dem Abstellen des Motors werden, wie oben beschrieben, sowohl die Position des Arretierstifts 27 des Sperrmechanismus 25 als auch die Position der Verbindungsöffnung 29 des Scheibenbereichs 13b in der axialen Richtung ausgerichtet.
  • Beim Motorstillstand zirkuliert das dem Phasensteuermechanismus 3 für den relativen Winkel zugeführte Schmieröl nicht, bleibt jedoch in den infinitesimalen Abständen und Zwischenräumen zwischen dem Hysteresering 18 und den Polzähnen 21, 22 zurück. Zudem wird ein viskoser Widerstand dieses Öls groß. Besonders in kalten Klimazonen oder in der kalten Jahreszeit, wie z. B. im Winter, wird die Viskosität des Öls noch höher und dann der viskose Widerstand größer, wenn in einem Fall, bei dem der Motor lange Zeit stillsteht und die Schmieröltemperatur des Motors (d. h. die Temperatur des Öls im Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel) z. B. im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird. Als Folge davon tritt beim Anlassen des Motors eine Bremskraft auf und wirkt am Hysteresering 18, wobei dadurch ein Risiko besteht, dass die spiralförmige Führungsscheibe 13 unbeabsichtigt zur voreilenden Phasenrichtung gedreht wird. Eine entsprechend eingestellte Drehphase zum Anlassen des Motors wird dadurch instabil.
  • Wenn bei der Ausführungsform dementsprechend die Temperatur des Öls im Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkels, wie in 1 und 2A dargestellt, im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, biegt sich eine obere Endseite (das eine Ende) des Bimetalls 26 des Sperrmechanismus 25 nach unten zur Seite der spiralförmigen Führungsscheibe 13. Durch diese Biegeverformung wird der Arretierstift 27 (der obere Endbereich 27b) in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt, während er in der Führungsöffnung 28 gleitet und danach werden das Plattenelement 2b (das Steuerzahnrad 2) und die spiralförmige Führungsscheibe 13 miteinander verbunden. Es ist daher möglich, eine freie Drehung (die unbeabsichtigte Drehung zur voreilenden Phasenrichtung) der spiralförmigen Führungsscheibe 13 in Bezug auf das Plattenelement 2b zuverlässig zu unterdrücken.
  • Wenn eine Zündung für ein späteres Anlassen des Motors eingeschaltet wird, wird der Sperrzustand zwischen dem Steuerzahnrad 2 und der spiralförmigen Führungsscheibe 13 vom Sperrmechanismus 25 aufrechterhalten oder beibehalten und der Eingriffsstift 11 wird stabil am äußersten Nutabschnitt 15a beibehalten. Als Folge davon kann während der Anlassphase des Motors die ungeeignete Funktion des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel, die durch den viskosen Widerstand des Schmieröls verursacht wird, nämlich die unerwünschte und unbeabsichtigte freie Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe 13) unterdrückt werden.
  • Da die Drehphase, wie oben beschrieben, beim Anlassen des Motors entsprechend stabil aufrechterhalten wird, kann das gute Motor-Startvermögen sichergestellt werden und die Verschlechterung des Abgas-Emissionsverhaltens ebenfalls verhindert werden.
  • Wenn sich nach dem Anlassen des Motors durch den vom Steuergerät 24 an die elektromagnetische Spule 20 ausgegebenen Steuerstrom ein Motor-Betriebszustand auf einen Zustand mit niedriger Drehzahl, wie z. B. den Leerlauf, verschiebt, wird die magnetische Kraft an der Hystersisbremse 17 erzeugt und der spiralförmigen Führungsscheibe 13 die Bremskraft gegen die Kraft der Torsionsfeder 16 bereitgestellt.
