DE102009000683B4

DE102009000683B4 - Ventilzeitabstimmungseinstellgerät

Info

Publication number: DE102009000683B4
Application number: DE102009000683.4A
Authority: DE
Inventors: Masashi Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-07
Also published as: DE102009000683A1; JP2009185784A; US20090199798A1; US8028667B2; JP4851475B2

Abstract

Ventilzeitabstimmungseinstellgerät zum Einstellen einer Zeitabstimmung eines Ventils, das durch eine Nockenwelle (2) durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine übertragen wird, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät Folgendes aufweist:einen antriebseitigen Rotor (11), der synchron mit der Kurbelwelle drehbar ist;einen abtriebseitigen Rotor (14), der synchron mit der Nockenwelle (2) drehbar ist, wobei:der abtriebseitige Rotor (14) und der antriebseitige Rotor (11) dazwischen eine Vorstellkammer (56-59) und eine Nachstellkammer (52-55) definieren, die nacheinander in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;der abtriebseitige Rotor (14) relativ zu dem antriebseitigen Rotor (11) in einer Vorstellrichtung gedreht wird, wenn ein Arbeitsfluid zu der Vorstellkammer (56-59) aus einer externen Fluidzufuhr (4) zugeführt wird, die zusammen mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet; undder abtriebseitige Rotor (14) relativ zu dem antriebseitigen Rotor (11) in einer Nachstellrichtung gedreht wird, wenn das Arbeitsfluid zu der Nachstellkammer (52-55) von der Fluidzufuhr (4) zugeführt wird; undeinen Vorspannmechanismus (100), der für einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) vorgesehen ist, wobei:der Vorspannmechanismus (100) ein elastisches Element (110) und einen Vorsprungabschnitt (121) aufweist;der Vorsprungabschnitt (121) synchron mit dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) drehbar ist;der Vorsprungabschnitt (121) relativ zu dem anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) drehbar ist und einen Kontaktabschnitt (142, 242, 342) des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) berührt;der Vorsprungabschnitt (121) und das elastische Element (110) so angeordnet sind, dass eine Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) auf den anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) aufgebracht wird;der Kontaktabschnitt (142, 242, 342) des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) einen Aufnahmeabschnitt (150) aufweist, der zum Stützen des Vorsprungabschnitts (121) konfiguriert ist; undder Aufnahmeabschnitt (150) eine innere Umfangsfläche (150a) hat,die gekrümmt ist, um im Schnitt eine halbkreisförmige Gestalt zu haben, um die Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) zu vergrößern, wenn der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung gedreht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitabstimmungsgerät zum Einstellen einer Zeitabstimmung (einer Ventilzeitabstimmung) zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine. DE 10 2008 055 191 A1 zeigt ein herkömmliches Ventilzeitabstimmungseinstellgerät.
Ein herkömmliches Ventilzeitabstimmungseinstellgerät ist bekannt, das ein Gehäuse, das als antriebseitiger Rotor dient, der synchron mit einer Kurbelwelle drehbar ist, und einen Flügelrotor aufweist, der als abtriebseitiger Rotor dient, der synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist. Bei dem vorstehend beschriebenen Ventilzeitabstimmungseinstellgerät weist das Gehäuse Gleitstücke auf und weist der Flügelrotor Flügel auf und sind eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer zwischen dem Gleitstück und dem Flügel definiert, die nacheinander in einer Drehrichtung angeordnet sind. Durch Zuführen eines Arbeitsfluids zu der Vorstellkammer oder zu der Nachstellkammer wird der Flügelrotor relativ zu dem Gehäuse in eine Vorstellrichtung oder eine Nachstellrichtung gedreht. Als Folge wird eine Phase (eine Kraftmaschinenphase) der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle, die zum Bestimmen der Ventilzeitabstimmung verwendet wird, eingestellt (beispielsweise JP 2002-357 105 A entsprechend US 6 779 499 B2 ).
Bei dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das in JP 2002 - 357 105 A beschrieben ist, wird durch Eingreifen des Flügelrotors mit dem Gehäuse beim Anhalten und Starten der Brennkraftmaschine die Kraftmaschinenphase auf einer Zwischenphase gehalten, die zwischen einer Vollvorstellphase und einer Vollnachstellphase definiert ist. Aufgrund der vorstehend genannten Technologie wird auch dann, wenn die Nockenwelle ein variables Drehmoment, das versucht, den Flügelrotor relativ zu dem Gehäuse abwechselnd in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung zu drehen, aufbringt, die Kraftmaschinenphase mechanisch auf der Zwischenphase beim Anhalten und Starten der Brennkraftmaschine gehalten, während der Druck des Arbeitsfluids relativ gering ist.
Das variable Drehmoment (die Drehmomentumkehrung) wird periodisch erzeugt, so dass das variable Drehmoment versucht, die Nockenwelle gemäß der Drehung der Brennkraftmaschine vorzustellen oder nachzustellen. Beispielsweise wird ein variables Drehmoment durch eine Federreaktionskraft einer Ventilfeder des Ventils verursacht, das durch die Nockenwelle geöffnet und geschlossen wird. Ebenso kann das variable Drehmoment durch eine Antriebsreaktionskraft von einer mechanischen Pumpe in dem Fall verursacht werden, dass die mechanische Pumpe durch die Nockenwelle betrieben wird.
Ebenso hat bei dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das in JP H10-252 420 A entsprechend US 5 775 279 A beschrieben ist, eine Torsionsfeder ein Ende, das mit dem abtriebseitigen Rotor verbunden ist, und das andere Ende, das mit dem antriebseitigen Rotor verbunden ist. Genauer gesagt wird, wenn das eine Ende der Torsionsfeder relativ in die Nachstellrichtung durch die Rotationskraft des abtriebseitigen Rotors verdreht wird, eine Rückstellkraft in die Vorstellrichtung erzeugt und auf den abtriebseitigen Rotor aufgebracht. Als Folge dreht die Rückstellkraft der Torsionsfeder rasch den abtriebseitigen Rotor relativ zu dem antriebseitigen Rotor in die Vorstellrichtung und wird dadurch das Ansprechverhalten verbessert. Wenn die Zufuhr des Fluids angehalten wird, spannt ebenso die Rückstellkraft der Torsionsfeder den abtriebseitigen Rotor in die Vorstellrichtung relativ zu dem abtriebseitigen Rotor vor. Daher wird auch in einem Fall, dass das variable Drehmoment von der Nockenwelle auf den antriebseitigen Rotor aufgebracht wird, eine „Schwankung der Nockenphase“, die eine Geräuschentwicklung verursachen kann, erfolgreich unterdrückt und kann dadurch die Kraftmaschinenphase auf einer Vollvorstellphase gehalten werden.
Wenn bei JP 2002-357 105 A die Brennkraftmaschine angehalten wird, werden beispielsweise die Rotationen des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse in die Vorstell- und Nachstellrichtung durch unterschiedliche Begrenzungsmechanismen entsprechend begrenzt, um die Kraftmaschinenphase zuverlässig auf der Zwischenphase zu halten und um die Kraftmaschinenphase oder die Ventilzeitabstimmung auf eine geeignete Weise für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine einzustellen. Jeder dieser Begrenzungsmechanismen weist einen Steuerstift auf, der durch ein Fluid betätigt wird, und der Steuerstift wird in den Flügelrotor eingebaut. Da der Steuerstift von jedem der Begrenzungsmechanismen unabhängig betätigt wird, ist ein Strömungskanalaufbau entsprechend kompliziert.
Dagegen wird die Rückstellkraft der Torsionsfeder durch ein Torsionsmoment bei dem Gerät von JP H10-252 420 A verursacht. Wenn die Rotationskraft in die Vorstellrichtung die den Verbindungsendabschnitt der Torsionsfeder verdreht, der mit dem abtriebseitigen Rotor verbunden ist, wird die Rückstellkraft, die an den abtriebseitigen Rotor abgegeben wird, gegenüber der relativen Rotationskraft vergrößert. Die Rückstellkraft der vorstehend genannten Torsionsfeder stellt ein Drehmoment bereit, das versucht, die Kraftmaschinenphase auf einer Zwischenphase zu halten. Jedoch ist es schwierig, die Kraftmaschinenphase auf der Zwischenphase unter Verwendung der Rückstellkraft der Torsionsfeder zu halten.
Auch in einem Fall, dass die Rückstellkraft der Torsionsfeder verwendet wird, um die Kraftmaschinenphase auf die Zwischenphase beim Starten der Brennkraftmaschine oder später beim Stoppen der Zufuhr des Arbeitsfluids vorzuspannen, ist erforderlich, dass die Rückstellkraft auf eine Größenordnung eingestellt wird, die gleich wie oder größer als ein gewisses Drehmoment ist, so dass die Rückstellkraft die Kraftmaschinenphase gegen das Durchschnittsdrehmoment des variablen Drehmoments vorstellt oder nachstellt. Die Rückstellkraftcharakteristik der Torsionsfeder zum Sicherstellen des vorstehend genannten gewissen Drehmoments verursacht eine Vergrößerung des Drehmoments pro Änderungseinheit der Phase. Wenn eine Nachführsteuerung zum Verursachen, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt, oder eine andere Steuerung zum Begrenzen der Kraftmaschinenphase innerhalb der Zwischenphasenregion ausgeführt wird, ist der Änderungsbetrag des Drehmoments, das zum Verringern des Spalts zwischen der Kraftmaschinenphase und der Sollphase (der Zwischenphase) erforderlich ist, im Wesentlichen groß. Daher kann sich die Steuerbarkeit verschlechtern und kann es dadurch schwierig werden, die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase einzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend angegebenen Nachteile gemacht, und daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät mit einer einfachen Konfiguration zu schaffen, die eine Startfähigkeit der Brennkraftmaschine sicherstellt, und die eine Ventilzeitabstimmung erzielt, die für einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine geeignet ist.
Die Aufgabe wird mit einem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät zum Einstellen einer Zeitabstimmung eines Ventils vorgesehen, das durch eine Nockenwelle durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine übertragen wird, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät einen antriebseitigen Rotor, einen abtriebseitigen Rotor und einen Vorspannmechanismus aufweist. Der antriebseitige Rotor ist synchron mit der Kurbelwelle drehbar. Der abtriebseitige Rotor ist synchron mit der Nockenwelle drehbar. Der abtriebseitige Rotor und der antriebseitige Rotor definieren dazwischen eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer, die nacheinander in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Der abtriebseitige Rotor wird relativ zu dem antriebseitigen Rotor in eine Vorstellrichtung gedreht, wenn ein Arbeitsfluid zu der Vorstellkammer von einer externen Fluidzuführung zugeführt wird, die zusammen mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet. Der abtriebseitige Rotor wird relativ zu dem antriebseitigen Rotor in eine Nachstellrichtung gedreht, wenn ein Arbeitsfluid zu der Nachstellkammer von der Fluidzuführung zugeführt wird. Der Vorspannmechanismus ist an einem des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors vorgesehen. Der Vorspannmechanismus weist ein elastisches Element und einen Vorsprungabschnitt auf. Der Vorsprungabschnitt ist synchron mit dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors drehbar. Der Vorsprungabschnitt ist relativ zu dem anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors drehbar und berührt einen Kontaktabschnitt des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors. Der Vorsprungabschnitt und das elastische Element sind so angeordnet, dass die Rückstellkraft des elastischen Elements auf den anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors aufgebracht wird. Der Kontaktabschnitt des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors weist einen Aufnahmeabschnitt auf, der zum Stützen des Vorsprungabschnitts konfiguriert ist. Der Aufnahmeabschnitt hat eine innere Umfangsfläche, die gekrümmt ist, um im Schnitt eine halbkreisförmige Gestalt zu halten, sodass er die Rückstellkraft des elastischen Elements erhöht, wenn der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung gedreht wird.
Die Erfindung wird gemeinsam mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und ihren Vorteilen am Besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen verständlich.

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit entlang einer Linie II-II in 1;
3A ist eine Seitenansicht eines Stützwellenabschnitts, der in einer Richtung III in 1 betrachtet wird;
3B ist eine Schnittansicht des Stützwellenabschnitts;
3C ist eine weitere Seitenansicht des Stützwellenabschnitts, der in einer Richtung betrachtet wird, die entgegengesetzt zu der Richtung III ist;
4A ist ein Diagramm, das einen Kontaktabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt eines Vorspannmechanismus des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts in 1 darstellt;
4B ist ein Diagramm, das eine Rückstellkraft (eine Vorspannlast) eines elastischen Elements des Vorspannmechanismus darstellt;
4C ist ein Charakteristikdiagramm, das das Vorspanndrehmoment des Vorspannmechanismus darstellt;
5 ist ein schematisches Diagramm zum Erklären eines Beispiels der Umwandlung der Rückstellkraft in ein Vorspanndrehmoment durch den Vorspannmechanismus in 1;
6 ist schematisches Diagramm zum Erklären eines variablen Drehmoments;
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8A ist ein Diagramm, das einen Kontaktabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt eines Vorspannmechanismus eines Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts in 7 darstellt;
8B ist ein Diagramm, das die Rückstellkraft (Vorspannlast) eines elastischen Elements des Vorspannmechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
8C ist ein Charakteristikdiagramm, das ein Vorspanndrehmoment des Vorspannmechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
10 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die vorliegende Erfindung wird mit mehreren Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In jedem der Ausführungsbeispiele ist ein entsprechendes Bauteil mit selben Bezugszeichen angegeben und wird dadurch die sich überschneidende Erklärung ausgelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angewendet wird. Das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 ist ein ölbetätigtes Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das ein Hydrauliköl einsetzt, das als „Arbeitsfluid“ dient, und das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 stellt eine Ventilzeitabstimmung eines Auslassventils ein, das als „Ventil“ dient.
