DE102012217499A1

DE102012217499A1 - Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012217499A1
Application number: DE102012217499A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Watanabe
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN103046979A; JP2013087643A; US20130092112A1; JP5722743B2; US8689748B2; CN103046979B

Abstract

Bei einer Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten werden hydraulische Phasenverzögerungs- und Phasenvoreilkammern durch eine Vielzahl von in einem Gehäuse ausgeformten Schuhen und einer Vielzahl von Flügeln festgelegt, die integral mit einem Rotor ausgebildet sind, der an einer Nockenwelle fixiert ist. Der Rotor hat einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der zwischen einer ersten Gruppe von benachbarten Flügeln ausgebildet ist und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der zwischen einer zweiten Gruppe von benachbarten Flügeln angeordnet ist. Das innerste Ende eines Schuhs der Schuhe, das der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser gegenüberliegt, ist dazu konfiguriert, um radial weiter nach innen vorzustehen als das innerste Ende eines Schuhs der Schuhe, das der äußeren Umfangsfläche eines Abschnitts mit großem Durchmesser gegenüberliegt. Ein Verschlussstift ist am Abschnitt mit großem Durchmesser des Rotors angeordnet, wobei ein Verschlussloch, in das der Verschlussstift in einen Eingriff hinein und heraus gleitet, an einer Innenfläche des Steuerrads angeordnet ist.

Description

Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors, um die Steuerzeiten von einem Motorventil, wie beispielsweise einem Einlassventil und/oder einem Auslassventil, abhängig von einem Motorbetriebszustand zu steuern.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren wurden verschiedene, mit einem hydraulisch betriebenen Flügelelement ausgestattete Steuergeräte für variable Ventilsteuerzeiten vorgeschlagen und entwickelt, die dazu in der Lage sind, ein Flügelelement an einer Zwischenposition zwischen einer maximalen Phasenvoreilposition und einer maximalen Phasenverzögerungsposition mittels eines Verschlussmechanismus zu verriegeln. Eines dieser variablen Steuergeräte für Ventilsteuerzeiten wurde in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2010-537120 offenbart (nachfolgend als ”JP2010-537120” bezeichnet), die mit dem US-Patent Nr. 7,874,274 vom 25. Januar 2011 korrespondiert. Bei dem in der JP2010-537120 offenbarten Steuergerät für Ventilsteuerzeiten ist ein Rotor mit einem großen Durchmesser drehbar in einem Gehäuse aufgenommen und dabei sind fünf radial nach außen gerichtete, federbelastete Flügel in entsprechende Flügelnuten am äußeren Umfang des Rotors eingesetzt. Darüber hinaus wird ein Verschlussmechanismus bereitgestellt, der zwischen dem Rotor und der Frontplatte (eine erste Seitenabdeckung) angeordnet ist. Der Verschlussmechanismus ist umfassend zweier verschiebbarer Verschlussstifte, die in entsprechenden Aufnahmelöchern des Rotors gehalten werden und zweier Verschlusslöcher (zwei Verschlussstiftbuchsen), die in der Frontplatte ausgeformt sind, so dass diese eine gleitende Bewegung der Verschlussstifte mit und ohne Eingriff in das dazugehörige Verschlussloch erlauben.
Wie oben erläutert, sind bei dem, in der JP2010-537120 offenbarten Steuergerät für Ventilsteuerzeiten die Verschlussstifte am Rotor angebracht, statt an den entsprechenden Flügeln. Dies trägt zu einer Reduktion der Umfangsdicke von jedem der Flügel bei, wodurch ein relativer Drehwinkel einer Nockenwelle (der Rotor) relativ zu einer Motorkurbelwelle vergrößert wird (das Gehäuse mit einem Kettenrad oder ein Steuerrad).
Zusammenfassung der Erfindung
Allerdings muss bei dem in der JP2010-537120 beschriebenen Steuergerät für Ventilsteuerzeiten der äußere Durchmesser des Rotors vergrößert werden, um die Aufnahmebohrungen zu gewährleisten, in denen die Verschlussstifte gleitend aufgenommen sind. Dem vergrößerten Außendurchmesser des Rotors geschuldet, muss auch der Außendurchmesser des Gehäuses vergrößert werden. Andernfalls ist die radiale Länge von jedem der Flügel unerwünscht beschränkt, wobei dadurch die druckaufnehmenden Oberflächen beider Seitenflächen des Flügels verkleinert werden, die den entsprechenden Phasenänderungskammern gegenüberstehen, nämlich einer Phasenverzögerungskammer und einer Phasenvoreilkammer. Daraus resultiert eine schlechtere Ansprechempfindlichkeit bei der Wandlung der relativen Drehphase der Nockenwelle (der Rotor) relativ zu der Kurbelwelle (das Gehäuse).
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die geeignet ist, hinreichende Druckaufnahmeoberflächen der Flügel zu gewährleisten, während ein relativer Drehwinkel von einem Rotor (Nockenwelle) relativ zu einem Gehäuse (Kurbelwelle) vergrößert wird.
Um die vorangegangenen und andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu bewältigen, umfasst eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors ein zylindrisches Gehäuse, welches eine Vielzahl von Schuhen hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses radial nach innen vorstehen, einen Flügelrotor mit einem Rotor, der dazu geeignet ist, um fest mit der Nockenwelle verbunden zu sein und mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln, die an einem äußeren Umfang des Rotors dazu ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses mit den Schuhen und den Flügeln zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern und hydraulische Phasenverzögerungskammern festzulegen, ein axial verschiebbares Verschlusselement, das entweder in dem Rotor oder dem Gehäuse angeordnet ist, und ein Verschlussloch, das dazu umgekehrt entweder im Gehäuse oder im Rotor angeordnet ist, um die Rotationsbewegung des Flügelrotors beim Eingreifen des Verschlusselements in das Verschlussloch relativ zum Gehäuse einzuschränken, wobei der Rotor einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser hat, der zwischen einer ersten Gruppe von benachbarten Flügeln der Vielzahl von Flügeln des Rotors ausgebildet ist, und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser hat, der zwischen einer zweiten Gruppe von benachbarten Flügeln der Vielzahl von Flügeln des Rotors ausgebildet ist, wobei ein innerstes Ende eines Schuhs der Vielzahl von Schuhen, welches einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser gegenüberliegt, dazu konfiguriert ist, radial weiter nach innen vorzustehen als ein innerstes Ende von einem Schuh der Vielzahl von Schuhen, welches einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts mit dem großen Durchmesser gegenübersteht, und wobei das Verschlusselement oder das Verschlussloch, welches an dem Rotor angeordnet ist, sich in einem Bereich ausschließlich des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser des Rotors befindet.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors ein zylindrisches Gehäuse, das eine Vielzahl von Schuhen hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses radial nach innen vorstehen, einen Flügelrotor, der dazu geeignet ist, fest mit einer Nockenwelle verbunden zu werden und mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln, die an einem äußeren Umfang des Rotors ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses mit den Schuhen und den Flügeln zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern und hydraulische Phasenverzögerungskammern festzulegen, ein axial verschiebbares Verschlusselement, das im Gehäuse angeordnet ist, ein Verschlussloch, das im Gehäuse gegenüberliegend zu dem Verschlusselement angeordnet ist, um bei einem Eingreifen des Verschlusselements in das Verschlussloch die Rotationsbewegung des Flügelrotors relativ zum Gehäuse zu beschränken, und eine Vielzahl von Dichtelementen, die an den entsprechend innersten Enden der Vielzahl von Schuhen angebracht sind und die in gleitendem Kontakt mit dem äußeren Umfang des Rotors stehen, wobei der Rotor einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser hat, wobei die innersten Enden der Vielzahl von Schuhen entsprechend so hervorstehend konfiguriert sind, so dass diese wesentlich mit den äußeren Durchmessern des Abschnitts mit dem großen Durchmesser und des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser übereinstimmen, um damit zu ermöglichen, dass die Dichtelemente in einem gleitenden Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen des Abschnitts mit großem Durchmesser und des Abschnitts mit kleinem Durchmesser bleiben, und wobei das Verschlusselement in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser angeordnet ist.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors ein zylindrisches Gehäuse, das eine Vielzahl von Schuhen hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses radial nach innen vorstehen, einen Flügelrotor mit einem Rotor, der dazu geeignet ist, fest mit einer Nockenwelle verbunden zu werden und einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln, die an einem äußeren Umfang des Rotors ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses mit den Schuhen und den Flügeln zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern und hydraulische Phasenverzögerungskammern festzulegen, ein axial verschiebbares Verschlusselement, das im Rotor angeordnet ist, und ein im Gehäuse angeordneter Widerlagerabschnitt, um bei einem Einrasten des Verschlusselement in den Widerlagerabschnitt die Drehbewegung des Flügelrotors relativ zum Gehäuse einzuschränken, wobei die hydraulischen Phasenvoreilkammern und die hydraulischen Phasenverzögerungskammern untergliedert sind in eine hydraulische Kammer, die dazu konfiguriert ist, um für eine erste Gruppe von umfänglich entgegengesetzt, benachbarten Flügeln der Vielzahl von Flügeln eine relativ große Druckaufnahmeoberfläche bereitzustellen, und eine hydraulische Kammer, die dazu konfiguriert ist, für eine zweite Gruppe von umfänglich entgegengesetzt, benachbarten Flügeln der Vielzahl von Flügeln eine relativ kleine Druckaufnahmeoberfläche bereitzustellen, und wobei das Verschlusselement an einem Umfangsabschnitt des Rotors angeordnet ist, der derjenigen hydraulischen Kammer zugewandt ist, die eine relativ kleine Druckaufnahmeoberfläche bereitstellt.