  • Wenn die Öltemperatur hierbei durch das Warmlaufen des Motors im Wesentlichen höher als oder gleich 10°C wird, kehrt das Bimetall 26, wie in 2B dargestellt, zu seiner linearen Ausgangsform zurück. Der obere Endbereich 27b des Arretierstifts 27 wird dann aus der Verbindungsöffnung 29 herausgezogen und weiter zur Führungsöffnung 28 zurückversetzt oder zurückgezogen. Dadurch bewegt sich der geführte Eingriffsstift 11 rasch von einer Seite des oberen Endes 15d zum Biegungspunkt 15c.
  • Demzufolge dreht sich die spiralförmige Führungsscheibe 13 etwas in die relativ zur Drehung des Steuerzahnrads 2 umgekehrte Richtung. Durch diese relative Drehung bewegt sich der Eingriffsstift 11 (ebenso der obere Endbereich 8b) des Verbindungselements 8 im Radialrichtungs-Führungsfenster 7, während er von der spiralförmigen Führungsnut 15 geführt wird. Dadurch wird eine Drehphase des Abtriebs-Drehelements 4 relativ zum Steuerzahnrad 2 durch den Bewegungs-Umwandlungsmechanismus oder die Funktion des Verbindungselements 8 zur am meisten verzögerten Phasenposition verschoben.
  • Infolgedessen wird die Drehphase der Nockenwelle 1 relativ zur Motorkurbelwelle (d. h. die Drehphase zwischen der Nockenwelle 1 und der Motorkurbelwelle) gemäß dem Motor-Betriebszustand auf eine gewünschte Phase verschoben. Zum Beispiel ist dies die verzögerte Phasenposition oder die am meisten verzögerten Phasenposition, die für die Bedingungen mit niedriger Drehzahl geeignet sind. Dies kann daher nicht nur die Stabilität des Motorrundlaufs, sondern auch die Kraftstoffeinsparung im Leerlauf verbessern.
  • Während dem Motorbetrieb bei hohen Drehzahlen wird bei einem normalen Fahrzustand der elektromagnetischen Spule 20 vom Steuergerät 24 ein noch größerer Steuerstrom zugeführt, um die Drehphase zur am meisten voreilenden Phasenposition zu verschieben. Wenn der Hysteresering 18 der spiralförmigen Führungsscheibe 13 die Bremskraft durch den oben genannten Steuerstrom aufnimmt, dreht sich die spiralförmige Führungsscheibe 13 relativ zur Drehung des Steuerzahnrads 2 weiter in die umgekehrte Richtung. Dadurch wird der Eingriffsstift 11 durch die spiralförmige Führungsnut 15 geführt und bewegt sich zu einem innersten Bereich des normalen Abschnitts 15b und der obere Endbereich 8b bewegt sich ebenfalls im und entlang des Radialrichtungs-Führungsfensters 7 radial zur Innenrichtung. Dadurch wird die Drehphase des Abtriebs-Drehelements 4 relativ zum Steuerzahnrad 2 vom Bewegungs-Umwandlungsmechanismus oder der Funktion des Verbindungselements 8 zur am meisten voreilenden Phasenposition verschoben. Als Folge davon wird die Drehphase der Nockenwelle 1 relativ zur Motorkurbelwelle zur am meisten voreilenden Phasenposition verschoben. Dies kann eine hohe Leistungserzeugung des Motors zur Folge haben.
  • Hierbei wird mit einem Anstieg der Öltemperatur der Arretierstift 27, wie aus 2C ersichtlich, weiter zur Führungsöffnung 28 zurückversetzt oder zurückgezogen. Das heißt, der obere Endbereich 27b des Arretierstifts 27 wird im Innern der Führungsöffnung 28 positioniert. Da die Verbindungsöffnung 29 und der obere Endbereich 27b in diesem Stadium mit einem ausreichenden Abstand voneinander entfernt angeordnet sind, tritt eine unbeabsichtigte Verbindung zwischen der Verbindungsöffnung 29 und dem Arretierstift 27 (zwischen dem Scheibenbereichs 13b und dem Plattenelement 2b) nicht auf.