(Grundlegende Konfiguration)
Im Folgenden werden grundlegende Bauteile des Ventilzeitabstimmungssteuergeräts 1 beschrieben. Das Ventilzeitabstimmungssteuergerät 1 hat eine Antriebseinheit 10 und eine Steuereinheit 30. Die Antriebseinheit 10 ist mit einem Antriebskraftübertragungssystem versehen, die eine Antriebskraft einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine auf eine Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine überträgt, und die Antriebseinheit 10 ist mit dem Hydrauliköl betrieben. Die Steuereinheit 30 steuert eine Zufuhr des Hydrauliköls zu der Antriebseinheit 10. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Kurbelwelle als „Antriebswelle“ und dient die Nockenwelle 2 als „Abtriebswelle“.
(Antriebseinheit)
Wie in den 1, 2 gezeigt ist, weist die Antriebseinheit 10 ein Gehäuse 11, das als „antriebseitiger Rotor“ dient, und einen Flügelrotor 14 auf, der als „abtriebseitiger Rotor“ dient. Das Gehäuse 11 weist ein Gleitstückgehäuse 12 und ein Kettenrad 13 auf.
Das Gleitstückgehäuse 12 besteht aus Metall und weist einen rohrförmigen Abschnitt 12a und mehrere Gleitstücke 12b, 12c, 12d, 12e auf. Der rohrförmige Abschnitt 12a hat eine hohlzylindrische Gestalt mit einem Boden und die Gleitstücke 12b, 12c, 12d, 12e dienen als Unterteilungsabschnitt.
Die entsprechenden Gleitstücke 12b bis 12e sind in dem rohrförmigen Abschnitt 12a an Positionen mit im Wesentlichen gleichen Intervallen in der Drehrichtung angeordnet und stehen nach innen in einer radialen Richtung von den vorstehend genannten angeordneten Positionen vor. Eine radial nach innen weisende Fläche von jedem der Gleitstücke 12b bis 12e hat eine bogenförmige Einschnittgestalt im Schnitt bei Betrachtung in einer axialen Richtung des Gehäuses 11 und die radial nach innen weisende Fläche steht in Gleitkontakt mit einer äußeren Umfangswandfläche eines Nabenabschnitts 14a des Flügelrotors 14. Jede Kammer 50 ist entsprechend zwischen angrenzenden der Gleitstücke 12b bis 12e definiert, die benachbart zueinander in der Drehrichtung angeordnet sind.
Das Kettenrad 13 besteht aus Metall und hat eine kreisförmige Plattengestalt. Das Kettenrad 13 ist koaxial an einer Öffnungsseite des rohrförmigen Abschnitts 12a durch eine Schraube fixiert. Das Kettenrad 13 ist mit der Kurbelwelle durch eine Zeitabstimmungskette (nicht gezeigt) verbunden. Aufgrund des vorstehend genannten Aufbaus wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Antriebskraft von der Kurbelwelle auf das Kettenrad 13 übertragen, so dass das Gehäuse 11 synchron mit der Kurbelwelle in Uhrzeigerrichtung in 2 gedreht wird.
Das Gehäuse 11 nimmt koaxial den Flügelrotor 14 auf und der Flügelrotor 14 hat entgegengesetzte längsgerichtete Endflächen, die gleitfähig mit einer Bodenwandfläche des rohrförmigen Abschnitts 12a bzw. mit einer Innenwandfläche des Kettenrads 13 sind. Der Flügelrotor 14 besteht aus Metall und weist den Nabenabschnitt 14a, der eine zylindrische Gestalt hat, und mehrere Flügel 14b, 14c, 14d, 14e auf, die von dem Nabenabschnitt 14a vorstehen.
Der Nabenabschnitt 14a ist koaxial mit der Nockenwelle 2 durch eine Schraube fixiert. Bei dieser Anordnung wird der Flügelrotor 14 synchron mit der Nockenwelle 2 in der Uhrzeigerrichtung in 2 gedreht und ist relativ mit Bezug auf das Gehäuse 11 drehbar.
Die Flügel 14b bis 14e sind an Positionen des Nabenabschnitts 14a an im Wesentlichen gleichen Intervallen in der Drehrichtung angeordnet und stehen nach außen in der radialen Richtung von den vorstehend genannten Positionen vor. Die Flügel 14b bis 14d sind in den entsprechenden Kammern 50 untergebracht. Die radial nach außen weisende Fläche von jedem der Flügel 14b bis 14d hat eine bogenförmige vorstehende Gestalt im Schnitt entlang einer Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung des Gehäuses 11 ist, wie in 2 gezeigt ist, und die radial nach außen weisende Fläche ist in Gleitkontakt mit einer inneren Umfangswandfläche des rohrförmigen Abschnitts 12a.
Jeder der Flügel 14b bis 14d und das Gehäuse 11 definieren dazwischen eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer durch Unterteilen der entsprechenden Kammer 50 in Hälften in der Drehrichtung. Genauer gesagt ist eine Nachstellkammer 52 zwischen dem Gleitstück 12b und dem Flügel 14b definiert, ist eine Nachstellkammer 53 zwischen dem Gleitstück 12c und dem Flügel 14c definiert, ist eine Nachstellkammer 54 zwischen dem Gleitstück 12d und dem Flügel 14d definiert und ist eine Nachstellkammer 55 zwischen dem Gleitstück 12e und dem Flügel 14e definiert. Ebenso ist eine Vorstellkammer 56 zwischen dem Gleitstück 12e und dem Flügel 14b definiert, ist eine Vorstellkammer 57 zwischen dem Gleitstück 12b und dem Flügel 14c definiert, ist eine Vorstellkammer 58 zwischen dem Gleitstück 12c und dem-Flügel 14d definiert und ist eine Vorstellkammer 59 zwischen dem Gleitstück 12d und dem Flügel 14e definiert.
Bei der vorstehend genannten Antriebseinheit 10 wird dann, wenn Hydrauliköl zu jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 zugeführt wird, der Flügelrotor 14 mit Bezug auf das auf Gehäuse 11 in der Vorstellrichtung gedreht, und wird eine Phase der Nockenwelle 2 mit Bezug auf die Kurbelwelle oder eine Kraftmaschinenphase, die eine Ventilzeitabstimmung bestimmt, in die Vorstellrichtung verschoben. Dann wird jeder der Flügel 14b bis 14e in Kontakt mit dem entsprechenden benachbarten Gleitstück 12b bis 12e an der Vorstellseite des Flügels gebracht und wird dadurch die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 zu der Vollvorstellposition. Anders gesagt ist der Flügelrotor 14 vollständig vorgestellt relativ zu dem Gehäuse 11. Somit wird die Kraftmaschinenphase eine Vollvorstellphase.
Wenn dagegen bei der Antriebseinheit 10 das Hydrauliköl zu jeder der Nachstellkammer 52 bis 55 zugeführt wird, dreht sich der Flügelrotor 14 mit Bezug auf das Gehäuse 11 in einer Nachstellrichtung und wird die Kraftmaschinenphase in die Nachstellrichtung verschoben. Wenn der Flügel 14b in Kontakt mit dem Gleitstück 12e gebracht wird, der an einer Nachstellseite des Flügels 14b positioniert ist, wird die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 eine Vollnachstellposition. Anders gesagt ist der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 vollständig nachgestellt. Somit wird die Kraftmaschinenphase eine Vollnachstellphase.
Es ist anzumerken, dass die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11, wie in 1, 2 gezeigt ist, eine Zwischenposition ist, an der der Start der Brennkraftmaschine gestattet ist. Wenn ebenso die Rotationsposition des Flügelrotors 14 der vorstehend genannten Zwischenposition entspricht, wird die Kraftmaschinenphase eine Zwischenphase, die zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz ist. Die relative Rotationsposition zwischen den Rotoren 11, 14, die in den 1, 2 gezeigt ist, wird als „Startzwischenposition“ bezeichnet und die Kraftmaschinenphase, die durch die vorstehend genannte relative Rotationsposition verursacht wird, wird als „Startzwischenphase“ in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert. Die Kraftmaschinenphase im Fall des Starts der Brennkraftmaschine ist nicht auf die Startzwischenphase beschränkt und kann alternativ als vorstehend genannte Vollvorstellphase eingestellt werden. Somit ist die Kraftmaschinenphase im Fall des Starts auf eine der Startzwischenphase und der Vollvorstellphase unter Verwendung eines Sperrstifts 20 und dergleichen beschränkt.
Wie in den 1, 2 gezeigt ist, ist die Antriebseinheit 10 ferner mit dem Sperrstift 20, der als „Sperrelement“ dient, und mit einem Vorspannelement 22 versehen.
Der Sperrstift 20 besteht aus Metall und hat eine zylindrische Säulenform. Der Sperrstift 20 ist ständig in ein Aufnahmeloch 24 gesetzt. Das Aufnahmeloch 24 ist so konfiguriert, das es sich zu einer Endfläche des Flügels 14b in Richtung auf das Kettenrad 13 öffnet und einen Boden hat. In dem vorstehend genannten gesetzten Zustand ist der Sperrstift 20 linear und hin- und herbewegbar in einer Längsrichtung verschiebbar, die parallel zu einer Drehachse des Flügelrotors 14 ist.
Das Vorspannelement 22 besteht aus einer Kompressionsschraubenfeder und ist in dem Aufnahmeloch 24 zwischen dem Boden des Aufnahmelochs 24 und dem Sperrstift 20 vorgesehen. Das Vorspannelement 22 ist elastisch verformbar in Richtung auf eine komprimierte Seite und erzeugt eine Rückstellkraft, die den Sperrstift 20 in Richtung auf das Kettenrad 13 vorspannt.
Der Sperrstift 20 nimmt die Vorspannkraft auf, wie vorstehend angegeben ist, und ist in ein Passloch 26 setzbar, das an der Innenwandfläche des Kettenrads 13 definiert ist, wenn der Sperrstift 20 in Richtung auf das Kettenrad 13 verschoben wird, während der Sperrstift 20 in das Aufnahmeloch 24 bei der Startzwischenphase (Startzwischenposition) gesetzt ist. Wenn der Sperrstift 20 in das Passloch 26 gesetzt ist, sperrt somit der Sperrstift 20 den Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 und unterbindet dadurch die Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 relativ zueinander.
Das Passloch 26 steht in Verbindung mit der Nachstellkammer 52 durch einen Nachstellströmungskanal 28. Somit nimmt der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 gesetzt wird, einen Druck des Hydrauliköls auf, das zu dem Passloch 26 durch die Aufnahmekammer 52 und den Nachstellströmungskanal 28 zugeführt wird. Als Folge wird der Sperrstift 20 in Richtung auf das Vorspannelement 22 gepresst. Ebenso steht das Aufnahmeloch 24 in Verbindung mit der Vorstellkammer 56 durch einen Vorstellströmungskanal 29. Somit nimmt der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 gesetzt ist, den Druck eines Hydrauliköls auf, das zu dem Aufnahmeloch 24 durch die Vorstellkammer 56 und den Vorstellströmungskanal 29 zugeführt wird, und wird dadurch in Richtung auf das Vorspannelement 22 vorgespannt.
Wenn der Sperrstift 20, wie vorstehend angegeben ist, der in das Passloch 26 gesetzt ist, den Druck des Öls aufnimmt, das zu zumindest einem der Löcher 26, 24 zugeführt wird, wird der Sperrstift 20 so verschoben, dass der Sperrstift 20 sich von dem Passloch 26 lösen kann oder außer Eingriff von diesem gelangen kann. Wenn der Sperrstift 20 von dem Passloch 26 außer Eingriff gelangt, wird der gesperrte Zustand zum Unterbinden der Drehung des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 entsperrt und wird dadurch die relative Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 ermöglicht.
(Steuereinheit)
Bei der Steuereinheit 30, die in 1 gezeigt ist, ist ein Vorstellströmungskanal 60 so vorgesehen, dass er sich durch die Nockenwelle 2 und ein Drehzapfenlager (nicht gezeigt) erstreckt, das die Nockenwelle 2 lagert, und steht der Vorstellströmungskanal 60 in Verbindung mit den Vorstellkammern 56 bis 59. Ein Nachstellströmungskanal 62 ist ebenso derart vorgesehen, dass er sich durch die Nockenwelle 2 und das Drehzapfenlager erstreckt, und steht in Verbindung mit der Nachstellkammer 52 bis 55.