Die anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verständlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten illustriert.
2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten (VTC = valve timing control) dieser Ausführungsform illustriert, und dabei die wesentlichen Bestandteile hervorhebt.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, die einen maximalen Phasenverzögerungszustand zeigt, wobei der Flügelrotor der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform zu einer Winkelposition gedreht wurde, die einer maximal verzögerten Phase entspricht.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, die einen dazwischen liegenden Phasenzustand zeigt, wobei der Flügelrotor der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten an einer Winkelposition gehalten wird, die einer dazwischenliegenden Phase entspricht.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, die einen maximalen Phasenvoreilzustand zeigt, wobei der Flügelrotor der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten an eine Winkelposition gedreht wurde, die einer maximal voreilenden Phase entspricht.
6 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklung, die die Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert, wenn der Flügelrotor in der Nähe der maximalen Phasenverzögerungsposition gehalten wird.
7 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklung, wobei eine weitere Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert wird, bei der der Flügelrotor etwas aus der Nähe der maximalen Phasenverzögerungsposition zur Phasenvoreilseite hin gedreht ist, geschuldet eines veränderten Drehmoments.
8 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklung, bei der eine weitere Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert wird, bei der der Flügelrotor weiter von der Winkelposition der 7 zu der Phasenvoreilseite hin rotiert ist.
9 zeigt eine Schnittansicht der Entwicklung, bei der noch eine weitere Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert wird, bei der der Flügelrotor weiter von der Winkelposition der 8 zu der Phasenvoreilseite hin gedreht ist.
10 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklung, bei der eine weitere Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert wird, bei der der Flügelrotor weiter von der Winkelposition der 9 zu der Phasenvoreilseite hin gedreht ist.
11 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklung, die eine weitere Funktion von jedem der Verschlussstifte illustriert, bei der der Flügelrotor weiter von der Winkelposition aus der 10 zu der Phasenvoreilseite hin gedreht ist.
12 zeigt eine Schnittansicht eines dazwischen liegenden Phasenzustands, bei dem der Flügelrotor der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der zweiten Ausführungsform an einer Winkelposition gehalten wird, die einer dazwischenliegenden Phase entspricht.
13 zeigt eine Schnittansicht eines dazwischen liegenden Phasenzustands, wobei der Flügelrotor der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der dritten Ausführungsform an einer Winkelposition gehalten wird, die einer dazwischen liegenden Phase entspricht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf die 1–3, wird die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform anhand einer Phasensteuervorrichtung beispielhaft erläutert, die auf der Einlassventilseite eines Verbrennungsmotors angewendet wird.
Wie in 1–3 gezeigt, beinhaltet die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten ein Steuerrad 1, das von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors über eine Steuerkette angetrieben wird und das als antreibendes Drehelement dient, eine Nockenwelle 2, die auf der Einlassseite in einer Motorlängsrichtung angeordnet ist und die so konfiguriert ist, dass sie relativ zum Steuerrad 1 verdrehbar ist, einen Phasenänderungsmechanismus 3, der zwischen dem Steuerrad 1 und der Nockenwelle 2 angeordnet ist, um einen relativen Phasenwinkel der Nockenwelle 2 in Bezug auf das Steuerrad 1 (die Kurbelwelle) zu ändern, einen Verschlussmechanismus 4 der dazu vorgesehen ist, den Phasenänderungsmechanismus 3 an einer vorherbestimmten, dazwischen liegenden Winkelposition zwischen einer maximalen Phasenvoreilposition und einer maximalen Phasenverzögerungsposition zu verriegeln oder zu halten, und eine hydraulische Schaltung, die dazu vorgesehen ist, den Phasenänderungsmechanismus 3 und den Verschlussmechanismus 4 hydraulisch voneinander unabhängig zu betreiben.
Das Steuerrad 1 ist als hintere Abdeckung so konstruiert, dass es die Öffnung am hinteren Ende des Gehäuses hermetisch verschließt (dies wird später beschrieben). Das Steuerrad 1 ist als dickwandige Scheibe ausgeformt. Der äußere Umfang des Steuerrads 1 hat einen bezahnten Abschnitt, auf den die Steuerkette gewickelt ist. Das Steuerrad 1 ist auch mit einer Unterstützungsbohrung 6 (ein zentrales Durchgangsloch) ausgebildet, welches drehbar auf dem äußeren Umfang eines axialen Endes 2a der Nockenwelle 2 gelagert ist. Das Steuerrad 1 hat auch ringsherum vier äquidistant beabstandete, weibliche Gewindelöcher 1b, die auf dessen äußerer peripheren Seite ausgebildet sind.
Die Nockenwelle 2 ist an einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) mittels Wellenlagern drehbar gelagert. Die Nockenwelle 2 hat eine Vielzahl von Nocken, die integral an ihrem Außenumfang ausgeformt sind und die in der axialen Richtung der Nockenwelle 2 voneinander beabstandet angeordnet sind, um die Motorventile zu betätigen (insbesondere die Einlassventile). Die Nockenwelle 2 hat ein weibliches Gewindeloch 2b, das entlang des Zentrums des Nockenwellenschafts an dem axiale Ende 2a ausgebildet ist.
Wie in den 1–3 gezeigt, umfasst der Phasenänderungsmechanismus 3 ein Gehäuse 7, einen Flügelrotor 9, vier hydraulische Phasenverzögerungskammern (einfacher, vier Phasenverzögerungskammern) 11, 11, 11, 11 und vier hydraulische Phasenvoreilkammern (einfacher, vier Phasenvoreilkammern) 12, 12, 12, 12. Das Gehäuse 7 ist integral mit dem Steuerrad 1 in der axialen Richtung verbunden. Der Flügelrotor 9 ist mittels einer Nockenwellenschraube 8 fest mit dem axialen Ende der Nockenwelle 2 verbunden, wobei die Nockenwellenschraube 8 in das weibliche Gewindeloch 2 des axialen Endes der Nockenwelle 2 geschraubt ist, und dient als angetriebenes Drehelement, das drehbar in dem Gehäuse 7 gekapselt ist. Das Gehäuse 7 hat vier radial nach innen vorstehende Schuhe (die später beschrieben werden), die integral an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 7 ausgebildet sind. Die vier Phasenverzögerungskammern 11 und die vier Phasenvoreilkammern 12 werden durch Unterteilung der Arbeitsfluidkammer (innerer Raum) des Gehäuses 7 durch vier Schuhe des Gehäuses 7 und vier Flügel (später beschrieben) des Flügelrotors 9 festgelegt.
Das Gehäuse 7 beinhaltet einen zylindrischen Gehäusekörper 10, eine Frontplatte 13 und das Steuerrad 1, das als hintere Abdeckung der hinteren Öffnungsseite des Gehäuses 7 dient. Der Gehäusekörper 10 ist als zylindrisch hohles Gehäuseelement ausgebildet, das an beiden Enden in den zwei entgegengesetzten axialen Richtungen geöffnet ist. Die Frontplatte 3 ist durch Pressen hergestellt. Die Frontplatte 13 wird bereitgestellt, um das vordere Öffnungsende des Gehäusekörpers 10 hermetisch abzudecken.