  • 8 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Öltemperatur und der Verformung des Bimetalls 26 des Sperrmechanismus 25. Wenn die Öltemperatur im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, wird das Bimetall 26 deformiert (biegt sich nach unten) zur Seite der spiralförmigen Führungsscheibe 13. Der obere Endbereich 27b des Arretierstifts 27 wird folglich in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt und das Plattenelement 2b und der Scheibenbereich 13b der spiralförmigen Führungsscheibe 13 werden verbunden. Das heißt, der variable Ventiltiming-Steuermechanismus (VTC) ist gesperrt. Wenn die Öltemperatur andererseits im Wesentlichen höher als oder gleich 10°C wird, wird das Bimetall 26 in eine zur spiralförmigen Führungsscheibe 13 gegenüberliegende Richtung deformiert (nach unten gebogen). Natürlich wird der Arretierstift 27 aus der Verbindungsöffnung 29 herausgezogen und die Sperrung des VTC aufgelöst.
  • Wie oben bei dieser Ausführungsform erläutert, können das Motor-Startvermögen und das Abgas-Emissionsverhalten verbessert werden. Darüber hinaus werden die Sperrung und Entsperrung des VTC nur durch die Verformung (die Biegung) des Bimetalls 26 erreicht. Infolgedessen kann der Aufbau des Sperrmechanismus 25 vereinfacht werden und eine Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit der Herstellung oder des Zusammenbaus dadurch unterdrückt werden.
  • Durch den Sperrvorgang oder die Einwirkung durch den Sperrmechanismus 25 kann, z. B. beim Anlassen des Motors, selbst wenn eine Störung, wie z. B. ein alternierendes Drehmoment auftritt und zum Verbindungselement 8 oder zur spiralförmigen Scheibe 13 übertragen wird, die unbeabsichtigte freie Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe 13 verhindert werden.
  • 9 veranschaulicht eine Kennlinie eines Betrags der Biegeverformung und einer Öltemperatur eines Falls, bei dem der Aufbau oder die Struktur des Bimetalls 26 als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verändert wurde. Bei dieser Ausführungsform wird das Bimetall 26 durch Zusammenfügen oder Verkleben von zwei Metallplatten oder Blechen; einer Memory-Legierungsfeder bzw. Formgedächtnislegierungsfeder 26a auf der Seite der spiralförmigen Führungsscheibe 13 und einer Vorspannfeder 26b, die eine Geradlinigkeit beibehält, gebildet.
  • Wie aus 9 ersichtlich, wird die Formgedächtnislegierungsfeder 26a bogenförmig deformiert (nach unten gebogen), wobei die Öltemperatur von fast 10° eine Grenze bildet. Wenn die Öltemperatur im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, wird die Formgedächtnislegierungsfeder 26a durch ein Gleichgewicht der Federkräfte (Belastungen) zwischen der Formgedächtnislegierungsfeder 26a und der Vorspannfeder 26b deformiert und der Arretierstift 27 wird in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt.
  • Wenn die Öltemperatur z. B. Raumtemperatur von ca. 20°C beträgt, ist die Federkraft (die Federbelastung) der Formgedächtnislegierungsfeder 26a im Vergleich zu der der Vorspannfeder größer. In diesem Zustand wird der Arretierstift 27 auf eine Seitenfläche des abgestuften Flanschbereichs 4b mit großem Durchmesser des Abtriebs-Drehelements 4 geschoben. Der Arretierstift 27 wird bei diesem Zustand nicht in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt und die relative Drehung zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 ist zulässig.
  • Wenn sich die Öltemperatur nach dem Abstellen des Motors von der Raumtemperatur verringert, ist die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a eine Weile konstant und beginnt sich bei einer weiteren Temperaturabnahme rasch zu verringern. Danach beginnt der Arretierstift 27, sich zur spiralförmigen Führungsscheibe 13 ab einem Punkt zu bewegen, bei dem die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a im Gleichgewicht mit der der Vorspannfeder 26b steht. Bei ungefähr 10°C beginnt zudem der Arretierstift 27, in die Verbindungsöffnung 29 eingeführt zu werden und dadurch wird die Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe 13 relativ zum Steuerzahnrad 2 begrenzt. Das heißt, eine Funktion oder Wirkung des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel wird unmöglich (der Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel ist gesperrt) und die relative Drehphase wird konstant gehalten, ohne von einem Reibungsmoment aufgrund des Öl-Viskositätswiderstands (der Öl-Viskositätshemmung) beeinflusst zu werden.