Ein Zufuhrströmungskanal 64 ist so vorgesehen, dass dieser in Verbindung mit einem Ausstoßanschluss einer Pumpe 4 steht, die als „Fluidzuführung“ dient, und ein Ablaufströmungskanal 66 ist so vorgesehen, dass Hydrauliköl zu einer Ölwanne 5 abläuft, die an einer Einlassanschlussseite der Pumpe 4 vorgesehen ist. Somit pumpt die Pumpe 4 das Hydrauliköl, das von der Ölwanne 5 abgepumpt wird, und führt dieses zu dem Zufuhrströmungskanal 64 zu. Die Pumpe 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine mechanische Pumpe, die durch die Kurbelwelle angetrieben wird, so dass die Pumpe synchron mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet. Anders gesagt wird die Zufuhr des Hydrauliköls von der Pumpe 4 durch Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet und wird die Zufuhr des Hydrauliköls während des Betriebs der Brennkraftmaschine fortgesetzt. Dann wird die Zufuhr des Hydrauliköls angehalten, wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird. Daher ist der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 beim Starten und Anhalten der Brennkraftmaschine zugeführt wird, niedriger als ein Druck des Hydrauliköls während des Betriebs der Brennkraftmaschine.
Ein Steuerventil 70 ist ein Schieberventil, das einen Schieber unter Verwendung einer elektromagnetischen Antriebskraft, die durch einen Solenoid 72 erzeugt wird, und einer Rückstellkraft betätigt, die durch eine Rückstellfeder 74 erzeugt wird. Das Steuerventil 70 weist einen Vorstellanschluss 80, einen Nachstellanschluss 82, einen Zufuhranschluss 84 und einen Ablaufanschluss 86 auf. Der Vorstellanschluss 80 steht in Verbindung mit dem Vorstellströmungskanal 60 und der Nachstellanschluss 82 steht in Verbindung mit dem Nachstellströmungskanal 62. Ebenso steht der Zufuhranschluss 84 in Verbindung mit dem Zufuhrströmungskanal 64 und wird diesem das Hydrauliköl von der Pumpe 4 zugeführt. Der Ablaufanschluss 86 steht in Verbindung mit dem Ablaufströmungskanal 66 zum Ablassen des Hydrauliköls. Das Steuerventil 70 arbeitet auf der Grundlage der Energiebeaufschlagung des Solenoids 72 und steuert einen Verbindungszustand von jedem des Zufuhranschlusses 84 und des Ablaufanschlusses 86 mit einem entsprechenden des Vorstellanschlusses 80 und des Nachstellanschlusses 82.
Ein Steuerschaltkreis 90 weist beispielsweise einen Mikrocomputer auf und ist elektrisch mit dem Solenoid 72 des Steuerventils 70 verbunden. Der Steuerschaltkreis 90 steuert die Energiebeaufschlagung des Solenoids 72 und steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine.
In der vorstehend genannten Steuereinheit 30 wird das Steuerventil 70 gemäß der Energiebeaufschlagung des Solenoids 72 betätigt, der durch den Steuerschaltkreis 90 gesteuert wird, und steuert demgemäß den Verbindungszustand der Anschlüsse 84, 86 mit den Anschlüssen 80, 82. Wenn insbesondere der Zufuhranschluss 84 mit dem Vorstellanschluss 80 verbunden ist und der Ablaufanschluss 86 mit dem Nachstellanschluss 82 verbunden ist, wird das Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, zu jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 durch die Strömungskanäle 64, 60 zugeführt. Ebenso wird das Hydrauliköl in jeder der Nachstellkammern 52 bis 55 zu der Ölwanne 5 durch die Strömungskanäle 62, 66 abgelassen. Wenn dagegen der Zufuhranschluss 84 mit dem Nachstellanschluss 82 verbunden wird und der Ablaufanschluss 86 mit dem Vorstellanschluss 80 verbunden wird, wird das Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, zu jeder der Nachstellkammern 52 bis 55 durch die Strömungskanäle 64, 62 zugeführt. Ebenso wird das Hydrauliköl in jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 zu der Ölwanne 5 durch die Strömungskanäle 60, 66 zugeführt.
Die Antriebseinheit 10 und die Steuereinheit 30 des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wurden vorstehend beschrieben. Eine charakteristische Konfiguration des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird nachstehend beschrieben.
(Charakteristische Konfiguration)
Wie in den 1, 3A bis 4C gezeigt ist, weist in dem -vorliegenden Ausführungsbeispiel die Antriebseinheit 10 einen Vorspannmechanismus 100 auf. Der Vorspannmechanismus 100 weist ein elastisches Element 110, eine Hülse 120, die als „Stützwellenabschnitt“ dient, und Kontaktabschnitte 142 auf, von denen jeder eine „Rückstellkraft“ in ein „Vorspanndrehmoment“ umwandelt. In der vorstehend genannten Konfiguration ist der Vorspannmechanismus 100 so konfiguriert, dass er die „Rückstellkraft“, die durch das elastische Element 110 erzeugt wird, auf das Gehäuse 11 als „Vorspanndrehmoment“ aufbringt, das das Gehäuse 11 vorspannt, so dass dieses sich relativ zu dem Flügelrotor 14 in der Vorstellrichtung dreht. Anders gesagt bringt der Vorspannmechanismus 100 das Vorspanndrehmoment, das aus der Rückstellkraft umgewandelt wird, auf das Gehäuse 11 auf, so dass das Gehäuse 11 relativ zu dem Flügelrotor 14 in der Vorstellrichtung gedreht wird.
Der rohrförmige Abschnitt 12a des Gehäuses 11 weist einen Öffnungsabschnitt 12f an dem Boden des rohrförmigen Abschnitts 12a auf und der Öffnungsabschnitt 12f ist nach außen vom Gehäuse 11 offen. Der rohrförmige Abschnitt 12a weist ein Stützloch 130 (erstes Stützloch) an seinem Boden auf und das erste Stützloch 130 öffnet sich zu einer Endfläche des Bodens des rohrförmigen Abschnitts 12a entgegengesetzt von dem Öffnungsabschnitt 12f. Das erste Stützloch 130 nimmt einen axialen Endabschnitt des elastischen Elements 110 darin auf, das eine Rückstellkraft erzeugt, und definiert einen Abschnitt einer Aufnahmekammer 124. Das erste Stützloch 130 weist einen Bodenabschnitt auf, der zwischen dem ersten Stützloch 130 und dem Öffnungsabschnitt 12f vorgesehen ist, und der Bodenabschnitt berührt den einen axialen Endabschnitt des elastischen Elements 110, so dass der Bodenabschnitt begrenzt, dass das elastische Element 110 sich in einer Längsrichtung verschiebt.
Die Hülse 120 besteht aus Metall und hat eine hohlzylindrische Gestalt. Die Hülse 120 ist koaxial mit dem rohrförmigen Abschnitt 12a des Gleitstückgehäuses 12 und dem Nabenabschnitt 14a des Flügelrotors 14 angepasst. Die Hülse 120 stützt das erste Stützloch 130 des rohrförmigen Abschnitts 12a und das zweite Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a von radial inneren Seiten beispielsweise des ersten und des zweiten Stützlochs 130, 140.
Die Hülse 120 und das erste Stützloch 130 sind relativ zueinander in der Längsrichtung verschiebbar und ein Sperrabschnitt 122 verursacht, dass die Hülse 120 und das erste Stützloch 130 sich einstückig miteinander in der Drehrichtung drehen. Anders gesagt begrenzt der Sperrabschnitt 122, dass die Hülse 120 und das erste Stützloch 130 sich unabhängig relativ zueinander drehen. Der Sperrabschnitt 122 weist ein paar Eingriffsvorsprünge 123 und ein paar Eingriffsvertiefungen 143 auf, und die Eingriffsvorsprünge 123 stehen von der Hülse 120 in entgegengesetzte radiale Richtungen vor, wie in 3 gezeigt ist. Ebenso ist jede der Eingriffsvertiefungen 143 ein Einschnitt, der im Eingriff mit dem entsprechenden Eingriffsvorsprung 123 ist.
Die Hülse 120 und das zweite Stützloch 140 sind relativ zueinander in der Längsrichtung verschiebbar und die Hülse 120 und das zweite Stützloch 140 sind relativ zueinander drehbar. Das zweite Stützloch 140 weist die Kontaktabschnitte 142 an einem Bodenabschnitt 141 auf und die Kontaktabschnitte 142 und der Bodenabschnitt 141 sind zwischen einem inneren Umfang des zweiten Stützlochs 140 und einem äußeren Umfang eines Fixierabschnitts 14f des Nabenabschnitts 14a vorgesehen.
Die Hülse 120 weist einen Bodenabschnitt 125 an einem Endabschnitt des hohlzylindrischen Körpers entgegengesetzt von dem Eingriffsvorsprung 123 auf und der Bodenabschnitt 125 berührt den anderen axialen Endabschnitt des elastischen Elements 110 und das elastische Element 110 ist zwischen dem Bodenabschnitt des ersten Stützlochs 130 und dem Bodenabschnitt 125 in der Längsrichtung zwischengesetzt, so dass die Rückstellkraft des elastischen Elements 110 erzeugt wird.
Ebenso weist der Bodenabschnitt 125 ein Einsteckloch 126 auf, das sich so öffnet, dass es darin den Fixierabschnitt 14f aufnimmt, der koaxial zu dem zweiten Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a angeordnet ist.
Ebenso weist der Bodenabschnitt 125 ferner Vorsprungabschnitte 121 an einer Seite des Bodenabschnitts 125 entgegengesetzt zu der Aufnahmekammer 124 auf und berühren die Vorsprungabschnitte 123 der entsprechenden Kontaktabschnitte 142. Jeder der Vorsprungabschnitte 121 weist ein Rollenelement 121a auf und der Vorsprungabschnitt 121 berührt den Kontaktabschnitt 142 gleitfähig durch das Rollenelement 121a.
Wie in 2 gezeigt ist, hat jeder der Kontaktabschnitte 142 eine bogenförmige Gestalt, die sich in einer Umfangsrichtung des Bodenabschnitts 141 mit einer kreisförmigen Ringgestalt erstreckt, und die Kontaktabschnitte 142 sind an Positionen entsprechend den zwei Vorsprungabschnitten 121 der Hülse 120 gelegen. Jeder Kontaktabschnitt 142 weist Neigungsabschnitte 142a, 142b mit unterschiedlichen geneigten Flächengestalten bezogen aufeinander auf und die Neigungsabschnitte 142a, 142b sind entsprechend zumindest innerhalb eines Phaseneinstellbereichs der Kraftmaschinenphase angeordnet, wie in 4A gezeigt ist. Im vorstehend angegebenen entspricht der Phaseneinstellbereich einem Winkelbereich zwischen einer Vollvorstellphase Pa bis zu einer Vollnachstellphase Pr.
Der Neigungsabschnitt des Kontaktabschnitts 142 hat geneigte Flächen, die relativ zu dem Bodenabschnitt 141 um vorbestimmte Neigungswinkel θ θ1, θ2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel) geneigt sind, wie in den 4A, 5 gezeigt ist, und eine der geneigten Flächen ist so konfiguriert, dass sie derart abgewinkelt ist, dass die Rückstellkraft des elastischen Elements 110 als Funktion der Phasenposition, demgemäß auf der Grundlage einer Änderung der Phase von der Vollvorstellphase Pa zu der Vollnachstellphase Pr vergrößert wird. Anders gesagt ist die geneigte Fläche so ausgebildet, dass sie sich von einer Ebene des Bodenabschnitts 141 in Richtung auf die Vollnachstellphase Pr entfernt.
Der geneigte Abschnitt des Kontaktabschnitts 142 verursacht, dass die Rückstellkraft des elastischen Elements 110 als Vorspanndrehmoment (Unterstützungsdrehmoment) wirkt, dass die Kraftmaschinenphase im Voraus zu der Vollvorstellphase während des Anhaltens der Kraftmaschine vorstellt, um den Start im nächsten Betrieb der Kraftmaschine vorzubereiten. Im vorstehend Angegebenen entspricht die Kraftmaschinenphase der Phase des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11.
Wie in 1 gezeigt ist, besteht das elastische Element 110 aus einer Kompressionsfeder und ist eine Kompressionslast in der Längsrichtung der Kompressionsfeder vorgesehen. Als Folge wird die Größe der Last oder die Größe der Rückstellkraft gemäß einem Verformungsbetrag der Feder definiert, die in der Längsrichtung komprimiert wird. Somit wird der Verformungsbetrag des elastischen Elements 110 auf der Grundlage eines Hubbetrags des Kontaktabschnitts 142 bestimmt, der sich entsprechend den Neigungsabschnitten 142a, 142b ändert (siehe 4A). In 4A entspricht der Hubbetrag einer Abmessung, die zwischen einer verlängerten Ebene des Bodenabschnitts 141 und beispielsweise den Neigungsabschnitten 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 gemessen wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine eingestellte Last des elastischen Elements 110 auf der Grundlage des Profils (der Querschnittsgestalt) des Kontaktabschnitts 142 vorgesehen, der die „Rückstellkraft“ in das „Vorspanndrehmoment“ umwandelt. Im Allgemeinen spannt das variable Drehmoment (die Drehmomentumkehr) der Nockenwelle 2 den Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 abwechselnd in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung vor. Ein „eingestelltes Vorspanndrehmoment“, das der „eingestellten Last“ entspricht, wird auf eine Größe eingestellt, so dass das eingestellte Vorspanndrehmoment größer als das durchschnittliche Drehmoment des variablen Drehmoments ist.