Das Gehäuse 10 ist aus gesinterten Legierungsmaterialien gemacht, wie beispielsweise eisenbasierte, gesinterte Legierungsmaterialien. Der Gehäusekörper 10 hat vier radial nach innen vorstehende Schuhe 10a, 10b, 10c und 10d, die integral an dessen innerem Umfang ausgebildet sind. Vier Schraubeneinführungsöffnungen, nämlich die axialen Durchgangslöcher 10e, 10e, 10e, 10e sind in den entsprechenden Schuhen 10a–10d ausgebildet.
Die Frontplatte 13 ist als eine dünnwandige Metallscheibe ausgebildet. Die Frontplatte 13 ist mit einem zentralen Durchgangsloch 13a ausgebildet. Auch hat die Frontplatte 13 vier umfänglich äquidistant beabstandete Schraubeneinführungsöffnungen, nämlich die axialen Durchgangslöcher 13b, 13b, 13b, 13b. Das Steuerrad 1, der Gehäusekörper 10 und die Frontplatte 13 sind integral miteinander verbunden, indem diese mit den vier Schrauben 14, 14, 14, 14 zusammengezogen werden, wobei die vier Schrauben 14, 14, 14, 14 die entsprechenden Schraubeneinführungsöffnungen durchdringen (d. h. die vier Schraubeneinführungslöcher 13b sind in der Frontplatte 13 ausgebildet und die vier Durchgangslöcher 10e in den entsprechenden Schuhen 10a–10d) und in die entsprechenden weiblichen Gewindelöcher 1b des Steuerrads 1 hineingeschraubt sind.
Der Flügelrotor 9 ist aus einem Metallmaterial ausgebildet. Der Flügelwellenrotor 9 umfasst einen Rotor 15, der mittels der Nockenwellenschraube 8 fest mit dem axialen Ende der Nockenwelle 2 verbunden ist, und vier, sich radial erstreckende Flügelblätter (einfacher, Flügel) 16a, 16b, 16c und 16d, die an dem äußeren Umfang des Rotors 15 ausgebildet sind und die in Umfangsrichtung zueinander mit ungefähr 90° beabstandet sind.
Der Rotor 15 ist als axial dickwandige Scheibe ausgebildet, mit unterschiedlichen Durchmessern. Der Rotor 15 ist integral mit einer zentralen Schraubeneinführungsöffnung ausgebildet (ein axiales Durchgangsloch). Eine im Wesentlichen kreisförmige, zurückgesetzte Anlagefläche 15b, auf dem der Kopf der Nockenwellenschraube 8 sitzt, ist an der vorderen Stirnfläche des Rotors 15 ausgebildet.
Bezüglich der Form des Rotors 15, insbesondere der lateralen Querschnittskonfiguration des Rotors 15, ist die Kontur zwischen dem ersten Flügel 16a und dem vierten Flügel 16d, die umlaufend benachbart zueinander angeordnet sind, als ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c konfiguriert, wobei die Kontur zwischen dem zweiten Flügel 16b und dem vierten Flügel 16c umlaufend benachbart zueinander auch als ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15d konfiguriert ist. Das Paar mit kleinem Durchmesser (nämlich der erste Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c und der zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15d) dient als Basiskreis. Dagegen ist die Kontur zwischen dem ersten Flügel 16a und dem zweiten Flügel 16b, die umlaufend benachbart zueinander sind, als ein zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser 15f konfiguriert und hat einen äußeren Durchmesser, der größer ist, als die ersten und zweiten Abschnitte mit kleinem Durchmesser 15c–15d. Auch ist die Kontur zwischen dem dritten Flügel 16c und dem vierten Flügel 16d, die umlaufend benachbart zueinander sind, als ein erster Abschnitt mit großem Durchmesser 15e konfiguriert und haben einen äußeren Durchmesser, der größer ist, als der erste und der zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c–15d.
Deshalb ist der erste Schuh 10a, dessen Spitze der Umfangsfläche des ersten Abschnitts mit kleinem Durchmesser 15c gegenübersteht, als eine vergleichsweise lange, radial nach innen vorstehende Trennwand ausgebildet, die im Wesentlichen rechteckige Seitenflächen hat. In der gleichen Art ist der zweite Schuh 10b, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des zweiten Abschnitts mit kleinem Durchmesser 10d gegenübersteht, als eine vergleichsweise lange, radial nach innen vorstehende Trennwand ausgebildet, die im Wesentlichen rechteckige Seitenflächen hat. Dem gegenüber ist der dritte Schuh 10c, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 10f gegenübersteht, als eine vergleichsweise kurze, radial nach innen vorstehende Trennwand ausgebildet, die eine im Wesentlichen kreisbogenförmige Seitenfläche hat. In der gleichen Weise ist der vierte Schuh 10d, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 15e gegenübersteht als eine vergleichsweise kurze, radial nach innen vorstehende Trennwand ausgebildet, die eine im Wesentlichen kreisbogenförmige Seitenfläche hat.
Die vier Schuhe 10a–10d haben entsprechend axial ausgedehnte Aufnahmenuten für Dichtungen, die an ihren innersten Enden ausgebildet sind (an den Scheiteln) und die sich in axialer Richtung ausdehnen. Jede der vier Aufnahmenuten für Dichtungen der Schuhe ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Vier Öldichtungselemente (vier Scheiteldichtungen) 17a, 17a, 17a, 17a, von denen jede einen im Wesentlichen quadratischen lateralen Querschnitt hat, werden in die entsprechenden Aufnahmenuten für Dichtungen der vier Schuhe 10a–10d eingebracht, so dass die vier Scheiteldichtungen 17a in gleitenden Kontakt mit den entsprechenden, äußeren Umfangsflächen des ersten und zweiten Abschnitts mit kleinem Durchmesser 15c–15d und des ersten und zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser 15e–15f gebracht werden. Es werden Blattfedern (nicht gezeigt) in die entsprechenden Aufnahmenuten für Dichtungen der vier Schuhe 10a–10d eingesetzt, um die vier Scheiteldichtungen der vier Schuhe 10a–10d permanent gegen die entsprechenden äußeren Umfangsflächen des ersten und zweiten Abschnitts mit kleinem Durchmesser 15c–15d und des ersten und zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser 15e–15f vorzuspannen, um eine Dichtwirkung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotors 15 mit verschiedenen Durchmessern und den innersten Enden (Scheiteln) der Schuhe 10a–10d bereitzustellen.
Bezüglich der vier Flügel 16a–16d, die integral mit dem Rotor 15 ausgebildet sind und die sich von der äußeren Umfangsfläche des Rotors 15 radial nach außen ausdehnen, sind deren gesamten Längen im Wesentlichen identisch zueinander dimensioniert. Die Umfangsbreiten der vier Flügel 16a–16d sind im Wesentlichen zueinander identisch dimensioniert und daher ist jeder der Flügel 16a–16d als dünnwandige Platte ausgebildet. Die vier Flügel 16a–16d sind in den entsprechenden inneren Zwischenräumen angeordnet, die von den vier Schuhen 10a–10d festgelegt sind. In gleicher Weise wie die vier Schuhe 10a–10d haben die vier Flügel 16a–16d entsprechend axial ausgedehnte Aufnahmenuten für Dichtungen, die an ihrem äußeren Ende (Scheitel) ausgebildet sind und die sich in axialer Richtung erstrecken. Jede der vier Aufnahmenuten für Dichtungen der Flügel ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Vier Öldichtelemente (vier Scheiteldichtungen) 17b, 17b, 17b, 17b haben jeweils einen im Wesentlichen quadratischen, lateralen Querschnitt und sind in den entsprechenden vier Aufnahmenuten für Dichtungen der vier Flügel 16a–16d angebracht, so dass die vier Scheiteldichtungen 17b in gleitenden Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 gebracht werden. Blattfedern (nicht gezeigt) sind in den entsprechenden Aufnahmenuten für Dichtungen der vier Flügel 16a–16d eingesetzt, um die vier Scheiteldichtungen der vier Flügel 16a–16d gegen die innere Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 permanent vorzuspannen, um dadurch eine Dichtwirkung zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 und den äußersten Enden (Scheiteln) der Flügel 16a–16d bereitzustellen.