  • Der Arretierstift 27 wird in die Verbindungsöffnung 29 weiter eingeführt, bis der obere Endbereich 27b danach auf eine Bodenfläche der Verbindungsöffnung 29 stößt. Nachdem der obere Endbereich 27b auf die Bodenfläche der Verbindungsöffnung 29 gestoßen ist, sich die Verringerung der Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a fort und mit geringer als die Federkraft der Vorspannfeder 26b. Nach einer Weile wird die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a im Wesentlichen konstant.
  • Wenn die Öltemperatur andererseits von weniger als 10°C ansteigt, die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a für eine Weile konstant und beginnt sich mit einem weiteren Temperaturanstieg rasch zu erhöhen. Danach beginnt der Arretierstift 27 sich zum abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser ab dem Punkt zu bewegen, bei dem die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a im Gleichgewicht mit der der Vorspannfeder 26 steht. Zudem wird der Arretierstift 27 bei ungefähr 10°C aus der Verbindungsöffnung 29 herausgezogen und dadurch wird die Funktion oder Wirkung des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel möglich. Das heißt, die relative Drehung zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 ist zulässig (die Sperrung des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel ist aufgehoben).
  • Der Arretierstift 27 bewegt sich weiter zum abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser ist der Arretierstift 27 auf den abgestuften Flanschbereich 4b mit großen Durchmesser stößt. Nachdem der Arretierstift 27 auf den abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser gestoßen ist, setzt sich die Zunahme der Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a fort und wird größer als die Federkraft der Vorspannfeder 26b. Nach einer Weile wird die Federkraft der Formgedächtnislegierungsfeder 26a konstant.
  • Durch einen für die Formgedächtnislegierung spezifischen Effekt wird bei der zweiten Ausführungsform ein Hubänderungsbetrag (ein Änderungsbetrag der Bewegung des Arretierstifts 27) in Bezug auf die Temperaturänderung größer als beim Bimetall 26 der ersten Ausführungsform. Dadurch können Schwankungen beim Sperren und Entsperren des VTC unterdrückt werden.
  • 10 und 11 veranschaulichen eine dritte Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform ist der Sperrmechanismus 25 zwischen dem Plattenelement 2b und dem abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser des Abtriebs-Drehelements 4 vorgesehen. Das heißt, ein Arretierstift 31, der zur vorderen und hinteren Richtung herausragt ist am oberen Ende des Bimetalls 26 befestigt. Und außerdem ist eine Verbindungsöffnung 32 an einer Position auf dem abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser ausgebildet, die einer Position des Arretierstifts 31 entspricht.
  • Der Arretierstift 31 ist so ausgebildet, dass ein Endbereich 31a des Arretierstifts 31 durch die Führungsöffnung 28 verschiebbar gelagert oder darin angeordnet ist, die am Plattenelement 2b ausgebildet ist, und außerdem ein anderer Endbereich 31b des Arretierstifts 31 in die Verbindungsöffnung 32 eingeführt und aus dieser herausgezogen werden kann.
  • Die Position, auf der die Verbindungsöffnung 32 am abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser ausgebildet ist, ist auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform so festgelegt, dass sowohl die Position der Verbindungsöffnung 32 als auch der andere Endbereich 31b (dass nämlich der andere Endbereich 31b in die Verbindungsöffnung 32 eingeführt werden kann) unter dem Zustand ineinander eingepasst werden, dass der Eingriffsstift 11 am oberen Endbereich des äußersten Nutabschnitts 15a der spiralförmigen Führungsnut 15 (das heißt im Zustand der von der am meisten verzögerten Phasenposition etwas voreilenden Phasenposition) positioniert ist.