Wie vorstehend angegeben ist, wurde die grundlegende Konfiguration zum Umwandeln der „Rückstellkraft“ in das „Vorspanndrehmoment“ unter Verwendung des elastischen Elements 110 und des Kontaktabschnitts 142 des Vorspannmechanismus 100 beschrieben. Der Begrenzungsaufbau, der die Kraftmaschinenphase innerhalb einer „Zwischenphase“ Pm begrenzt, wird unter Bezugnahme auf die vorstehend genannte grundlegende Konfiguration beschrieben. Der Begrenzungsaufbau unterscheidet sich von den Bauteilen (Sperrstift 20, Vorspannelement 22 und Strömungskanalstruktur des Vorstell- und Nachstellströmungskanals 28, 29) des „Sperrelements“, der die Kraftmaschinenphase auf die „Startzwischenphase“ oder die „Vollvorstellphase“ begrenzt.
(Zwischenphasenbegrenzungsaufbau)
Wie in einem Beispiel in 4 gezeigt ist, wird die Kraftmaschinenphase auf eine Vollvorstellphase Pa durch den Sperrstift 20 und das Passloch 26 beim Starten der Kraftmaschine begrenzt. Zusätzlich zu der vorstehend genannten begrenzten Kraftmaschinenphase (Vollvorstellphase Pa), die durch den Sperrstift 20 und das Passloch 26 erzielt wird, ist ferner die Zwischenphase Pm, die durch die Gestalt der geneigten Abschnitte 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 bestimmt wird, vorgesehen.
Wie in 4A gezeigt ist, hat der Kontaktabschnitt 142 die Neigungsabschnitte 142a, 142b und hat ein Profil (eine Querschnittsgestalt), das den Neigungsabschnitt 142a und den Neigungsabschnitt 142b aufweist, die relativ zueinander abgewinkelt sind. Genauer gesagt ist der Neigungsabschnitt 142a relativ zu einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist, um einen Neigungswinkel θ1 abgewinkelt und ist der Neigungsabschnitt 142b relativ zu der vorstehend genannten Ebene um einen Neigungswinkel 92 abgewinkelt, wie in 4A gezeigt ist. Die Neigungsabschnitte 142a, 142b sind miteinander an einer Position verbunden, die der Zwischenphase Pm entspricht. Es ist anzumerken, dass zum Vereinfachen der Beschreibung die Größe der Neigungswinkel θ1, θ2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Allgemeinen einander gleich sind (91=92), obwohl die Neigungswinkel θ1, θ2 in entgegengesetzte Neigungsrichtungen zueinander gemessen werden.
In der vorstehend genannten grundlegenden Konfiguration erzielt der Neigungsabschnitt 142a, der um den Neigungswinkel θ1 abgewinkelt ist, eine Hauptneigungsflächencharakteristik des Kontaktabschnitts 142.
In dem vorstehend genannten Kontaktabschnitt 142 wird, da der Neigungsabschnitt 142a, der um den Neigungswinkel θ2 abgewinkelt ist, der in der Richtung gemessen wird, die entgegengesetzt zu der Neigungsrichtung des Neigungswinkels θ1 ist, vorgesehen ist, verursacht, dass das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 in 3 zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und dem Neigungsabschnitt 142a positioniert wird. Anders gesagt wird verursacht, dass das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 an einer Position angeordnet wird, an der der Neigungsabschnitt 142a und der Neigungsabschnitt 142a miteinander verbunden sind. Ein neutraler Bereich 151, der als Aufnahmeabschnitt 150 dient, erstreckt sich an der Verbindung zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und dem Neigungsabschnitt 142b oder ist an dieser ausgebildet.
Eine Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung, die als „erste Vorspannkraft“ dient, wird erzeugt, wenn das Rollenelement 121a den Kontaktabschnitt 142 berührt. Die Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung wird in einer Richtung aufgebracht, die im Allgemeinen zu einer Richtung ist, in die Rückstellkraft F wirkt (die Längsrichtung des Vorspannelements 110), wenn das Rollenelement 121a sich in den neutralen Bereich 151 befindet, wie in 4A gezeigt ist. Die Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung wird ebenso an dem anderen geneigten Flächenbereich des Kontaktabschnitts 142 ausgebildet, der ein anderer Bereich als der neutrale Bereich 151 in 4A ist. Jedoch ist die Richtung der Vorspannkraft Fn in der normalen Richtung unterschiedlich von der Richtung der Rückstellkraft F und erzeugt dadurch die Differenz zwischen den Richtungen der Kräfte eine Rotationskomponentenkraft F_T, die als „zweite Vorspannkraft“ dient.
Die charakteristische Konfiguration des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wurde beschrieben. Das variable Drehmoment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht wird, wird nachstehend beschrieben.
(Variables Drehmoment)
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird ein variables Drehmoment auf die Nockenwelle 1 und den Flügelrotor 14 gemäß einer Federreaktionskraft und einer Antriebsreaktionskraft aufgebracht. Die Federreaktionskraft wird durch eine Ventilfeder des Auslassventils verursacht, das durch die Nockenwelle 1 geöffnet und geschlossen wird, und die Antriebsreaktionskraft wird durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe verursacht, die durch die Nockenwelle 2 angetrieben wird. Wie in 6 dargestellt ist, verändert sich das variable Drehmoment periodisch zwischen einem positiven Drehmoment und einem negativen Drehmoment. Das positive Drehmoment wird in einer Richtung zum Nachstellen der Kraftmaschinenphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle aufgebracht und das negative Drehmoment wird in einer Richtung zum Vorstellen der Kraftmaschinenphase aufgebracht. Ebenso wird insbesondere Reibung zwischen der Nockenwelle 2 und dem Drehzapfenlager (nicht gezeigt) erzeugt, das die Nockenwelle 2 lagert. Als Folge hat das variable Drehmoment des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Charakteristik, bei der ein Spitzendrehmoment Tc+ des positiven Drehmoments größer hinsichtlich des absoluten Werts als ein Spitzendrehmoment Tc- des negativen Drehmoments ist. Dadurch wird ein Durchschnittsdrehmoment Tca des variablen Drehmoments oder ein „variables Durchschnittsdrehmoment“ Tca in die Richtung des positiven Drehmoments in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel getrieben oder gerichtet. Anders gesagt wird das variable Durchschnittsdrehmoment Tca in die positive Richtung getrieben (eine Nachstellrichtung), die im Gegensatz zu einer Richtung ist, in die das Vorspanndrehmoment Ts, das durch den Vorspannmechanismus 100 und die Hauptneigungsflächencharakteristik des Kontaktabschnitts 142 erhalten wird, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt. Das variable Durchschnittsdrehmoment Tca wird entsprechend der Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vergrößert.
Das variable Drehmoment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht wird, wurde beschrieben. Der charakteristische Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird beschrieben.
(Charakteristischer Betrieb)
Der charakteristische Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird unter Bezugnahme auf die 2, 4A bis 5 beschrieben. Es ist anzumerken, dass zum Vereinfachen der Erklärung die 4A bis 5 den Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 zeigen, der einstückig mit dem Gehäuse 11 drehbar ist, und die anderen Bauteile außer dem Vorsprungabschnitt 121 in den 4A bis 5 weggelassen sind. Ebenso ist der Neigungswinkel θ der geneigten Fläche des Kontaktabschnitts 142 in 5 schematisch vergrößert im Vergleich mit demjenigen, der in 4A gezeigt ist, um die Erklärung davon zu vereinfachen.
Bei dem vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 berührt der Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 ständig den Kontaktabschnitt 142. Da das elastische Element 110 die Neigungsabschnitte 142a, 142b (das Profil) des Kontaktabschnitts 142 und den neutralen Bereich 151 durch den Vorsprungabschnitt 121 presst, wie in 4A gezeigt ist, hat die Rückstellkraft F, die durch das elastische Element 110 erzeugt wird, eine Lastcharakteristik, die in 4B gezeigt ist.
(Betrieb des Vorspannmechanismus und des Kontaktabschnitts der grundlegenden Konfiguration)
An den Neigungsabschnitten (dem Profil) 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 erzeugt die Rückstellkraft F eine Vorspannkraft (eine Vorspannkraft in die Normalenrichtung) Fn und eine Komponentenkraft (Rotationskomponentenkraft) F_T. Die Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung wird in die Richtung aufgebracht, die normal zu der Kontaktfläche des Kontaktabschnitts 142 ist, und die Rotationskomponentenkraft F_T bildet ein Paar mit der Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung und wird in die Drehrichtung aufgebracht. Die Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung wird als Gleichung von F × cosθ ausgedrückt und hängt von dem Neigungswinkel θ des Kontaktabschnitts 142 ab, und die Rotationskomponentenkraft F_T wird als Gleichung F_T = Fr × cosθ = F × sinθ × cosθ ausgedrückt, wobei eine weitere Komponentenkraft der Rückstellkraft F, die mit der Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung gepaart ist, als Komponentenkraft Fr definiert wird, die in der Richtung der geneigten Fläche aufgebracht wird. Es ist anzumerken, dass der Neigungswinkel θ die Charakteristik oder das Profil von jedem der Neigungsabschnitte 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 bestimmt.
Das Vorspanndrehmoment Tu ist als Gleichung Tu = F_T × r definiert, wobei ein Achsenabstand gemessen zwischen der Rotationszentralachse der beiden Rotoren 11, 14 und einer Achse des Vorspannabschnitts 121 als r definiert ist, wie in 2 gezeigt ist. Beispielsweise ist die Vorstellneigungsfläche an dem Neigungsabschnitt 142a ausgebildet. Die Vorstellneigungsfläche ist so konfiguriert, dass sich das Vorspanndrehmoment Tu vergrößert, so dass die Kraftmaschinenphase in die Vorstellrichtung verschoben wird. Ebenso ist die Nachstellneigungsfläche an dem Neigungsabschnitt 142b ausgebildet. Die Nachstellneigungsfläche ist so konfiguriert, dass sich das Vorspanndrehmoment Tu vergrößert, so dass die Phase in die Nachstellrichtung verschoben wird.
Das Vorspanndrehmoment Tu wird auf der Grundlage der Rückstellkraft F des elastischen Elements 110, des Profils des Kontaktabschnitts 142 und des Achsenabstands r bestimmt. Ebenso wird eine Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase auf der Grundlage des Neigungswinkels θ des Kontaktabschnitts 142 und einer Federkonstanten des elastischen Elements 110 bestimmt. Bei dem vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 ist es möglich, die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase relativ betrachtet niedriger als eine geringe Änderungsrate zu halten, wie in 4C gezeigt ist. Als Folge wird in einer normalen Steuerung, bei der verursacht wird, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt, die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase eingestellt.
Die Einstellung der Kraftmaschinenphase des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen dem variablen Drehmoment, das auf die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, dem Rotationsdrehmoment und einem Vorspanndrehmoment vorgenommen. Das Rotationsdrehmoment wird durch die Vorstellzufuhr (Vorstellzufuhrbetrieb) erzeugt, die einer Zufuhr von Öl zu den Vorstellkammern 56 bis 59 entspricht, und die Nachstellzufuhr (Nachstellzufuhrbetrieb), die der Zufuhr von Öl zu den Nachstellkammern 52 bis 55 entspricht. Das Vorspanndrehmoment wird durch den Vorspannmechanismus 100 und den Kontaktabschnitt 142 erzeugt. In einem Einstellverfahren zum Einstellen der Kraftmaschinenphase durch Einstellen des vorstehend genannten definierten Rotationsdrehmoments wird die Steuerung der vorstehend genannten Vorstellzufuhr und der vorstehend genannten Nachstellzufuhr so durchgeführt, dass das Vorspanndrehmoment Tu mit einer Größe eingestellt wird, die das variable Durchschnittsdrehmoment übersteigt. Ebenso wird die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase beispielsweise im Wesentlichen klein, ausgeführt.