Wie oben diskutiert, arbeiten die Scheiteldichtungen 17a der Schuhe 10a–10d und die Scheiteldichtungen 17b der Flügel 16a–16d miteinander zusammen, um eine fluiddichte Dichtungsstruktur zwischen der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 zu gewährleisten.
Wie in 3 gezeigt, falls sich der Flügelrotor 9 relativ zu dem Gehäuse 7 (oder dem Steuerrad 1) in die Phasenverzögerungsrichtung dreht, wird eine Seitenfläche (beim Betrachten der 3 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Seitenfläche 16e) des ersten Flügels 16a in eine anliegende Verbindung mit einer radial nach innen vorstehenden Fläche gebracht, die auf einer Seitenfläche (eine beim Betrachten der 3 im Uhrzeigersinn gerichtete Seitenfläche) des gegenüberliegenden ersten Schuhs 10a ausgebildet ist, und folglich ist eine maximale Phasenverzögerungsposition des Flügelrotors 9 begrenzt. Umgekehrt, wie in 5 gezeigt, falls sich der Flügelrotor 9 relativ zu dem Gehäuse (oder dem Steuerrad 1) in die Phasenvoreilrichtung dreht, wird die andere Seitenfläche (eine beim Betrachten der 5 im Uhrzeigersinn gerichtete Seitenfläche) des ersten Flügels 16a in eine anliegende Verbindung mit einer radial nach innen vorstehenden Fläche gebracht, die auf einer Seitenfläche (eine beim Betrachten der 5 gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Seitenfläche) des gegenüberliegenden dritten Schuhs 10c ausgebildet ist, und folglich ist eine maximale Phasenvoreilposition des Flügelrotors 9 begrenzt.
Falls der erste Flügel 16a an seiner maximalen Phasenverzögerungsposition (siehe 3) gehalten wird oder falls der erste Flügel 16a an seiner maximalen Phasenvoreilposition gehalten wird (siehe 5), werden beide Seitenflächen von jeweils den anderen Flügeln 16b–16d in einem beabstandeten, kontaktfreien Bezug zu den entsprechenden Seitenflächen der assoziierten Schuhe gehalten. Folglich kann die Genauigkeit der Angrenzung zwischen dem Flügelrotor 9 und dem Schuh (nämlich dem ersten Schuh 10a) verbessert werden und zusätzlich die Geschwindigkeit der hydraulischen Druckversorgung für jede der hydraulischen Kammern 11 und 12 erhöht werden, und folglich die Ansprache einer normalen Drehung/umgekehrten Drehung des Flügelrotors 9 verbessert werden.
Die im Vorhergehenden diskutierten, vier Phasenverzögerungskammern 11 und vier Phasenvoreilkammern 12 werden von den beiden Seitenflächen jeweils der Flügel 16a–16d und den beiden Seitenflächen jeweils der Schuhe 10a–10d festgelegt. Bezüglich der Volumenkapazitäten der Phasenverzögerungskammern 11 und Phasenvoreilkammern 12 ist, aufgrund der mit verschiedenen Durchmessern ausgebildeten äußeren Umfangsflächen des Rotors 15, die totale Volumenkapazität der hydraulischen Kammern 11a und 12a, angeordnet in dem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Rotors (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c–15d), größer angesetzt als die totale Volumenkapazität der hydraulischen Kammern 11b und 12b, angeordnet in dem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit großem Durchmesser (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 15e–15f). Folglich ist die druckempfangende Oberfläche von jeweils den Seitenflächen 16e–16h der Flügel 16a–16d, welche den hydraulischen Kammern 11a und 12a zugewandt sind und in dem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c–15d) größer festgesetzt als die von jeweils den Seitenflächen der Flügel 16a–16d, die den hydraulischen Kammern 11b und 12b zugewandt sind und in dem Bereich korrespondierend mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser zugewandt sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 15e–15f).
Jede der ersten Phasenverzögerungskammern 11 ist so konfiguriert, dass sie mit der hydraulischen Schaltung 5 über das erste Verbindungsloch 11c, welches im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung steht. In gleicher Weise ist jede der Phasenvoreilkammern 12 so konfiguriert, dass sie mit dem hydraulischen Schaltkreis 5 über das zweite Verbindungsloch 12c, welches im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung steht.
Der Verschlussmechanismus 4 wird bereitgestellt, um die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7 an einer dazwischenliegenden Winkelstellung (korrespondierend zu der Winkelposition des Flügelrotors 9 in 4) zwischen der maximalen Phasenverzögerungsposition (siehe 3) und der maximalen Phasenvoreilposition (siehe 4) zu halten oder zu verriegeln.
Das heißt, wie in den 2 und 6–11 gezeigt, dass der Verschlussmechanismus 4 ein erstes Verschlussloch 24, ein zweites Verschlussloch 25, ein drittes Verschlussloch 26, einen ersten Verschlussstift 27, einen zweiten Verschlussstift 28, einen dritten Verschlussstift 29 und einen Verriegelungs-/Entriegelungsdurchlass (einfach einen Verschlussdurchlass) 20 umfasst. Das erste, zweite und dritte Verschlussloch 24–26 (die als Widerlagerabschnitte dienen) sind an der Innenfläche 1c des Steuerrads 1 und an entsprechend gegebenen Umfangspositionen angebracht. Der erste Verschlussstift 27 (der im Wesentlichen als zylindrisches Verschlusselement dient und in den assoziierten Widerlagerabschnitt eingreift) ist funktionsbereit in dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 15e des Rotors 15 eingebracht, so dass eine Bewegung des ersten Verschlussstifts 27 im Eingriff und ohne Eingriff mit dem ersten Verschlussloch 24 ermöglicht wird. Der zweite Verschlussstift 28 (der im Wesentlichen als zylindrisches Verschlusselement dient) ist funktionsbereit in dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 15f des Rotors 15 angeordnet, so dass eine Bewegung des zweiten Verschlussstifts 28 im Eingriff und ohne Eingriff mit dem zweiten Verschlussloch 25 ermöglicht ist. In gleicher Weise ist der dritte Verschlussstift 29 (der im Wesentlichen als zylindrisches Verschlusselement dient) funktionsbereit in dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 15f des Rotors 15 angeordnet, so dass eine Bewegung des dritten Verschlussstifts 29 im Eingriff und ohne Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26 ermöglicht ist. Der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 sind an entsprechend gegebenen Umfangspositionen des Rotors 15 angeordnet. Der Verschlussdurchlass 20 ist zur Loslösung des ersten Verschlussstifts 27 aus dem ersten Verschlussloch 24 und für die Loslösung des zweiten Verschlussstifts 28 aus dem zweiten Verschlussloch 25 und für die Loslösung des dritten Verschlussstifts 29 aus dem dritten Verschlussloch 26 vorgesehen.
Wie in den 2 und 6–11 gesehen werden kann, ist das erste Verschlussloch 24 auf der Seite des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 15e des Rotors 15 angeordnet und als Kokonform ausgebildet (oder eine kreisbogenförmige in Umlaufrichtung ausgedehnte Nut), der in Umlaufrichtung der Steuerscheibe 1 ausgedehnt ist. Das erste Verschlussloch 24 ist auf der Innenseite 1c der Steuerscheibe 1 ausgebildet und an einer dazwischen liegenden Position angeordnet, die in Bezug zu der maximalen Phasenverzögerungsposition des Flügelrotors 9 etwas zu der Phasenvoreilseite hin verschoben ist. Zusätzlich ist das erste Verschlussloch 24 als zweistufig gestufte Nut ausgebildet, deren Bodenfläche sich schrittweise von der Phasenverzögerungsseite zur Phasenvoreilseite hin absenkt. Das erste Verschlussloch 24 (nämlich die zweistufig gestufte Nut) ist so konfiguriert, dass sie als Verschlussführungsnut dient.
Wie in den 6–11 gesehen werden kann, ist nämlich, unter der Annahme, dass die innere Fläche 1c der Steuerscheibe 1 als eine oberste Ebene betrachtet werden kann, die erste Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Nut) 24 dazu konfiguriert, sich schrittweise von der ersten unteren Fläche 24a zu der zweiten unteren Fläche 24b abzusenken, und zwar in dieser Reihenfolge. Jede der inneren Flächen, die sich vertikal von den entsprechenden unteren Flächen 24a–24b auf der Phasenverzögerungsseite vertikal erstrecken, ist als aufrecht stehende Wandfläche ausgebildet (beim Betrachten der 6–11). Die innere Fläche 24c, die sich vertikal von der zweiten unteren Fläche 24b auf der Phasenvoreilseite erstreckt, ist auch als aufrecht stehende Wandfläche ausgebildet (beim Betrachten der 6–11).