  • Der Aufbau oder die Ausbildung des Bimetalls 26 ist ähnlich der ersten Ausführungsform. Jedoch ist das Bimetall 26 bei dieser Ausführungsform so eingestellt, dass sich das Bimetall 26 nach unten in eine Richtung des abgestuften Flanschbereichs 4b mit großem Durchmesser biegt oder krümmt, wenn die Öltemperatur im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, und sich das Bimetall 26 nach unten in eine dem abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser entgegengesetzte Richtung auch biegt, wenn die Öltemperatur im Wesentlichen höher als oder gleich 10°C wird.
  • Falls der Motor lange Zeit stillsteht und die Temperatur des Öls im Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel in der kalten Jahreszeit, z. B. im Winter, wie in 10 dargestellt, im Wesentlichen niedriger als oder gleich 10°C wird, die sich das Bimetall 26 demzufolge, wie oben beschrieben, nach unten zum abgestuften Flanschbereich 4b mit großem Durchmesser und der andere Endbereich 31b des. Arretierstifts 31 wird in die Verbindungsöffnung 32 eingeführt, wobei der eine Endbereich 31a in der Führungsöffnung 28 gleitet. Durch dieses Einführen werden in die Nockenwelle 1 und das Steuerzahnrad 2 über das Abtriebs-Drehelement 4 miteinander verbunden.
  • Wenn die Öltemperatur andererseits nach dem Anlassen des Motors, wie in 11 dargestellt, im Wesentlichen höher als oder gleich 10°C wird, biegt sich das Bimetall 26 zur gegenüberliegenden Seiten nach unten und der Arretierstift 31 verschiebt sich zum Scheibenbereich 13b. Der andere Endbereich 31b des Arretierstifts 31 wird dann aus der Verbindungsöffnung 32 herausgezogen und die Verbindung (die Sperrung) zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 wird aufgehoben. Hierbei ist der Arretierstift 31 so festgelegt, dass der Arretierstift 31 die Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe 13 beeinträchtigt. Somit werden auch in diesem Fall die gleichen Effekte wie bei den oben genannten Ausführungsformen erreicht.
  • Die Anordnung oder die Struktur der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die der oben genannten Ausführungsformen begrenzt. Zum Beispiel könnte das Bimetall neben der Kombination des Formgedächtnislegierungsmaterials und der Vorspannfeder durch Verbinden oder Koppeln von Materialien ausgebildet werden, die durch eine Temperaturdifferenz deformiert werden. Ferner kann eine Anfangstemperatur der Verformung des Bimetalls 26 auf eine gewünschte Temperatur, wie z. B. 0°C (weniger als 10°C) oder eine Temperatur höher als 10°C eingestellt werden. Zudem besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Temperatur des Öls im Phasensteuermechanismus 3 eines relativen Winkels. Es könnte möglich sein, dass das wärmeempfindliche Element durch Erfassen oder Abtasten der Temperatur mit Ausnahme dieser Öltemperatur verformt wird.
  • Darüber hinaus könnte der Sperrmechanismus 25 an irgendwelchen Positionen vorgesehen werden, solange der Sperrmechanismus 25 zwischen der Nockenwelle 1 und dem Steuerzahnrad 2 angeordnet wird. Zum Beispiel könnte er zwischen dem Verbindungselement 8 und dem Steuerzahnrad 2 vorgesehen werden, dann werden das Verbindungselement 8 und das Steuerzahnrad 2 verbunden (gesperrt). Oder der Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel (die spiralförmige Führungsscheibe 13, das Verbindungselement 8, usw.) und das Abtriebs-Drehelement 4 könnten gekoppelt oder verbunden werden, um die Funktion des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel zu unterdrücken. Im Falle der Verbindung des Verbindungselements 8 und des Abtriebs-Drehelements 4, wird der obere Endbereich 8b des Verbindungselements 8 am Abtriebs-Drehelement 4 befestigt. Dadurch werden der Bewegungs-Umwandlungsmechanismus oder der Betrieb des Verbindungselements 8 nicht zugelassen, und die Funktion des Phasensteuermechanismus 3 für einen relativen Winkel wird unterdrückt.