Ein Verformungsbetrag (ein Kontraktionsbetrag) einer herkömmlichen Torsionsfeder (einer Unterstützungsfeder) ist direkt durch einen Änderungsbetrag der Kraftmaschinenphase oder die relative Phase zwischen den beiden Rotoren definiert. Im vorstehend Angegebenen ist der Verformungsbetrag mit der Rückstellkraft der Unterstützungsfeder verknüpft. Jedoch ist gemäß dem elastischen Element 110 des Vorspannelements 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Verformungsbetrag (ein Kontraktionsbetrag) des elastischen Elements 110 nicht direkt durch einen Änderungsbetrag der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 definiert. Als Folge kann ungeachtet der Größe der Änderung der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 der Verformungsbetrag des elastischen Elements 110 für die vorstehend genannte relative Phase (die Kraftmaschinenphase) kleiner gemacht werden. Daher wird die Haltbarkeit des elastischen Elements 110 des Vorspannmechanismus 100 effektiv verbessert. Somit ermöglicht das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 mit dem vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 die genaue Einstellung der Kraftmaschinenphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle auf die Sollphase und ermöglicht ebenso eine hohe Haltbarkeit.
Ebenso wird in einem Fall, dass der Vorsprungabschnitt 121 sich entlang der geneigten Fläche des Kontaktabschnitts 142 verschiebt, eine Reibungskraft Fms, die auf den Vorsprungabschnitt 121 aufgebracht wird, als Gleichung Fms = µ × Fn = µ × F × cosθ definiert, wobei der Reibungskoeffizient, der durch einen Kontaktzustand zwischen dem Kontaktabschnitt 142 und dem Vorsprungabschnitt 121 bestimmt wird, als µ definiert ist. Wenn die Kraft Fr in der Richtung der geneigten Fläche die Reibungskraft Fms überstiegt, wird der Vorsprungsabschnitt 121 entlang der geneigten Fläche des Kontaktabschnitts 142 verschoben.
Da der Vorsprungabschnitt 121 das Rollenelement 121a an einem Ende von diesem aufweist und das Rollenelement 121a an dem Kontaktabschnitt 142 rollt, wie vorstehend angegeben ist, kann der Reibungskoeffizient in einen Zustand im Wesentlichen klein ausgeführt werden, dass der Kontaktabschnitt 142 den Vorsprungabschnitt 121 berührt, und ist dadurch der Vorsprungabschnitt 121 entlang der geneigten Fläche des Kontaktabschnitts 142 problemlos bewegbar. Als Folge wird beschränkt, dass die Rückstellkraft F, die das Vorspanndrehmoment Tu ausbildet, verschwendet oder durch die Reibungskraft verringert wird.
(Betrieb des Zwischenphasenbegrenzungsaufbaus)
Das Folgende tritt in dem neutralen Bereich 151 des Kontaktabschnitts 142 auf. Weil der neutrale Bereich 151, der als „Aufnahmeabschnitt“ dient, an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und dem Neigungsabschnitt 142b vorhanden ist, berührt das Rollenelement 121a den Verbindungsabschnitt direkt. Ebenso kann als Folge das Rollenelement 121a die Abschnitte von den beiden Neigungsabschnitten 142a, 142b berühren, die benachbart zu dem Verbindungsabschnitt sind. In einem Fall, dass das Rollenelement 121a den Verbindungsabschnitt direkt berührt, wird die Richtung der Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung gleich der Richtung der Rückstellkraft F. Dagegen sind in einem Fall, dass das Rollenelement 121a die benachbarten Abschnitte von den beiden Neigungsabschnitten 142a, 142b berührt, die benachbart an dem Verbindungsabschnitt sind, die Rotationskomponentenkräfte F_T, die durch die Abschnitte der Neigungsabschnitte 142a, 142b erzeugt werden, im Wesentlichen klein oder heben einander auf, da die Neigungsabschnitte 142a, 142b um den Neigungswinkel 91 bzw. den Neigungswinkel θ2 in entgegengesetzte Neigungsrichtungen abgewinkelt sind. Als Folge wird die Größe der sich ergebenden Kraft der erzeugten Vorspannkräfte Fn in der Normalenrichtung im Wesentlichen gleich einer Größe der Rückstellkraft F. Ebenso ist eine Richtung, in die die sich ergebende Kraft wirkt, im Allgemeinen gleich zu einer Richtung der Rückstellkraft F.
In dem neutralen Bereich 151 ist die Richtung der Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung, die erzeugt wird, wenn das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 den neutralen Bereich 151 berührt, im Wesentlichen gleich der Richtung der Rückstellkraft F und wird die Rotationskomponentenkraft F_T Null oder im Wesentlichen klein.
Dagegen kann das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 den Kontaktabschnitt 142 in einem Bereich berühren, der von dem neutralen Bereich 151 unterschiedlich ist. Anders gesagt kann das Rollenelement 121a auch nur einen der Neigungsabschnitte 142a, 142b berühren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bereich, der von dem neutralen Bereich 151 unterschiedlich ist, als benachbarter Bereich bezeichnet, der an den beiden benachbarten Seiten des neutralen Bereichs 151 gelegen ist. Wenn das Rollenelement 121a den benachbarten Bereich berührt, wird die Rotationskomponentenkraft F_T mit einer Größe erzeugt, die gemäß dem Neigungswinkel θ1 oder den Neigungswinkel θ2 der Neigungsabschnitte 142a, 142b bestimmt wird.
Als Folge, wie in 4C gezeigt ist, basiert das Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt wird, wenn das Rollenelement 121a den Kontaktabschnitt 142 in den neutralen Bereich 151 berührt, auf den im Wesentlichen kleinen Rotationsdrehmoment oder ist im Wesentlichen Null. Ebenso wird ein Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt wird, wenn das Rollenelement 121a von dem neutralen Bereich 151 zu dem benachbarten Bereich verschoben wird, ein im Wesentlichen großes Vorspanndrehmoment Tu auf der Grundlage der Rotationskomponentenkraft F_T schlagartig erzeugt.
Es wird angenommen, dass ein Zwischenphasenbegrenzungsbereich dem neutralen Bereich 151 entspricht. Auch in einem Fall, dass der Druck des Öls, das bei der Ausführung eines Vorstellzufuhrbetriebs und des Nachstellzufuhrbetriebs zugeführt wird, relativ niedrig während der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung ist, wird die Kraftmaschinenphase zuverlässig in dem neutralen Bereich 151 aufgrund der Charakteristik des Vorspanndrehmoments Tu gehalten, das in dem neutralen Bereich 151 und dem benachbarten Bereich erzeugt wird. Im vorstehend Angegebenen wird der Vorstellzufuhrbetrieb zum Zuführen von Öl zu der Vorstellkammer 56 bis 59 ausgeführt und wird der Nachstellzufuhrbetrieb zum Zuführen von Öl zu der Nachstellkammer 52 bis 55 ausgeführt.
Ebenso kann es unmöglich sein, die Kraftmaschinenphase in dem neutralen Bereich 151 in einem gewissen Fall zu halten, da das Vorspanndrehmoment Tu, das in dem benachbarten Bereich erzeugt wird, unzureichend ist. In dem vorstehend genannten Fall kann die Phase in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung verschoben werden. Jedoch kann das Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in dem benachbarten Bereich des neutralen Bereichs 151 positioniert ist, die „Schwankung der Nockenphase“ oder die Schwankung der Rotationsposition des Vorsprungabschnitts 121 wirksam begrenzen. Dadurch ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 121 innerhalb eines zulässigen Bereichs um den neutralen Bereich 151 einfach zu halten, so dass die Größe der Schwankung des Vorsprungabschnitts 121 für einen gewöhnlichen Kraftmaschinenbetrieb vernachlässigbar ist. Wenn der Vorsprungabschnitt 121 in dem zulässigen Bereich positioniert ist, wie vorstehend angegeben ist, beeinflusst die Größe der Schwankung den Betrieb der Kraftmaschine nicht.
(Beim Anhalten und Starten der Kraftmaschine)
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine vor dem Anhalten der Kraftmaschine, indem die Drehzahl der Brennkraftmaschine gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl Ni gemacht wird, wird der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Schwellwertdruck P. Wenn dagegen die Brennkraftmaschine als Reaktion auf einen Stoppbefehl angehalten wird, wie z. B. durch Ausschalten des Zündschalters, wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf unterhalb der Leerlaufdrehzahl Ni verringert und wird dadurch der Druck des Öls, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, die durch die, Kugelwelle angetrieben wird, auch unterhalb des Schwellwertdrucks P verringert. Als Folge ist in der Antriebseinheit 10 das Vorspanndrehmoment Tu, das durch die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, die den Flügelrotor 14 vorspannt, dominanter oder größer als eine Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht wird, die durch den Druck des Öls verursacht wird, der zu den Vorstellkammern 56 bis 59 oder der Nachstellkammer 52 bis 55 zugeführt wird. Als Folge wird verursacht, dass der Flügelrotor 14, der durch den Vorspannmechanismus 100 vorgespannt wird, sich in die Vorstellrichtung über die Vollnachstellposition relativ zu der Hülse 120 dreht, die sich einstückig mit dem Gehäuse 11 dreht.
Da das Vorspanndrehmoment Tu, dass durch die Charakteristik des Hauptneigungsabschnitts 142a des Vorspannmechanismus 100 erzeugt wird, das Drehmoment unterstützt, das den Flügelrotor 14 so vorspannt, das dieser sich relativ in die Vorstellrichtung dreht, ist es möglich, den Flügelrotor 14 relativ auf eine gewisse Kraftmaschinenposition zu drehen, an der der Sperrstift 20 des „Sperrelements“ in das Passloch 26 gesetzt wird. Anders gesagt ist es möglich, den Flügelrotor 14 auf die Startzwischenphase oder die Vollvorstellphase zu drehen, die durch das Passen des Sperrstifts 20 und des Passloch 26 definiert ist. Es ist anzumerken, dass in dem vorstehend genannten Fall der Sperrstift 20 in Richtung auf das Kettenrad 13 als Reaktion auf die Verringerung des Drucks des Öls, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, auf unterhalb des Schwellwertdrucks P verschiebbar ist. Somit wird der Flügelrotor 14, der auf der Startzwischenphase oder auf der Vollvorstellphase gehalten wird, einfach mit dem Gehäuse 11 durch das Passen des Sperrstifts 20 in das Passloch 26 gesperrt. Als Folge ist es nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine möglich, die Kraftmaschinenphase auf der Startzwischenphase oder auf der Vollvorstellphase zu halten, so dass die Kraftmaschinenphase für das nächste Starten der Brennkraftmaschine schon positioniert ist.
Nach dem vorstehend Angegebenen bleibt beim Starten der Brennkraftmaschine als Reaktion auf einen Startbefehl, wie z. B. das Einschalten des Zündschalters, der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, unterhalb des Schwellwertdrucks P, bis die Brennkraftmaschine ohne die Unterstützung des Starters drehen kann (oder bis die Kraftmaschine vollständig in Betrieb ist). Somit wird aufgrund den Prinzipien die ähnlich denjenigen des vorstehend genannten Falls für das Anhalten der Kraftmaschine sind, die relative Drehposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 gehalten und auf der Startzwischenphase oder auf der Vollvorstellphase gesperrt. Auch wenn die Nockenwelle 2 das variable Drehmoment aufnimmt, kann als Folge die Kraftmaschinenphase auf der Startzwischenphase oder auf der Vollvorstellphase gehalten werden.
Ebenso kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zwischenphasenbegrenzungsaufbau durch den Vorspannmechanismus 100 die Kraftmaschinenphase auf die Zwischenphase Pm, die dem neutralen Bereich 151 entspricht, auch unter den folgenden Betriebsbedingungen für die Kraftmaschine begrenzen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zwischenphase Pm unterschiedlich von der Startzwischenphase (oder der Vollvorstellphase). Anders gesagt umfassen die Betriebsbedingungen einen Fall, bei dem der Druck des Öls, das in dem Vorstell- und Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, relativ betrachtet niedriger als ein Druck des Öls in der herkömmlichen Technologie beim Starten der Kraftmaschine ist, nachdem das Sperrelement gelöst wurde. Ebenso umfassen die Betriebsbedingungen einen weiteren Fall, bei dem die Kraftmaschinenphase auf den Zwischenphasenbereich durch Steuern des Vorstell- und Nachstellzufuhrbetriebs begrenzt wird, wenn der Vorstell- und Nachstellzufuhrbetrieb angehalten wird.
(Während des Betriebs)
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine wird der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, über den Schwellwertdruck P gehalten. Aufgrund des vorstehend angegebenen Sachverhalts ist in der Antriebseinheit 10 die Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht wird, die durch den Druck des Öls verursacht wird, der zu den Vorstellkammern 56 bis 59 oder, den Nachstellkammern 52 bis 55 zugeführt wird, dominanter als das Vorspanndrehmoment Tu, das durch die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, die den Flügelrotor 14 vorspannt. Dem gemäß steuert der Steuerschaltkreis 90 das Steuerventil 70, um Hydrauliköl zumindest zu einer der Vorstellkammern 56 bis 59 und der Nachstellkammer 52 bis 55 zuzuführen, so dass der Sperrstift 20 in Richtung auf das Vorspannelement 22 verschoben wird, und wird dadurch der Sperrzustand des Flügelrotors 14 mit dem Gehäuse 11 entsperrt.