Wie am besten aus der 11 zu sehen ist, ist eine weitere Bewegung des ersten Verschlussstifts 27 in die Phasenvoreilrichtung durch eine kombinierte Verschlusswirkung des zweiten und dritten Verschlussstifts 28–29 unter einem spezifischen Zustand begrenzt (nämlich, beim Angrenzen des Außenumfangs (die Kante) der Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 mit der aufrechten inneren Fläche 25c und beim Angrenzen des Außenumfangs (der Kante) der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 mit der aufrechten inneren Fläche 26b), wobei der Außenumfang der Spitze 27a des ersten Verschlussstifts etwas beabstandet von der aufrechten inneren Fläche 24c ist, die sich vertikal von der zweiten unteren Fläche 24b erstreckt.
Wie in den 3–5 gesehen werden kann, ist das zweite Verschlussloch 25 mit einer elliptischen oder ovalen Form ausgebildet (eine in Umfangsrichtung ausgedehnte Nut), die sich in Umfangsrichtung des Steuerrads 1 ausdehnt und deren Länge in Umfangsrichtung kürzer ist als das erste Verschlussloch 24. In gleicher Weise wie das erste Verschlussloch 24 ist das zweite Verschlussloch 25 als eine zweistufig gestufte Nut ausgebildet, deren untere Fläche sich von der Phasenverzögerungsseite zu der Phasenvoreilseite hin stufenweise absenkt. Das zweite Verschlussloch 25 (nämlich die zweistufig gestufte Nut) ist dazu konfiguriert, um als zweite Verschlussführungsnut zu dienen. Das bedeutet, dass angenommen, die innere Fläche 1c des Steuerrads 1 wird als die oberste Ebene angenommen, dass die zweite Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Nut) 25 dazu konfiguriert ist, sich schrittweise von der ersten unteren Fläche 25a zu der zweiten unteren Fläche 25b abzusenken, und zwar in dieser Reihenfolge. Jede der Innenseiten, die sich vertikal von den entsprechenden unteren Flächen 25a–25b auf der Phasenverzögerungsseite erstreckt, ist als eine aufrechte Wandfläche ausgebildet (beim Betrachten der 6–11). Die Innenfläche 25c, die sich vertikal von der zweiten unteren Fläche 25b auf der Phasenvoreilseite erstreckt, ist ebenso als eine aufrechte Wandfläche ausgebildet (beim Betrachten der 6–11).
Die zweite untere Fläche 25b ist als eine, sich etwa in Umfangsrichtung erstreckende, zurückgesetzte Nut ausgebildet, die sich zu der Phasenvoreilseite hin erstreckt. Wenn die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 in Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 25b steht, erlaubt die, sich etwa in Umfangsrichtung erstreckende, zweite untere Fläche 25b eine geringfügige Bewegung des zweiten Verschlussstifts 28 in die Phasenvoreilrichtung (siehe 10–11).
Das dritte Verschlussloch 26 ist als zylindrisch hohle Form mit einem größeren Innendurchmesser als ein Außendurchmesser der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 ausgebildet, so dass bei einem Eingriff der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in das dritte Verschlussloch 26 eine geringfügige Bewegung in Umfangsrichtung erlaubt ist. Auch das dritte Verschlussloch 26 ist in der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1 ausgebildet und an einer dazwischen liegenden Position angeordnet, die in Bezug zu der maximalen Phasenverzögerungsposition des Flügelrotors 9 zu der Phasenvoreilseite hin verschoben ist.
Darüber hinaus ist die Tiefe der unteren Fläche 26a des dritten Verschlusslochs 26 so dimensioniert oder gesetzt, dass sie fast die gleiche Tiefe wie die zweite untere Fläche 24b des ersten Verschlusslochs 24 hat und sie ist auch so dimensioniert, dass sie fast die gleiche Tiefe wie die zweite untere Fläche 25b des zweiten Verschlusslochs 25 hat. Folglich wird, geschuldet der Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung bei einer Bewegung des dritten Verschlussstifts 29 zur Verriegelung mit dem dritten Verschlussloch 26 die Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der unteren Fläche 26a des dritten Verschlusslochs 26 gebracht. Zur gleichen Zeit wird ein Außenumfang (die Kante) der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der aufrechten inneren Fläche 26b des dritten Verschlusslochs 26 gebracht, und wobei die Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenverzögerungsrichtung beschränkt ist.
Bezüglich der relativen Positionsbeziehung der ersten, zweiten und dritten Verschlusslöcher 24–26, die an der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1 ausgebildet sind, werden, bei einer Phase, wobei der erste Verschlussstift 27 mit der ersten unteren Fläche 24a des ersten Verschlusslochs 24 in Eingriff gebracht worden ist (siehe 7) und bei einer Phase, kurz nachdem der erste Verschlussstift 27 mit der zweiten unteren Fläche 24b in Eingriff gebracht worden ist (siehe 8), die axiale Stirnfläche der Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 und die axiale Stirnfläche der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 noch weiter in einem aneinanderstoßenden Eingriff mit der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1 gehalten.
Danach, wie aus 9 zu sehen ist, geschuldet einer geringfügigen Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung, falls die axiale Stirnfläche der Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 entlang der zweiten unteren Fläche 24b des ersten Verschlusslochs 24 gleitet und dann im Wesentlichen den Mittelpunkt der zweiten unteren Fläche 24b erreicht, wird die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der ersten unteren Fläche 25a des zweiten Verschlusslochs 25 gebracht.
Wie aus 10 ersichtlich, falls sich die Spitze des ersten Verschlussstifts 27 weiter in Richtung der Phasenvoreilrichtung bewegt und während sie in einem gleitenden Kontakt mit der zweiten unteren Fläche 24b verbleibt, gleitet die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 ohne Eingriff mit der ersten unteren Fläche 25a des zweiten Verschlusslochs 25, jedoch in einem aneinanderstoßenden Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 25b. Zu diesem Zeitpunkt gleitet die axiale Stirnfläche der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in der Phasenvoreilrichtung, während sie immer noch in einem aneinanderstoßenden Eingriff mit der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1 gehalten wird.
Danach, falls sich, geschuldet einer weiteren Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung, der erste Verschlussstift 27, der im aneinanderstoßenden Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 24b gehalten wird, und der zweite Verschlussstift 28, der im aneinanderstoßenden Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 25b gehalten wird, weiter in die Phasenvoreilrichtung bewegen, gleitet die Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in einen Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26 (siehe 11). In dieser Weise ist die relative Positionsbeziehung unter den ersten, zweiten und dritten Verschlusslöchern 24–26 vorgegeben. Mit den drei Verschlussstiften 27–29 eingreifend in die entsprechenden Verschlusslöcher 24–26, stoßen die in Umfangsrichtung entgegengesetzten, äußeren peripheren Kanten des zweiten und dritten Verschlussstifts 28–29, die in Umfangsrichtung zueinander entgegengesetzt sind, mit den in Umfangsrichtung entgegengesetzten, aufrechten inneren Flächen 25c und 26b der zweiten und dritten Verschlusslöcher 25–26 entsprechend zusammen, so dass der oben angegebene Bereich der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1, welcher sich zwischen den zwei aufrechten inneren Flächen 25c und 26b erstreckt, zwischen den zwei Verschlussstiften 28–29 geschichtet ist.