  • Darüber hinaus könnte als Antriebs-Drehelement, das durch die Motorkurbelwelle synchron mit der Motornockenwelle gedreht wird, neben dem Steuerzahnrad ein Zahnriemenrad möglich sein, das durch einen elastischen Zahnriemen oder ein durch einen Zahnradeingriff angetriebenes Element angetrieben wird.
  • Anstelle des Einsatzes der spiralförmigen Führungsscheibe mit der spiralförmigen Führungsnut für den Phasensteuermechanismus für einen relativen Winkel kann darüber hinaus zum Beispiel ein Nocken mit einer Nockennut oder einem nockenförmigen Bereich verwendet werden. Der Nocken ist mit der Nockennut ausgebildet und ein Kolben, der hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird und sich in der axialen Richtung bewegt, ist mit einem Vorsprung an dessen Oberseite ausgebildet. Der Vorsprung gleitet entlang der Nockennut und dadurch wird die relative Drehphase der Nockenwelle auf die gleiche Weise wie bei den oben genannten Ausführungsformen eingestellt. Auch in diesem Falle wird die relative Drehphase abhängig von einer Form der Nockennut verändert. Anstelle der elektromagnetischen Bremse könnte der Phasensteuermechanismus für einen relativen Winkel ferner eine Schraubenrad-Bremse aufweisen.
  • Als Einheit oder Mechanismus, um die Drehung der spiralförmigen Führungsscheibe in eine Richtung zu erzwingen, könnte anstelle des Einsatzes der Torsionsfeder die folgende Einrichtung möglich sein. Das heißt, dass die Konvergenzrate der spiralförmigen Führungsnuten so eingestellt wird, dass sich die spiralförmige Führungsscheibe zu einer Drehposition dreht, die für das Anlassen des Motors durch Verwendung einer Drehmomentdifferenz zwischen den positiven und negativen Drehmomentschwankungen, die an der Nockenwelle als Kraftquelle auftreten, geeignet ist.
  • Anstelle des Radialrichtungs-Führungsfensters könnte ein Führungsvorsprung oder eine Führungsnut verwendet werden, um den im Eingriff stehenden Bereich verschiebbar zu halten und zu führen. Im Falle des Führungsvorsprungs kann dieser nicht nur kontinuierlich sondern auch diskontinuierlich angeordnet sein. Ferner könnten das Radialrichtungs-Führungsfenster und die Führungsnut anstatt linear auch gekrümmt ausgebildet werden. Jedoch müssen diese modifizierten Beispiele so eingerichtet werden, dass sich diese von der Drehachse radial zu Außenrichtung erstrecken.
  • Bei den oben genannten Ausführungsformen wird eine spiralförmige Führungsnut mit einem Boden verwendet. Jedoch kann eine spiralförmige Führungsnut ohne einen Boden, d. h. eine spiralförmige Führungsnut verwendet werden, die das dazwischen liegende Drehelement (die spiralförmige Führungsscheibe 13) durchdringt. Darüber hinaus kann die spiralförmige Führungsnut durch Ausbilden eines Vorsprungs gebildet werden. Ferner kann das bewegliche Element in jeder geeigneten Form ausgebildet werden, und eine Walze oder eine Kugel kann am oberen Endbereich des beweglichen Elements als Gleitelement vorgesehen werden.
  • Diese Anmeldung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2006-191179 , die am 12. Juli 2006 eingereicht wurde. Die gesamten Inhalte dieser japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2006-191179 werden hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen.