In einem Fall, dass der Steuerschaltkreis 90 das Steuerventil 70 steuert, um Hydrauliköl zu den Vorstellkammern 56 bis 59 nach dem Entsperren des Flügelrotors 14 zuzuführen, wird der Flügelrotor 14 relativ zu der Hülse 120 oder dem Gehäuse 11 in die Vorstellrichtung gedreht. Ebenso wird in einem weiteren Fall, in dem der Steuerschaltkreis 90 das Steuerventil 70 zum Zuführen von Hydrauliköl zu der Nachstellkammer 52 bis 55 nach dem Entsperren des Flügelrotors 14 steuert, der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 in die Nachstellrichtung gedreht.
In dem vorstehend genannten Fall wird die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu relativ zu der Kraftmaschinenphase, das durch den Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, im Wesentlichen gering gehalten. Somit ist in einem Fall, dass das Rotationsdrehmoment, das variable Durchschnittsdrehmoment und das Vorspanndrehmoment im Gleichgewicht miteinander durch Steuern des Vorstellzufuhrbetriebs und des Nachstellzufuhrbetriebs sind, die Steuereinheit 30 in die Lage versetzt, den Vorstellzufuhrbetrieb und den Nachstellzufuhrbetrieb einfach zu steuern. Als Folge wird die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase eingestellt.
Ebenso ist es in dem vorstehend angegebenen Betriebszustand möglich, den Druck des Öls, das in dem Vorstellzufuhrbetrieb und dem Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, zu erhöhen, wobei das Rotationsdrehmoment, dass durch den Vorstellzufuhrbetrieb und den Nachstellzufuhrbetrieb erzeugt wird, erhöht wird, und wird dadurch der Einfluss des Vorspanndrehmoments Tu, das durch den Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, relativ zu dem Rotationsdrehmoment im Wesentlichen vernachlässigbar.
Anders gesagt ist es möglich, die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase auf einen im Wesentlichen kleinen Wert zu unterdrücken, wenn die Kraftmaschinenphase innerhalb des Kraftmaschinenphaseneinstellbereichs liegt, der ein anderer als die Zwischenphase Pm ist. Als Folge wird in einem Fall, dass der Vorstellzufuhrbetrieb und der Nachstellzufuhrbetrieb ausgeführt werden, um ein Rotationsdrehmoment zu erzeugen, so dass das erzeugte Rotationsdrehmoment, das variable Durchschnittsdrehmoment, das Vorspanndrehmoment in der Steuerung der Kraftmaschinenphase im Gleichgewicht stehen, die Steuerung des Vorstellzufuhrbetriebs und des Nachstellzufuhrbetriebs durch die Steuereinheit 30 vereinfacht und wird dadurch die Kraftmaschinenphase auf die Sollphase genau eingestellt.
Das Vorspanndrehmoment wird in einem Fall erzeugt, dass die Kraftmaschinenphase von der Zwischenphase Pm in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung verschoben wird. Jedoch ist das Vorspanndrehmoment Tu im Wesentlichen klein oder Null, wenn die Kraftmaschinenphase sich auf der Zwischenphase Pm befindet. Als Folge wird, wenn die Kraftmaschinenphase einmal auf die Startzwischenphase Pm durch die Steuerung des Vorstellzufuhrbetriebs und des Nachstellzufuhrbetriebs durch die Steuereinheit 30 verschoben ist, die Kraftmaschinenphase effektiv auf die Startzwischenphase Pm begrenzt (oder auf dieser gehalten) ungeachtet des Einflusses des variablen Drehmoments.
Wie vorstehend angegeben ist, ist es möglich, die Kraftmaschinenphase effektiv auf dem Bereich der Zwischenphase Pm während der Ausführung der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu halten, und ist es ebenso möglich, die relative Drehung der Rotoren 11, 14 rasch auszuführen, wenn der Betriebszustand von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu der normalen Steuerung verschoben wird, bei der verursacht wird, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt.
Ebenso weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Konfiguration, die die Kraftmaschinenphase in dem Bereich der Zwischenphase Pm hält, den Vorspannmechanismus 100 und den neutralen Bereich 151 auf. Der Vorspannmechanismus 100 weist den Vorsprungabschnitt 121 und das elastische Element 110 auf. Genauer gesagt ist der vorstehend genannte Vorsprungabschnitt 121 synchron mit dem Rotor 11 drehbar, der einer der Rotoren 11, 14 ist, und ist relativ zu dem anderen Rotor 14 drehbar. Der neutrale Bereich 151 dient als „Aufnahmeabschnitt“ an dem Kontaktabschnitt 142 des anderen Rotors 14, den der Vorsprungabschnitt 121 berührt. Als Folge wird die Konfiguration, die die Kraftmaschinenphase in dem Bereich der Zwischenphase Pm hält, wesentlich vereinfacht.
Bei dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels stellt die vereinfachte Konfiguration zuverlässig die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine sicher und erzielt ebenso eine Ventilzeitabstimmung, die für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine geeignet ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Vorspannmechanismus 100 das elastische Element 110, das die „Rückstellkraft“ erzeugt, die Hülse 120, die als „Stützwellenabschnitt“ dient, und den Kontaktabschnitt 142 auf, der die „Rückstellkraft“ in das „Vorspanndrehmoment“ umwandelt. Bei den beiden Rotoren 11, 14 stützt die Hülse 120 das erste Aufnahmeloch 130 des rohrförmigen Abschnitts 12a und das zweite Aufnahmeloch 140 des Nabenabschnitts 14a von den radial inneren Seiten des ersten und des zweiten Aufnahmelochs 130, 140 als Beispiel. In dem Gehäuse 11 ist die Hülse 120 so konfiguriert, dass sie relativ zu dem rohrförmigen Abschnitt 12a des Gleitstückgehäuses 12 unbeweglich ist, und ist das elastische Element 110 zwischen das Gleitstückgehäuse 12 und die Hülse 120 zwischengesetzt. In der vorstehend genannten Konfiguration wird das elastische Element 110 in der Längsrichtung komprimiert und erzeugt die Rückstellkraft F. Ebenso ist der Flügelrotor 14 so konfiguriert, dass die Hülse 120 relativ zu dem Flügelrotor 14 in der Längsrichtung gleitfähig ist und ist der Vorsprungabschnitt 121 der Hülse 120 an dem Kontaktabschnitt 142 am Bodenabschnitt 141 des Flügelrotors 14 vorgesehen.
Wenn in der vorstehend genannten Konfiguration die relative Rotationsphase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung verschoben wird, dreht sich der Vorspannmechanismus 100 einstückig mit dem Gehäuse 11 und dreht sich dadurch der Vorspannmechanismus 100 relativ zu dem Flügelrotor 14. In dem vorstehend genannten Fall ermöglicht die Hülse 120, dass der Vorspannmechanismus 100 sich innerhalb des zweiten Aufnahmelochs 140 des Flügelrotors 14 problemlos dreht. Ebenso ist das elastische Element 110 zwischen dem Gleitstückgehäuse 12 und der Hülse 120 aufgenommen. Genauer gesagt hat das elastische Element 110 die beiden Endabschnitte, die zwischen das Gleitstückgehäuse 12 und den Kontaktsabschnitt 142, der an dem Bodenabschnitt 141 des Flügelrotors 14 liegt, durch den Vorsprungabschnitt 121 zwischengesetzt sind. Der Vorsprungabschnitt 121 und der Endabschnitt des elastischen Elements 110 in Richtung auf das Gleitstückgehäuse 12 werden problemlos entlang den inneren Umfängen des ersten Aufnahmelochs 130 und des zweiten Aufnahmelochs 140 in der Längsrichtung problemlos gepresst oder vorgespannt.
Aufgrund des vorstehend Angegebenen wird die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 effektiv in das Vorspanndrehmoment Tu durch den Vorsprungabschnitt 121 und die Neigungsabschnitte 142a, 142b der Kontaktabschnitte 142 umgewandelt. Darüber hinaus wird, da das elastische Element 110 in dem Gleitstückgehäuse 12 und der Hülse 120 aufgenommen ist, die einstückig mit dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar ist, wird begrenzt, dass das elastische Element 110 abgenutzt wird, und wird das elastische Element 110 ebenso zwischen dem Gleitstückgehäuse 12 und der Hülse 120 kontrahiert gehalten.
Ebenso ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorsprungabschnitt 121 an dem Bodenabschnitt 125 der Hülse 120 radial nach außen weisend von dem Einsteckloch 126 vorgesehen. Anders gesagt sind die Vorsprungabschnitte 121 für den äußeren Umfangsabschnitt der Hülse 120 vorgesehen. Somit sind die Vorsprungabschnitte 121 an radial äußeren Abschnitten der Hülse 120 als Beispiel vorgesehen. In der vorstehend genannten Konfiguration ist es möglich, denselben Betrag der Rückstellkraft in ein.größeres Vorspanndrehmoment Tu im Vergleich mit einem Fall umzuwandeln, in welchem die Vorsprungabschnitte 121 an radial inneren Abschnitten der Hülse 121 vorgesehen sind. Wenn die Vorsprungabschnitte 121 an radial äußeren Abschnitten vorgesehen sind, wie vorstehend angegeben ist, wird somit das Vorspanndrehmoment Tu innerhalb der Grenze der Abmessung der Hülse 120 in der radialen Richtung maximiert. Anders gesagt wird die Haltbarkeit des elastischen Elements 110 weitergehend verbessert, da es möglich ist, eine geringe Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 aufrechtzuerhalten während eine ausreichende Größe eines Vorspanndrehmoments Tu erzeugt wird.
Ebenso weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorsprungabschnitt 121 das Rollenelement 121a zwischen dem Kontaktabschnitt 142 und dem Vorsprungabschnitt 121 auf, und rollt das Rollenelement 121a an dem Kontaktabschnitt 142. Aufgrund der vorstehend angegebenen Konfiguration ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 121 ständig gegen den Kontaktabschnitt 142 durch das Rollenelement 121a in der Richtung zu pressen, die normal zu dem Kontaktabschnitt 142 ist. Als Folge ist es möglich, die Flexibilität des Designs (oder die Flexibilität der Einstellung) der geneigten Flächengestalt des Neigungsprofils (des Profils) des Kontaktabschnitts 142 zu verbessern, und es ist dadurch möglich, die Flexibilität des Designs der Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu, die durch den Neigungsabschnitt bestimmt wird, relativ zu der Kraftmaschinenphase zu verbessern.
Da der Vorsprungabschnitt 121 das Rollenelement 121a an einem Ende davon aufweist, wird ferner der Vorsprungabschnitt 121 ständig gegen den Kontaktabschnitt 142 in eine Richtung, die normal zu dem Kontaktabschnitt 142 ist, durch das Rollenelement 121a gepresst. Ebenso ermöglicht die vorstehend genannte Konfiguration die problemlose Bewegung des Vorsprungabschnitts 121 entlang dem Kontaktabschnitt 142 und vereinfacht das Anpassen des Vorsprungabschnitts 121 in den neutralen Bereich 151, der an dem Kontaktabschnitt 142 ausgebildet ist.
Ebenso ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da das elastische Element 110 die Kompressionsfeder ist, eine Hysterese des Vorspanndrehmoments Tu im Vergleich mit einer Schraubentorsionsfeder oder einer Spiralfeder begrenzt. Somit kann die Steuereinheit 30 die Einstellung der Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase steuern.
Ebenso wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rotationskomponentenkraft F_T dadurch erzeugt, dass der Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 in Kontakt mit dem Neigungsabschnitt des Kontaktabschnitts 142 gebracht wird, und wird die Rotationskomponentenkraft F_T als Komponentenkraft eingestellt, die den Flügelrotor 14 in einer Richtung vorspannt, die entgegengesetzt zu einer Richtung des variablen Durchschnittsdrehmoments ist. Darüber hinaus weist der Hauptneigungsabschnitt 142a des Kontaktabschnitts 142 die geneigte Fläche auf, die charakterisiert oder konfiguriert ist, um das Vorspanndrehmoment Tu entsprechend aus der Grundlage einer Änderung der Phase des Gehäuses 11 mit Bezug auf den Flügelrotor 14 in Richtung auf die Nachstellphase zu erhöhen.
Aufgrund der vorstehend genannten Konfiguration ist die Gestalt des Neigungsprofils (des Profils) so konfiguriert, dass das Vorspanndrehmoment des Kontaktabschnitts so eingestellt wird, dass das Vorspanndrehmoment größer als das variable Durchschnittsdrehmoment ist und das Vorspanndrehmoment größer wird, wenn die relative Rotationsphase (Kraftmaschinenphase) zwischen den beiden Rotoren 11, 14 in die Nachstellrichtung verschoben wird. Als Folge ist es auch in einem Fall, dass Hydrauliköl nicht ausreichend während eines gewissen Betriebszustands zugeführt wird, wie z. B. beim Starten der Kraftmaschine, indem das variable Drehmoment im Wesentlichen eine Einflussgröße ist, möglich, die Kraftmaschinenphase zuverlässig in die Vorstellrichtung zu verschieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann, wenn einer der Rotoren 11, 14 relativ zu dem anderen der Rotoren 11, 14 in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung in einem Zustand gedreht wird, dass der vorstehend genannte Aufnahmeabschnitt den Vorsprungabschnitt 121 stützt, die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 entsprechend der Drehung von einem der Rotoren 11, 14 vergrößert. Genauer gesagt ist die Last der Rückstellkraft F, die durch den Vorspannmechanismus 110 und den Aufnahmeabschnitt erzeugt wird, relativ klein, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in dem neutralen Bereich 151 des Aufnahmeabschnitts positioniert ist. Ebenso ist eine Last der Rückstellkraft F, die erzeugt wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in einem benachbarten Bereich des neutralen Bereichs 151 in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung positioniert ist, größer als die vorstehend genannte Last, die in dem neutralen Bereich 151 erzeugt wird, und wird vergrößert, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung der Rotationsrichtung verschoben wird.