Kurz gesagt, wie aus der Schnittansicht der 6–11 gesehen werden kann, wird bei einer Bewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 von der Phasenverzögerungsposition zu der Phasenvoreilposition hin der erste Verschlussstift 27 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der ersten und zweiten unteren Fläche 24a–24b, eine nach der anderen gebracht (schrittweise) und der erste Verschlussstift 27 bewegt sich weiter in die Phasenvoreilrichtung, während er weiterhin in einem gleitenden Kontakt mit der zweiten unteren Fläche 24b bleibt. Von der Mitte der gleitenden Bewegung der Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 entlang der zweiten unteren Fläche 24b an gleitet der zweite Verschlussstift 28 in einen Eingriff mit dem zweiten Verschlussloch 25 und wird dann in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der ersten und zweiten unteren Fläche 25a–25b, eine nach der anderen (schrittweise), gebracht. Danach wird sequenziell der dritte Verschlussstift 29 in einen Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26 gebracht. Wie oben diskutiert, erlauben die ersten und zweiten Verschlussführungsnutstrukturen (nämlich das erste und zweite Loch 24–25) und das dritte Verschlussloch 26 eine normale Drehung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung, aber beschränken oder verhindern eine entgegengesetzte Drehung (Gegendrehung) des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenverzögerungsrichtung, aufgrund einer insgesamt fünfstufigen Rastwirkung. Zuletzt wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 an einer dazwischen liegenden Winkelposition gehalten oder verriegelt (siehe 4), welche zwischen der maximalen Phasenverzögerungsposition (siehe 3) und der maximalen Phasenvoreilposition (siehe 5) liegt.
Wie am besten aus den 2–6 ersichtlich, ist der erste Verschlussstift 27 in einem ersten Verschlussstiftloch 31a (ein axiales Durchgangsloch) gleitend angeordnet, welches in dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 15e des Rotors 15 ausgebildet ist. Der erste Verschlussstift 27 ist als eine Stufenform umrissen, umfassend die Spitze 27a mit vergleichsweise kleinem Durchmesser, einen zylindrisch hohlen Basisabschnitt 27b mit vergleichsweise großem Durchmesser, der integral mit dem hinteren Ende der Spitze 27a mit kleinem Durchmesser kontinuierlich ausgebildet ist, und eine gestufte Druckaufnahmefläche 27c, die zwischen der Stütze 27a und dem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 27b mit großem Durchmesser festgelegt ist. Die Stirnfläche der Spitze 27a ist als ebene Fläche ausgebildet, welche in einen aneinanderstoßenden Eingriff (exakter Weise in einen Wandkontakt) mit jeder der unteren Flächen 24a und 24b gebracht werden kann.
Der erste Verschlussstift 27 ist dauerhaft durch die Federkraft einer ersten Feder 36 (Vorspannungsmittel) in einer Bewegungsrichtung des ersten Verschlussstifts 27 in Richtung des Eingriffs mit dem ersten Verschlussloch 24 vorgespannt. Die erste Feder 36 ist zwischen der unteren Fläche einer axialen Federbohrung, die in dem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 27b mit dem großen Durchmesser ausgebildet ist, in einer Weise eingesetzt, dass sie sich axial von der hinteren Stirnfläche zu der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 13 unter Vorspannung erstreckt.
Der erste Verschlussstift 27 ist auch so konfiguriert, dass ein hydraulischer Druck von einer ersten Druckaufnahmekammer zum Entriegeln 32, welche als Kammer in dem Rotor 15 ausgebildet ist, auf die gestufte Druckaufnahmefläche 27c aufgebracht wird. Der aufgebrachte hydraulische Druck bewirkt eine nach rückwärts gerichtete Bewegung des ersten Verschlussstifts 27 gegen die Federkraft der ersten Feder 36 und folglich wird der erste Verschlussstift 27 von dem ersten Verschlussloch 24 entriegelt.
In einer gleichen Weise zu dem ersten Verschlussstift 27 ist der zweite Verschlussstift 28 gleitend in einem zweiten Verschlussstiftloch 31b (ein axiales Durchgangsloch) eingebracht, welches in dem Abschnitt mit großem Durchmesser 15f des Rotors 15 ausgebildet ist. Der zweite Verschlussstift 28 ist als Stufenform umrissen, umfassend die Spitze 28 mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser, den zylindrisch hohlen Basisabschnitt 28b mit vergleichsweise großem Durchmesser, der integral mit dem hinteren Ende der Spitze 28a mit kleinem Durchmesser kontinuierlich ausgebildet ist, und eine gestufte Druckaufnahmefläche 28c, welche zwischen der Spitze 28a und dem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 28b mit großem Durchmesser festgelegt ist. Die Stirnfläche der Spitze 28a ist als ebene Fläche ausgebildet, welche in einen aneinanderstoßenden Eingriff (exakter Weise in einen Wandkontakt) mit jeder der unteren Flächen 25a und 25b gebracht werden kann.
Der zweite Verschlussstift 28 ist permanent durch eine Federkraft einer zweiten Feder 37 (Vorspannungsmittel) in eine Bewegungsrichtung des zweiten Verschlussstifts 28 in Richtung des Eingriffs mit dem zweiten Verschlussloch 25 vorgespannt. Die zweite Feder 37 ist zwischen der unteren Fläche einer axialen Federbohrung, welche in dem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 28b mit großem Durchmesser ausgebildet ist, in einer solchen Weise eingebracht, dass sie sich axial von der hinteren Stirnfläche zu der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 13 unter Vorspannung erstreckt.
Der zweite Verschlussstift 28 ist auch so konfiguriert, dass ein hydraulischer Druck von einer zweiten Druckaufnahmekammer zum Entriegeln 33, welche als Kammer in dem Rotor 15 ausgebildet ist, auf die gestufte Druckaufnahmefläche 28c aufgebracht wird. Der aufgebrachte hydraulische Druck bewirkt eine Rückwärtsbewegung des zweiten Verschlussstifts 28 gegen die Federkraft der zweiten Feder 37 und folglich wird der zweite Verschlussstift 28 von dem zweiten Verschlussloch 25 entriegelt.
In gleicher Weise zu den ersten und zweiten Verschlussstiften 27–28 ist der dritte Verschlussstift 29 gleitend in einem dritten Verschlussstiftloch 31c (ein axiales Durchgangsloch) eingebracht, welches in dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 15f des Rotors 15 ausgebildet ist. Der dritte Verschlussstift 29 ist in einer Stufenform umrissen, umfassend die Spitze 29a mit vergleichsweise kleinem Durchmesser, einem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 29b mit vergleichsweise großem Durchmesser, der integral mit dem hinteren Ende der Spitze 29a mit kleinem Durchmesser kontinuierlich ausgebildet ist, und einer gestuften Druckaufnahmefläche 29c, welche zwischen der Spitze 29a und dem zylindrisch hohlen Basisabschnitt 29b mit großem Durchmesser festgelegt ist. Die Stirnfläche der Spitze 29a ist als ebene Fläche ausgebildet, welche in einen aneinanderstoßenden Eingriff (exakter Weise einem Wandkontakt) mit der unteren Fläche 26a gebracht werden kann.
Der dritte Verschlussstift 29 ist permanent durch eine Federkraft einer dritten Feder 38 (Vorspannungsmittel) in eine Bewegungsrichtung des Verschlussstifts 29 beim Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26 vorgespannt. Die dritte Feder 38 ist zwischen der unteren Fläche einer axialen Federbohrung im zylindrisch hohlen Basisabschnitt 29b mit großem Durchmesser eingebracht, in einer Weise, dass sie sich axial von einer hinteren Stirnfläche zu der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 13 unter Vorspannung erstreckt.
Der dritte Verschlussstift 29 ist auch so konfiguriert, dass durch einen hydraulischen Druck von einer dritten Druckaufnahmekammer zum Entriegeln 34, welche als Kammer in dem Rotor 15 ausgebildet ist, auf die gestufte Druckaufnahmefläche 29c aufgebracht wird. Der aufgebrachte hydraulische Druck bewirkt eine Rückwärtsbewegung des dritten Verschlussstifts 29 gegen die Federkraft der dritten Feder 38 und folglich wird der dritte Verschlussstift 29 von dem dritten Verschlussloch 26 entriegelt.