  • Obwohl die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
  • Zusammenfassend ist festzustellen:
    Eine variable Ventiltiming-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist ein Antriebs-Drehelement, das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; ein Abtriebs-Drehelement, das an einer Nockenwelle befestigt ist, die einen Nocken zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement vom Antriebs-Drehelement gedreht wird; einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Abtriebs-Drehelement verändert; und einen Sperrmechanismus auf. Der Sperrmechanismus verbindet jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement, dem Abtriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus oder löst die Verbindung entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus; bzw. verbindet oder löst die Verbindung insbesondere zwischen dem Antriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus oder dem Abtriebs-Drehelement und dem Phasenänderungsmechanismus entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus.
  • 1
    Nockenwelle
    1a
    Nocken
    2
    Antriebs-Drehelement bzw. Steuerzahnrad
    2a
    Zahnkranzzähne
    2b
    Plattenelement
    2c
    Öffnung
    2d
    Führungsöffnung
    3
    Phasenänderungsmechanismus
    4
    Abtriebs-Drehelement
    4a
    zylindrischer Wellenbereich
    4b
    abgestufter Flanschbereich mit großem Durchmesser
    4h
    Öffnung
    4p
    Hebelvorsprung
    5
    Nockenschraube
    6
    Buchse
    6a
    Innengewinde
    7
    Radialrichtungs-Führungsfenster
    8
    Verbindungselement
    8a
    Basis-Endbereich
    8b
    oberer Endbereich
    9
    Stift
    10
    Befestigungsöffnung
    11
    Eingriffsstift
    12
    Schraubenfeder
    13
    spiralförmige Führungsscheibe
    13a
    zylindrischer Bereich
    13b
    Scheibenbereich
    14
    Kugellager
    15
    spiralförmige Nut
    15a
    äußerster Nutabschnitt
    15b
    normaler Abschnitt
    15c,d
    Biegungspunkt
    16
    Torsionsfeder
    16a
    erster Endbereich der Torsionsfeder
    16b
    zweiter Endbereich der Torsionsfeder
    17
    Hysteresebremse
    18
    Hysteresering
    18a
    oberer Endbereich des Hystereserings
    19
    ringförmiges Spulenjoch
    19a
    Ringjochbereich
    20
    elektromagnetische Spule
    21,22
    Polzähne
    23
    Kugellager
    24
    Steuergerät
    25
    Sperrmechanismus
    26
    Bimetall
    26a
    Messingblech, Formgedächtnislegierungsfeder
    26b
    Invarblech, Vorspannfeder
    27
    Arretierstift
    27a
    Einschnürungsbereich
    27b
    oberer Endbereich des Arretierstifts
    28
    Führungsöffnung
    29
    Verbindungsöffnung
    30
    feststehender Bereich
    31
    Arretierstift
    31a, 31b
    Endbereiche des Arretierstifts
    32
    Verbindungsöffnung

Claims (11)

  1. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die aufweist: – ein Antriebs-Drehelement (2), das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; – ein Abtriebs-Drehelement (4), das an einer Nockenwelle (1) befestigt ist, die einen Nocken (1a) zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement (4) vom Antriebs-Drehelement (2) angetrieben wird; – einen Phasenänderungsmechanismus (3), der zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (4) angeordnet ist, und eine relative Drehphase zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (4) ändert; und – einen Sperrmechanismus (25), um die Verbindung zwischen jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement (2), dem Abtriebs-Drehelement (4) und dem Phasenänderungsmechanismus (3) entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus (3) herzustellen und zu lösen.
  2. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Phasenänderungsmechanismus (3) eine spiralförmige Scheibe (13) aufweist, die drehbar mit der Nockenwelle (1) verbunden ist, und ein Verbindungselement (8) aufweist, das beweglich mit dem Antriebs-Drehelement (2) verbunden ist, und der Sperrmechanismus (25) die Verbindung zwischen einem, ausgewählt aus der spiralförmigen Scheibe (13) oder dem Verbindungselement (8) und einem, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement (2) oder dem Abtriebs-Drehelement (4) herstellt und löst.
  3. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Sperrmechanismus (25) die Verbindung zwischen der spiralförmigen Scheibe (13) und dem Antriebs-Drehelement (2) herstellt und löst.