In der vorstehend genannten Konfiguration entspricht die Rotationsphase des antriebseitigen Rotors relativ zu dem abtriebseitigen Rotor oder die Kraftmaschinenphase der Nockenwelle 2 mit Bezug auf die Kurbelwelle dem Zwischenphasenbereich, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in dem neutralen Bereich 151 positioniert ist. In einem Fall, dass eine externe Kraft, wie z. B. ein variables Drehmoment, auf den abtriebseitigen Rotor aufgebracht wird, wenn die Kraftmaschinenphase sich in der Zwischenphasenregion befindet, und dadurch die Kraftmaschinenphase in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung von der Zwischenphase verschoben wird, wird die erhöhte Last von der Rückstellkraft erzeugt, wie vorstehend angegeben ist. Als Ergebnis sind der Vorspannmechanismus 110 und der Aufnahmeabschnitt miteinander verbunden und wird dadurch begrenzt, dass der antriebseitige Rotor 11 und der abtriebseitige Rotor 14 sich relativ zueinander drehen.
Wenn die Kraftmaschinenphase sich in dem Zwischenphasenbereich befindet, sind somit im Wesentlichen der antriebseitige Rotor 11 und der abtriebseitige Rotor 14 miteinander verbunden. Als Folge kann auch in dem Fall der Ausführung der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung, in der die Kraftmaschinenphase innerhalb des Zwischenphasenbereichs begrenzt wird, beispielsweise die Kraftmaschinenphase innerhalb des Zwischenphasenbereichs auch dann gehalten werden, wenn die Zufuhr des Arbeitsfluids angehalten ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 7 gezeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. In dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ein Aufnahmeabschnitt 150 den neutralen Bereich 151 und einen zulässigen benachbarten Bereich 152 im Bereich um den neutralen Bereich 151 und sich in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung erstreckend auf. Auch wenn der Vorsprungabschnitt 121 sich bewegt oder innerhalb des zulässigen benachbarten Bereichs 152 schwankt, beeinflusst die Schwankung des Vorsprungabschnitts 121 den Betrieb der Kraftmaschine nicht wesentlich. Die 7, 8 zeigen charakteristische Teile des Ventilabstimmungseinstellgeräts des zweiten Ausführungsbeispiels.
Wie in 8 gezeigt ist, weist der Vorspannmechanismus 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Kontaktabschnitt 242 auf, der den Vorsprungabschnitt 121 berührt. Der Kontaktabschnitt 242 weist zwei Neigungsabschnitte 242a, 242b auf, von denen jeder in mehrere Neigungsabschnittssektionen aufgeteilt ist. Der Neigungsabschnitt 242a und der Neigungsabschnitt 242b sind relativ zueinander in entgegengesetzte Neigungsrichtungen relativ zu einer Ebene abgewinkelt, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist. Der Neigungsabschnitt 242a und der Neigungsabschnitt 242b sind symmetrisch zueinander relativ zu einer anderen Ebene, die sich entlang der Längsachse der Nockenwelle 2 erstreckt und durch den neutralen Bereich 151 verläuft. Beispielsweise ist der Neigungsabschnitt 242a in Gegenuhrzeigerrichtung von der senkrechten Ebene abgewinkelt und ist der Neigungsabschnitt 242b in Uhrzeigerrichtung von der senkrechten Ebene abgewinkelt, wie in 8A gezeigt ist.
Zum Vereinfachen der Beschreibung werden nur die Neigungsabschnittssektionen 242al bis 242a4 des Neigungsabschnitts 242a beschrieben und wird die Beschreibung der Neigungsabschnittssektionen 242bl bis 242b4 des Neigungsabschnitts 242b weggelassen. Die Neigungsabschnittssektion 242al ist um einen Neigungswinkel θ3 relativ zu der Ebene abgewinkelt, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist. Die Neigungsabschnittssektion 242a2 ist um einen Neigungswinkel θ4 relativ zu derselben Ebene abgewinkelt. Die Neigungsabschnittssektion 242a3 ist um einen Neigungswinkel θ1 relativ zu der vorstehend genannten Ebene abgewinkelt. Die Neigungsabschnittssektion 242a4 ist um einen Neigungswinkel θ5 relativ zu der vorstehend genannten Ebene abgewinkelt.
Ebenso haben bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 jede der Neigungsabschnittssektion 242a und der Neigungsabschnittssektion 242a2 eine geneigte Flächensektion und ist jede geneigte Flächensektion so konfiguriert, dass sie das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 gleitfähig stützt. Die geneigte Flächensektion von jeder der Neigungsabschnittssektion 242a1 und der Neigungsabschnittssektion 242a2 wird als innere Umfangsfläche 150a des Aufnahmeabschnitts 150 bezeichnet.
Ebenso sind bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1, 242a2 die Neigungswinkel θ3, θ4 so eingestellt, dass sie die Beziehung von θ3 < θ4 erfüllen. An der inneren Umfangsfläche 150a des Aufnahmeabschnitts 150, wie durch ein Vorspanndrehmoment Tu in 8C gezeigt ist, wird ein Vorspanndrehmoment Tu in dem zulässigen benachbarten Bereich 152 erhöht, wenn das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 von dem neutralen Bereich 151 in Richtung auf den Neigungsabschnitt 242a in die Nachstellrichtung oder in Richtung auf den Neigungsabschnitt 242b in die Vorstellrichtung verschoben wird. Als Folge wird während der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung die Kraftmaschinenphase effektiv auf dem Bereich der Zwischenphase Pm gehalten. Wenn ebenso der Betriebszustand von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu der normalen Steuerung verschoben wird, bei der verursacht wird, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt, ist es zuverlässig möglich, die Drehung der Rotoren 11, 14 relativ zueinander rasch zu ermöglichen.
Ebenso werden bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 zumindest Neigungswinkel θ1, θ5 der Neigungsabschnittssektionen 242a3, 242a4 so eingestellt, dass sie die folgende Beziehung von θ1 < θ5 erfüllen. Wie vorstehend angegeben ist, entspricht der Phaseneinstellbereich der Kraftmaschinenphase dem Winkelbereich, der von der Vollvorstellphase Pa zu der Vollnachstellphase Pr gemessen wird. In dem Phaseneinstellbereich der Kraftmaschinenphase ist ein normaler Einstellbereich im Bereich von einer Umgebung der Vollvorstellphase Pa zu einer Umgebung der Vollnachstellphase Pr vorhanden, und wird der Kontaktabschnitt 242 aus dem Neigungsabschnitt 242a3 erstellt, der den Neigungswinkel θ1 in dem normalen Einstellbereich hat. Der Neigungswinkel θ1 ist so konfiguriert, dass er im Allgemeinen der Größe des Neigungswinkels θ im ersten Ausführungsbeispiel entspricht.
Gemäß den Neigungsabschnittssektionen 292a1 bis 242a4 wird das Vorspanndrehmoment, wenn die Kraftmaschinenphase sich auf der Vollnachstellphase befindet, effektiv vergrößert, während die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments in dem normalen Einstellbereich der Kraftmaschinenphase gering gehalten wird. Als Folge ist es auch in dem Fall, dass die, Kraftmaschinenphase sich auf der Vollnachstellphase bei dem Anhalten der Brennkraftmaschine befindet, möglich, die Kraftmaschine schon für den nächsten Start der Kraftmaschine vorzubereiten. Daher ist es möglich, die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase einzustellen und ebenso die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine zu verbessern.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Aufnahmeabschnitt 150 eine Einschnittgestalt, die eine innere Umfangsfläche 150a aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Vorspannkraft Fn und eine zweite Vorspannkraft Fr auf der Grundlage der Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 erzeugt. Die erste Vorspannkraft Fn wird in einer Richtung aufgebracht, die normal auf die innere Umfangsfläche 150a ist. Die zweite Vorspannkraft Fr wird in einer Drehrichtung aufgebracht, so dass der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 in der Vorstellrichtung gedreht wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen Nachstellabschnitt (eine Nachstellseite) der inneren Umfangsfläche 150a berührt. Die zweite Vorspannkraft Fr wird in einer anderen Drehrichtung aufgebracht, so dass der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 in der Nachstellrichtung gedreht wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen Vorstellabschnitt (eine Vorstellseite) der inneren Umfangsfläche 150a berührt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeabschnitt der Einschnitt, der so konfiguriert ist, dass er den Vorsprungabschnitt 121 aufnimmt, wie vorstehend angegeben ist. Somit wird die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110.proportional zu dem längsgerichteten Betrag des Vorsprungabschnitts 121 verringert, der in dem Einschnitt aufgenommen wird. Ferner bildet die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 die erste Vorspannkraft, die in einer Richtung aufgebracht wird, die normal zu der inneren Umfangsfläche 150a ist, die der Vorsprungabschnitt 121 berührt. Wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen Teil der inneren Umfangsfläche 150a des Einschnitts in der Vorstellrichtung oder in der Nachstellrichtung der Drehrichtung berührt, wird ebenso die zweite Vorspannkraft in der Drehrichtung erzeugt. Die zweite Vorspannkraft wird vergrößert, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in der Vorstellrichtung oder in der Nachstellrichtung der Drehrichtung verschoben wird.
Als Folge wird eine Aufbringkraft (ein Rotationsdrehmoment) in der Drehrichtung, die durch die zweite Vorspannkraft verursacht wird, von dem Vorsprungabschnitt 121 auf den Aufnahmeabschnitt 150 übertragen. Somit wirkt das Rotationsdrehmoment einem externen Kraftmoment entgegen, wie z. B. einem variablen Drehmoment, und wird dadurch die Kraftmaschinenphase effektiv auf dem Zwischenphasenbereich während der Ausführung der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung gehalten.
Im Allgemeinen kann zum effektiven Ausführen der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung, in der der neutrale Bereich 151 dem Zwischenphasenbereich entspricht, die Rückstellkraft, die den Vorspannmechanismus 100 mit dem Aufnahmeabschnitt 150 verbindet, relativ groß werden. Wenn die vorstehend genannte vergrößerte Rückstellkraft die Verbindung des Vorspannmechanismus 100 und des Aufnahmeabschnitts 150 aufrecht erhält, kann der Vorspannmechanismus 100 nicht rasch außer Eingriff von dem Aufnahmeabschnitt 150 gebracht werden, wenn der Betriebszustand von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu der normalen Steuerung geschaltet wird, bei der verursacht wird, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt. Als Folge kann die Drehung des antriebseitigen Rotors 11 relativ zu dem abtriebseitigen Rotor 14 nicht rasch ausgeführt werden.
Jedoch weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Aufnahmeabschnitt 150 den Neigungsabschnitt auf, der die Rückstellkraft des elastischen Elements 110 in ein Vorspanndrehmoment umwandelt, das die Kraftmaschinenphase des anderen der Rotoren 11, 14 relativ zu dem einen der Rotoren 11, 14 vorspannt, der in die Vorstellrichtung oder in die Nachstellrichtung verschoben wird. Ferner ist während der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung der neutrale Bereich 151 entsprechend dem Zwischenphasenbereich so konfiguriert, dass der Vorsprungabschnitt 121 zwischen der Vorstellneigungsfläche und der Nachstellneigungsfläche gehalten wird. Als Folge kann, wenn der Vorspannmechanismus 100 außer Eingriff von dem Aufnahmeabschnitt 150 gebracht wird, ein Vorspanndrehmoment aufgebracht werden, um die Drehung des antriebseitigen Rotors 11 relativ zu dem abtriebseitigen Rotor 14 zu vereinfachen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
9 zeigt ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. Das dritte Ausführungsbeispiel zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der Aufnahmeabschnitt 150 den neutralen Bereich 151 und den zulässigen benachbarten Bereich 152 aufweist, der über den neutralen Bereich 151 hinaus und sich in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung erstreckend vorgesehen ist.
Wie in 9 gezeigt ist, weist der Aufnahmeabschnitt 150 zwei Neigungsabschnitte 342a, 342b auf. Ein Neigungswinkel von jedem der Neigungsabschnitte 342a, 342b relativ zu der Ebene, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist, ist nicht auf θ1 und θ2 des ersten Ausführungsbeispiels beschränkt. Jedoch kann der Neigungswinkel alternativ ein im Wesentlichen kleiner Winkel sein.