Zurückkehrend zu 1 sind die hinteren Enden von jedem der ersten, zweiten und dritten Verschlussstifte 31a–31c so konfiguriert, dass sie über die Entlüftung 39 zu der Umgebung geöffnet sind, um dadurch eine leichtgängige Gleitbewegung von jedem der Verschlussstifte 27, 28 und 29 zu gewährleisten.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die hydraulische Schaltung 5 einen Phasenverzögerungsdurchlass 18, einen Phasenvoreildurchlass 19, einen Verschlussdurchlass 20, eine Ölpumpe 40 (welche als Fluiddruckversorgungsquelle dient), und ein einzelnes elektromagnetisches Wegeventil 41. Der Phasenverzögerungsdurchlass 18 ist über das erste Verbindungsloch 11c zur Fluiddruckversorgung und zum Fluiddruckablass für jede der Phasenverzögerungskammern 11 vorgesehen. Der Phasenvoreildurchlass 19 ist über das zweite Verbindungsloch 12c zur Fluiddruckversorgung und zum Fluiddruckablass für jede der Phasenvoreilkammern 12 vorgesehen. Der Verschlussdurchlass 20 ist zur Fluiddruckversorgung und zum Fluiddruckablass von jeweils der ersten, zweiten und dritten Druckaufnahmekammer zur Entriegelung 32–34 vorgesehen. Die Ölpumpe 40 ist zur Versorgung des Arbeitsfluiddrucks für den Phasenverzögerungsdurchlass 18 und/oder den Phasenvoreildurchlass 19 vorgesehen, und sie ist auch zur Versorgung des Arbeitsfluiddrucks des Verschlussdurchlasses 20 vorgesehen. Ein einzelnes elektromagnetisches Wegeventil 41 ist zum Umschalten zwischen dem Phasenverzögerungsdurchlass 18 und dem Phasenvoreildurchlass 19 vorgesehen, und es ist auch vorgesehen, um zwischen der Arbeitsfluidversorgung für den Verschlussdurchlass 20 und zwischen dem Arbeitsfluidablass von dem Verschlussdurchlass 20 umzuschalten.
Ein Ende des Phasenverzögerungsdurchlasses 18 und ein Ende des Phasenvoreildurchlasses 19 sind mit den entsprechenden Anschlüssen (nicht gezeigt) des elektromagnetischen Wegeventils 41 verbunden. Das andere Ende des Phasenverzögerungsdurchlasses 18 ist dazu konfiguriert, um mit jeder der Phasenverzögerungskammern 11 über einen, in der Nockenwelle 2 ausgebildeten, axialen Durchlassabschnitt 18a und über das im Rotor 15 ausgebildete, erste Verbindungsloch 11c in Verbindung zu stehen. Das andere Ende des Phasenvoreildurchlasses 19 ist dazu konfiguriert, mit jeder der Phasenvoreilkammern 12 über einen axial ausgedehnten, jedoch teilweise gebogenen Durchlassabschnitt 19a, der in der Nockenwelle 2 ausgebildet ist, und über das im Rotor 15 ausgebildete, zweite Verbindungsloch 12c in Verbindung zu stehen.
Wie in den 1–2 gezeigt, ist ein Ende des Verschlussdurchlasses 20 mit einem Verschlussanschluss (nicht gezeigt) des elektromagnetischen Wegeventils 41 verbunden. Das andere Ende des Verschlussdurchlasses 20, welcher als Fluiddurchlassabschnitt 20a dient, ist in der Nockenwelle von einer radialen Richtung zu einer axialen Richtung gebogen ausgebildet. Der Fluiddurchlassabschnitt 20a des Verschlussdurchlasses 20 ist dazu konfiguriert, mit den entsprechenden Druckaufnahmekammern zum Entriegeln 32–34 über die Ölabzweiglöcher in Verbindung zu stehen, welche in dem Rotor 15 ausgebildet sind und davon weg abzweigen.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wird als die Ölpumpe 40, welche von der Motorkurbelwelle angetrieben wird, eine Innenzahnrotationspumpe verwendet, wie beispielsweise eine Trochoidpumpe mit inneren und äußeren Rotoren. Während des Betriebs der Ölpumpe 40, wenn der innere Rotor angetrieben wird, dreht sich der äußere Rotor durch den Eingriff zwischen einem innen verzahnten Abschnitt des äußeren Rotors und einem außen verzahnten Abschnitt des inneren Rotors in die gleiche Drehrichtung. Das Arbeitsfluid in einer Ölwanne 42 wird durch einen Ansaugdurchlass in die Pumpe eingebracht und dann durch einen Abgang 40a abgeführt. Ein Teil des von der Ölpumpe 40 abgeführten Arbeitsfluids wird durch den Hauptölverteiler M/G zu gleitenden oder bewegten Motorteilen geliefert. Das übrige von der Ölpumpe 40 abgeführte Arbeitsfluid wird an das elektromagnetische Wegeventil 41 geliefert. Ein Ölfilter (nicht gezeigt) ist an der stromabwärtigen Seite des Abgangs 40a eingebracht. Auch ist ein Flusssteuerungsventil (nicht gezeigt) dazu bereitgestellt, die Menge des Arbeitsfluids angemessen zu steuern, welches von der Ölpumpe 40 in den Abgang 40a abgegeben wird. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Überschuss an Arbeitsfluid von der Ölpumpe 40 über den Ablaufkanal 43 zur Ölwanne 42 geleitet wird.
Wie aus der 1 gesehen werden kann, ist das elektromagnetische Wegeventil 41 ein, mit einer elektromagnetischen Magnetspule arbeitendes, proportionales Steuerventil, mit sechs Anschlüssen, sechs Positionen und einem Federoffset. Das elektromagnetische Wegeventil 41 umfasst einen im Wesentlichen zylindrisch hohlen, axial ausgedehnten Ventilkörper (Ventilgehäuse), einen Ventilschieber (ein elektrisch betriebenes Ventilelement) welcher in einer solchen Weise in dem Ventilkörper installiert ist, dass er in einer sehr eng passenden Bohrung des Ventilkörpers axial gleitet, eine Ventilfeder, die innerhalb eines axialen Endes des Ventilkörpers eingebaut ist, um den Ventilschieber permanent in einer axialen Richtung vorzuspannen und eine elektromagnetische Magnetspule, welche an dem Ventilkörper angebracht ist, um eine axial gleitende Bewegung des Ventilschiebers gegen die Federkraft der Ventilfeder zu bewirken.
Das elektromagnetische Wegeventil 41 ist dazu konfiguriert, um den Ventilschieber mittels zweier entgegengerichteten Kräfte in eine von sechs axialen Positionen zu bewegen, wobei die zwei entgegengerichteten Kräfte von der Federkraft der Ventilfeder und einem Steuerstrom erzeugt werden, der von der Steuerung 35 erzeugt wird und durch die elektromagnetische Magnetspule fließt. Dadurch wird der Fluidverbindungszustand zwischen dem Abgang 40a der Ölpumpe 40 und jeweils den drei Durchlässen (das sind der Phasenverzögerungsdurchlass 18, der Phasenvoreildurchlass 19 und der Verschlussdurchlass 20) geändert und gleichzeitig der Fluidverbindungszustand zwischen dem Ablaufkanal 43 und jeweils den drei Durchlässen 18, 19 und 20 geändert, und zwar abhängig von der aus den sechs Positionen gewählten Position des Ventilschiebers.
Wie oben diskutiert, ist das elektromagnetische Wegeventil 41 dazu konfiguriert, um den Flusspfad durch das Wegeventil 41 zu verändern, indem abhängig von einer gegebenen axialen Position des Ventilschiebers zwischen den Anschlüssen umgeschaltet wird. Dies geschieht, basierend auf der letzten Up-to-date-Information über den Betriebszustand des Motors (z. B. die Motordrehzahl oder die Motorlast), wobei eine relative Winkelphase des Flügelrotors 9 (Nockenwelle 2) zu dem Steuerrad 1 (die Kurbelwelle) verändert wird und auch ein gezieltes Umschalten zwischen verschiedenen verriegelten und entriegelten Zuständen des Verschlussmechanismus 4 ermöglicht wird. In anderen Worten, durch gezieltes Umschalten zwischen einem verschlossenen (verriegelten) Zustand der Verschlussstifte 27–29 mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 und einem aufgesperrten (entriegelten) Zustand der Verschlussstifte 27–29 von den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26. Entsprechend kann mittels dem elektromagnetischen Wegeventil 41, wie vorangegangen diskutiert, eine freie Drehung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 abhängig von dem Betriebszustand des Motors ermöglicht (erlaubt) oder verhindert (begrenzt) werden.