  4. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Sperrmechanismus (25) die Verbindung zwischen dem Verbindungselement (8) und dem Antriebs-Drehelement (2) herstellt und löst.
  5. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Sperrmechanismus (25) die Verbindung zwischen dem Verbindungselement (8) oder dem Antriebs-Drehelement (2) und der Nockenwelle (1) herstellt und löst.
  6. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die aufweist: – ein Antriebs-Drehelement (2), das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; – ein Abtriebs-Drehelement (4), das an einer Nockenwelle (1) befestigt ist, das einen Nocken (1a) zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement (4) vom Antriebs-Drehelement (2) angetrieben wird; – einen Phasenänderungsmechanismus (3), der zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen (2, 4) vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen (2, 4) ändert; und – einen Sperrmechanismus (25), um die Verbindung zwischen jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement (2), dem Abtriebs-Drehelement (4) und dem Phasenänderungsmechanismus (3), entsprechend der Temperatur des Phasenänderungsmechanismus (3) herzustellen und zu lösen, und der Sperrmechanismus einen Arretierstift (27; 31), der die Verbindung herstellt und die Verbindung löst, ein Verbindungsloch (29; 32), in das der Arretierstift (27; 31) eingeführt wird, und ein Bewegungseinstellteil (26) aufweist, das den Arretierstift (27; 31) in einer Richtung bewegt, in der der Arretierstift (27; 31) in das Verbindungsloch (29; 32) eingeführt wird, wenn die Temperatur des Phasenänderungsmechanismus (3) im Wesentlichen niedriger als oder gleichhoch wie eine vorgegebene Temperatur wird, und den Arretierstift (27; 31) auch in einer Richtung bewegt, in der der Arretierstift (27; 31) aus dem Verbindungsloch (29; 32) herausgezogen wird, wenn die Temperatur des Phasenänderungsmechanismus (3) im Wesentlichen höher als oder gleichhoch wie die vorgegebene Temperatur wird.
  7. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Sperrmechanismus ein wärmeempfindliches Element (26) aufweist, das die Bewegung des Arretierstifts (27; 31) einstellt.
  8. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei: das wärmeempfindliche Element aus Bimetall (26) ausgebildet ist, dessen eines Ende ein befestigtes Ende und dessen anderes Ende mit dem Arretierstift (27; 31) verbunden ist.
  9. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei: das Bimetall (26) verbundene dünne Metallbleche aus einem Formgedächtnislegierungsmaterial (26a) und einem Vorspannfedermaterial (26b) sind.
  10. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Arretierstift (27; 31) des Sperrmechanismus (25) entweder am Antriebs-Drehelement (2) oder am Abtriebs-Drehelement (4) oder am Phasenänderungsmechanismus (3) vorgesehen ist, und das Verbindungsloch (29; 32) an einem verbliebenen, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement (2), dem Abtriebs-Drehelement (4) und dem Phasenänderungsmechanismus (3) ausgebildet ist.
  11. Variable Ventiltiming-Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die aufweist: – ein Antriebs-Drehelement (2), das von einer Motorkurbelwelle gedreht wird; – ein Abtriebs-Drehelement (4), das an einer Nockenwelle (1) befestigt ist, die einen Nocken (1a) zum Öffnen/Schließen eines Motorventils aufweist, wobei das Abtriebs-Drehelement (4) vom Antriebs-Drehelement (2) angetrieben wird; – einen Phasenänderungsmechanismus (3), der zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen (2, 4) vorgesehen ist, und eine relative Drehphase zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen (2, 4) ändert; und falls eine Temperatur des Phasenänderungsmechanismus (3) im Wesentlichen niedriger als oder gleichhoch wie eine vorgegebene Temperatur ist, werden jeweils zwei, ausgewählt aus dem Antriebs-Drehelement (2) und dem Abtriebselement (4) und dem Phasenänderungsmechanismus, (3) miteinander verbunden und eine Drehung der Nockenwelle (1) relativ zur Motor-Kurbelwelle unterdrückt.
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