Ebenso kann die innere Umfangsfläche 150a des Aufnahmeabschnitts 150 so gekrümmt sein, dass sie im Schnitt eine halbkreisförmige Gestalt hat, wie in 9 gezeigt ist, da die innere Umfangsfläche 150a das Rollenelement 121a gleitfähig stützt, das eine Birnenform hat. Da die innere Umfangsfläche 150a die halbkreisförmige Fläche hat, wird das Vorspanndrehmoment Tu in dem zulässigen benachbarten Bereich 152 des Aufnahmeabschnitts 150 graduell vergrößert, wenn der Vorsprungabschnitt 121 von dem neutralen Bereich 151 in Richtung auf den Neigungsabschnitt 342a in der Nachstellrichtung oder in Richtung auf den Neigungsabschnitt 342b in der Vorstellrichtung verschoben wird. Anders gesagt wird das Vorspanndrehmoment Tu innerhalb des zulässigen benachbarten Bereichs 152 des Aufnahmeabschnitts 150 graduell vergrößert, wenn die Kraftmaschinenphase von der Zwischenphase Pm in Richtung auf die Vollvorstellphase Pa oder in Richtung auf die Vollnachstellphase Pr verschoben wird.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 10 gezeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels. Das vierte Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem mehrere Aufnahmeabschnitte 150 an einem Kontaktabschnitt 442 vorgesehen sind. Genauer gesagt sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Aufnahmeabschnitte 150 vorgesehen. Wie in 10 gezeigt ist, ist jede der Zwischenphasen Pm1, Pm2 für den entsprechenden neutralen Bereich 151 der zwei Aufnahmeabschnitte 150 vorgesehen. Als Folge wird in einem Fall, dass die Zwischenphasenbegrenzungssteuerung für jede der Zwischenphasen Pm1, Pm2 durchgeführt wird, die Kraftmaschinenphase einfach in den Bereichen der Zwischenphase Pm1, Pm2 gehalten.
Da ebenso der Druck des Öls, das in dem Vorstellzufuhrbetrieb und dem Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, relativ betrachtet während des normalen Betriebs außer dem Start der Kraftmaschine hochgehalten wird, ist die Sollzwischenphase zwischen der Zwischenphase Pm1 und der Zwischenphase Pm2 während des vorstehend genannten normalen Betriebs wählbar. Als Folge wird die Sollzwischenphase für den nächsten Startbetrieb geeignet für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine ausgewählt.
(Anderes Ausführungsbeispiel)
Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die Interpretation der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedenartige Ausführungsbeispiele anwendbar, vorausgesetzt, dass die verschiedenartigen Ausführungsbeispiele nicht von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abweichen.
Insbesondere kann die Beziehung zwischen „Vorstellen“ und „Nachstellen“, wie in den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, in einem weitern Ausführungsbeispiel umgekehrt werden. Anders gesagt ist „Vorstellen“ und „Nachstellen“, das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen definiert ist, in einem anderen Ausführungsbeispiel austauschbar.
Ebenso können die Neigungsabschnitte 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 so konfiguriert werden, dass sie eine geneigte Flächengestalt haben, die die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 relativ zu dem Vorsprungabschnitt 121 der Hülse 120 entweder vergrößert oder verringert. Da das Vorspanndrehmoment Tu, das durch den Vorspannmechanismus 100 und die Neigungsabschnitte 142a, 142b erzeugt wird, zum Schalten der Kraftmaschinenphase in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung aufgebracht werden kann, wird der Winkel der geneigten Fläche in jedem der Neigungsabschnitte 142a, 142b anforderungsgemäß eingestellt.
Ebenso ist die Hülse 120 für das Gleitstückgehäuse 12 vorgesehen, so dass die Hülse 120 einstückig mit dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar ist und die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Gleitstückgehäuse 12 verschiebbar ist. Die Hülse 120 ist für den Flügelrotor 14 vorgesehen, so dass die Hülse 120 relativ zu dem Flügelrotor 14 drehbar ist, und die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar ist. Jedoch ist die Hülse 120 nicht auf das vorstehend Angegebene beschränkt. Alternativ kann die Hülse 120 so vorgesehen werden, dass die Hülse 120 einstückig mit dem Flügelrotor 14 drehbar ist und die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar ist. Ebenso kann die Hülse 120 für das Gleitstückgehäuse 12 so vorgesehen werden, dass die Hülse 120 relativ zu dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar ist, und die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Gleitstückgehäuse 12 verschiebbar ist. In dem vorstehend genannten alternativen Fall ist das elastische Element 110 zwischen dem Flügelrotor 14 und der Hülse 120 vorgesehen und ist der Neigungsabschnitt des Kontaktabschnitts für den Bodenabschnitt des Gleitstückgehäuses 12 vorgesehen.
In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ist das elastische Element 110 die Kompressionsfeder. Jedoch ist das elastische Element 110 nicht auf das vorstehend Angegebene beschränkt und kann das elastische Element 110 alternativ ein elastischer oder federnder Körper sein, der die Rückstellkraft ausüben kann, wenn der elastische oder federnde Körper in einer Längsrichtung zusammengezogen wird.
Ferner müssen die vorstehend genannten Bauteile 24, 26, 28, 29, die mit dem Sperrstift 20 und dem Vorspannelement 22 verknüpft sind, bei der Antriebseinheit 10 nicht vorgesehen werden.
Ebenso kann als Pumpe 4 eine alternative Pumpe eingesetzt werden, vorausgesetzt dass die alternative Pumpe synchron mit der Brennkraftmaschine laufen kann. Beispielsweise kann als Pumpe 4 eine elektrische Pumpe eingesetzt werden, die als Reaktion auf die Energiebeaufschlagung für den Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet.
Ebenso ist die vorliegende Erfindung alternativ auf ein Gerät zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung eines Einlassventils anwendbar, dass als ein „Ventil“ dient. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung alternativ auf ein anderes Gerät zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung von sowohl dem Einlassventil als auch dem Auslassventil anwendbar.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden dem Fachmann offensichtlich sein. Die Erfindung in ihrer grundlegenden Bedeutung ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und beispielhafte Darstellungen beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.
Somit weist der Ventilzeitabstimmungseinstellgerät einen antriebseitigen Rotor 11, einen abtriebseitigen Rotor 14 und einen Vorspannmechanismus 100 auf. Der Vorspannmechanismus weist einen Vorsprungabschnitt 121 auf, der synchron mit einem des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 drehbar ist und der einen Kontaktabschnitt 142, 242, 342 des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 berührt. Der Kontaktabschnitt weist einen Aufnahmeabschnitt 150 auf, der zum Vergrößern der Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 konfiguriert ist, wenn der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung gedreht wird.

Claims

Ventilzeitabstimmungseinstellgerät zum Einstellen einer Zeitabstimmung eines Ventils, das durch eine Nockenwelle (2) durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine übertragen wird, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät Folgendes aufweist: einen antriebseitigen Rotor (11), der synchron mit der Kurbelwelle drehbar ist; einen abtriebseitigen Rotor (14), der synchron mit der Nockenwelle (2) drehbar ist, wobei: der abtriebseitige Rotor (14) und der antriebseitige Rotor (11) dazwischen eine Vorstellkammer (56-59) und eine Nachstellkammer (52-55) definieren, die nacheinander in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; der abtriebseitige Rotor (14) relativ zu dem antriebseitigen Rotor (11) in einer Vorstellrichtung gedreht wird, wenn ein Arbeitsfluid zu der Vorstellkammer (56-59) aus einer externen Fluidzufuhr (4) zugeführt wird, die zusammen mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet; und der abtriebseitige Rotor (14) relativ zu dem antriebseitigen Rotor (11) in einer Nachstellrichtung gedreht wird, wenn das Arbeitsfluid zu der Nachstellkammer (52-55) von der Fluidzufuhr (4) zugeführt wird; und einen Vorspannmechanismus (100), der für einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) vorgesehen ist, wobei: der Vorspannmechanismus (100) ein elastisches Element (110) und einen Vorsprungabschnitt (121) aufweist; der Vorsprungabschnitt (121) synchron mit dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) drehbar ist; der Vorsprungabschnitt (121) relativ zu dem anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) drehbar ist und einen Kontaktabschnitt (142, 242, 342) des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) berührt; der Vorsprungabschnitt (121) und das elastische Element (110) so angeordnet sind, dass eine Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) auf den anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) aufgebracht wird; der Kontaktabschnitt (142, 242, 342) des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) einen Aufnahmeabschnitt (150) aufweist, der zum Stützen des Vorsprungabschnitts (121) konfiguriert ist; und der Aufnahmeabschnitt (150) eine innere Umfangsfläche (150a) hat, die gekrümmt ist, um im Schnitt eine halbkreisförmige Gestalt zu haben, um die Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) zu vergrößern, wenn der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) in der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung gedreht wird.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß Anspruch 1, wobei: der Aufnahmeabschnitt (150) ein Einschnitt ist, der zum Aufnehmen des Vorsprungabschnitts (121) konfiguriert ist; die innere Umfangsfläche (150a) zum Erzeugen einer ersten Vorspannkraft (Fn) und einer zweiten Vorspannkraft (Fr) auf der Grundlage der Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) konfiguriert ist; die erste Vorspannkraft (Fn) in einer Richtung aufgebracht wird, die normal auf die innere Umfangsfläche (150a) ist; die zweite Vorspannkraft (Fr) in einer ersten Drehrichtung aufgebracht wird, so dass der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) in der Vorstellrichtung gedreht wird, wenn der Vorsprungabschnitt (121) einen Nachstellabschnitt der inneren Umfangsfläche (150a) berührt; und die zweite Vorspannkraft (Fr) in einer zweiten Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, aufgebracht wird, so dass der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) in der Nachstellrichtung gedreht wird, wenn der Vorsprungabschnitt (121) einen Vorstellabschnitt der inneren Umfangsfläche (150a) berührt.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der Aufnahmeabschnitt (150) einen Neigungsabschnitt (142a, 142b, 242a1-a2, 242b1-b2, 342a, 342b) aufweist, der zum Vergrößern und Verringern der Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) konfiguriert ist; der Neigungsabschnitt (142a, 142b, 242a1-a2, 242b1-b2, 342a, 342b) zum Umwandeln der Rückstellkraft (F) des elastischen Elements (110) in ein Vorspanndrehmoment (Tu) konfiguriert ist, das den einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) vorspannt, so dass eine Phase des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) relativ zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) in eine der Vorstellrichtung und der Nachstellrichtung verschoben wird; der Neigungsabschnitt (142a, 142b, 242a1-a2, 242b1-b2, 342a, 342b) eine Vorstellneigungsfläche und eine Nachstellneigungsfläche aufweist; die Vorstellneigungsfläche zum Vergrößern des Vorspanndrehmoments (Tu) konfiguriert ist, so dass die Phase in die Vorstellrichtung verschoben wird; die Nachstellneigungsfläche zum Vergrößern des Vorspanndrehmoments (Tu) konfiguriert ist, so dass die Phase in die Nachstellrichtung verschoben wird; und der Aufnahmeabschnitt (150) zum Halten des Vorsprungabschnitts (121) an einer Verbindung zwischen der Vorstellneigungsfläche und der Nachstellneigungsfläche konfiguriert ist.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Vorsprungabschnitt (121) ein Rollenelement (121a) an einem Ende des Vorsprungabschnitts (121) aufweist; und das Rollenelement (121a) an dem Kontaktabschnitt (142, 242, 342) rollt.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Vorspannmechanismus (100) einen Stützwellenabschnitt (120) aufweist, der das elastische Element (110) aufnimmt und den antriebseitigen und abtriebseitigen Rotor (11, 14) von Innenseiten des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) stützt; der eine des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) ein erstes Stützloch (130) aufweist, das sich zu einem Ende des Stützwellenabschnitts (120) öffnet; das erste Stützloch (130) das elastische Element (110) aufnimmt; der andere des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors (11, 14) ein zweites Stützloch (140) aufweist, das sich zu dem anderen Ende des Stützwellenabschnitts (120) öffnet; der Stützwellenabschnitt (120) entlang einem inneren Umfang des zweiten Stützlochs (140) gleitfähig ist; und der Kontaktabschnitt (142, 242, 342), der dem Vorsprungabschnitt (121) gegenüber steht, für einen Bodenabschnitt (141) des zweiten Stützlochs (140) vorgesehen ist.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß Anspruch 5, wobei der Vorsprungabschnitt (121) an einem Bodenabschnitt (125) des Stützwellenabschnitts (120) vorgesehen ist, der eine hohlzylindrische Gestalt hat.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit: einer Steuereinheit (30), die einen Vorstellzufuhrbetrieb zum Zuführen eines Arbeitsfluids zu der Vorstellkammer (56-59) und einen Nachstellzufuhrbetrieb zum Zuführen eines Arbeitsfluids zu der Nachstellkammer (52-55) steuert.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Aufnahmeabschnitt (150) einer von zwei Aufnahmeabschnitten (150) ist.