Die Steuerung (ECU) 35 umfasst generell einen Mikrocomputer. Die Steuerung 35 beinhaltet ein Eingabe-/Ausgabeinterface (I/O), Speicher (RAM, ROM) und einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor (CPU). Das Eingabe-/Ausgabeinterface (I/O) der Steuerung 35 empfängt eine Eingabeinformation von verschiedenen Schaltern und Sensoren des Motors/des Fahrzeugs, nämlich einen Kurbelwinkelsensor (einen Kurbelpositionssensor), einen Luftmengenmesser, einen Motortemperatursensor (beispielsweise einen Motorkühlmittelsensor), einen Drosselöffnungssensor (einen Drosselpositionssensor), einen Nockenwinkelsensor, einen Drucksensor des Ölpumpenablaufs und dergleichen. Der Kurbelwinkelsensor wird bereitgestellt, um die Drehzahl der Motorkurbelwelle zu detektieren und die Motordrehzahl zu berechnen. Der Luftmengenmesser wird bereitgestellt, um ein Einlassluftmengensignal zu generieren, das eine tatsächliche Einlassluftmengenrate oder eine tatsächliche Luftmenge angibt. Der Motortemperatursensor wird bereitgestellt, um die tatsächliche Betriebstemperatur des Motors zu bestimmen. Der Nockenwinkelsensor wird bereitgestellt, um die letzte Up-to-date-Information über die Winkelphase der Nockenwelle 2 zu bestimmen. Der Abgangsdrucksensor wird bereitgestellt, um den Abgangsdruck des Arbeitsfluids, welches von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, zu bestimmen. Innerhalb der Steuerung 35 erlaubt der Hauptprozessor den Zugriff auf Eingabeinformationsdatensignale über das Eingabe-/Ausgabeinterface von den vorangegangen diskutierten Schaltern und Sensoren des Motors/des Fahrzeugs, um den derzeitigen Motorbetriebszustand zu erfassen. Auch wird ein Steuerimpulsstrom für die elektromagnetische Wicklung der Magnetspule des elektromagnetischen Wegeventils 41 erzeugt, der basierend auf der letzten Up-to-date-Information über den erfassten Motorbetriebszustand und den erfassten Abgangsdruck bestimmt wird. Dadurch wird die axiale Positionen des gleitenden Ventilschiebers gesteuert, um zu bewirken, dass abhängig von der gesteuerten axialen Position des Ventilschiebers selektiv zwischen den Anschlüssen geschaltet wird.
In den 2–3 ist ein mit dem Bezugszeichen 50 angegebener Stift ein Positionierungsstift, der an der Innenfläche 1c des Steuerrads 1 angebracht ist, wobei eine axial ausgedehnte Nut, welche mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet ist, eine Positionierungsnut ist, die am äußeren Umfang des ersten Schuhs 10a des Gehäusekörpers 10 ausgebildet ist. Beim Zusammenbau wird der Positionierungsstift 50 des Steuerrads 1 in die Positionierungsnut 51 von dem ersten Schuh 10a von dem Gehäusekörper 10 eingepasst und gewährleistet so eine einfache Positionierung von dem Gehäusekörper 10 relativ zu dem Steuerrad 1.
Betrieb der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform
Details des Betriebs der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform werden im Nachfolgenden beschrieben.
Zum Beispiel, falls nach einer normalen Fahrzeugfahrt der Zündschalter auf AUS gestellt wurde und folglich der Motor sich nicht mehr dreht, ist eine Versorgung von Steuerströmen von der Steuerung 35 an die elektromagnetische Wicklung von dem elektromagnetischen Wegeventil 41 gestoppt und folglich ist die Magnetspule spannungsfrei. Deshalb ist die Magnetspule durch die Federkraft der Ventilfeder an der maximalen, rechten axialen Position positioniert (nämlich an der ”ersten Position”, in anderen Worten, an der federvorgespannten oder Feder-Offset-Position). Demzufolge steht der Abgang 40a sowohl mit dem Phasenverzögerungsdurchlass 18 als auch mit dem Phasenvoreildurchlass 19 in Verbindung, wohingegen der Verschlussdurchlass 20 mit dem Ablaufkanal 43 in Verbindung steht.
Gleichzeitig wird die (Ölpumpe 40 in einen unwirksamen Zustand versetzt und folglich wird eine Versorgung der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 gestoppt, und ebenfalls wird die Arbeitsfluidversorgung zu jeweils der ersten, zweiten und dritten Aufnahmekammer zur Entriegelung 32–34 gestoppt.
Das heißt, wenn der Zündschalter bei einem Zustand ausgeschaltet wird, bei dem während des Leerlaufs, bevor der Motor in einen gestoppten Zustand gebracht wurde, der Flügelrotor 9 durch die Arbeitsfluiddruckversorgung jeder der Phasenverzögerungskammern 11 in eine Phasenverzögerungsposition gestellt wurde, so tritt unmittelbar bevor der Motor stoppt ein wechselndes Drehmoment auf, das auf die Nockenwelle 2 wirkt. Insbesondere, falls eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung auftritt, was einem negativen Drehmoment des auf die Nockenwelle 2 einwirkenden, wechselnden Drehmoments geschuldet ist, erreicht deshalb die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 die dazwischen liegende Winkelposition (siehe 4), die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27, die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 und die Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 werden durch die Federkräfte der ersten, zweiten und dritten Feder 36–38 in Eingriff mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 gebracht (siehe 11). Als Ergebnis daraus wird der Flügelrotor 9 relativ zu dem Steuerrad 1 an der dazwischen liegenden Winkelposition (siehe 4), zwischen der maximalen Phasenverzögerungsposition (siehe 3) und der maximalen Phasenvoreilposition (siehe 5) gehalten oder verriegelt.
Konkreter wird die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der ersten unteren Fläche 24a des ersten Verschlusslochs 24 gebracht, falls eine geringfügige Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 von der Winkelposition der 6 zu der Winkelposition der 7 in Richtung der Phasenvoreilrichtung auftritt, geschuldet dem negativen Drehmoment des wechselnden Drehmoments, welches auf die Nockenwelle 2 einwirkt. Zu diesem Zeitpunkt, auch falls der Flügelrotor 9 dazu tendiert, sich in der entgegengesetzten Richtung zu dem Steuerrad 1 zu drehen (nämlich in der Phasenverzögerungsrichtung), geschuldet einem positiven Drehmoment des wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, kann so eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenverzögerungsrichtung durch Aufliegen des Außenumfangs (die Kante) der Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 auf der nach oben stehenden, gestuften inneren Fläche begrenzt werden, die sich vertikal von der ersten unteren Fläche 24a erstreckt.
Danach, falls eine weitere Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in Richtung der Phasenvoreilrichtung auftritt, geschuldet dem negativen Drehmoment, welches auf die Nockenwelle 2 wirkt, wie in den 7–8 gezeigt, senkt sich der erste Verschlussstift 27 von der ersten unteren Fläche 24a zu der zweiten unteren Fläche 24b schrittweise in die Phasenvoreilrichtung ab. Folglich wird die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 24b gebracht. Dann bewegt sich die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 aufgrund der Rastwirkung entlang der zweiten unteren Fläche 24b in die Phasenvoreilrichtung und erreicht einen im Wesentlichen mittleren Punkt der zweiten unteren Fläche 24b. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 9 gezeigt, gleitet die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der ersten unteren Fläche 25a des zweiten Verschlusslochs 25.
Danach, falls sich der Flügelrotor 9 weiter in die Phasenvoreilrichtung dreht, wie in den 9–10 gezeigt, bewegt sich die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 in die Nähe der aufrechten inneren Fläche 24c des ersten Verschlusslochs 24. Zur gleichen Zeit wird die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit der zweiten unteren Fläche 25b aufgrund der Rastwirkung gebracht.
Falls sich der Flügelrotor 9, geschuldet einem negativen Drehmoment, noch weiter in die Phasenvoreilrichtung dreht, wie in den 10–11 gezeigt, gleitet die Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 in Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26, während die ersten und zweiten Verschlussstifte 27–28 in die gleiche Richtung gleiten. Unter diesen Bedingungen, wie vormals diskutiert, stoßen die in Umfangsrichtung entgegengesetzten, äußeren peripheren Kanten des zweiten und dritten Verschlussstifts 28–29, die in Umfangsrichtung zueinander entgegengesetzt sind, entsprechend mit den in Umfangsrichtung entgegengesetzten, aufrechten inneren Flächen 25c und 26b des zweiten und dritten Verschlusslochs 25–26 zusammen, so dass der angegebene Bereich der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1, der sich zwischen den zwei aufrechten inneren Flächen 25c und 26b erstreckt, mit den zwei Verschlussstiften 28–29 geschichtet ist. Demzufolge kann der Flügelrotor 9 stabil und sicher an der dazwischen liegenden Winkelposition gehalten oder verriegelt werden (siehe 4), die zwischen der maximalen Phasenverzögerungsposition und der maximalen Phasenvoreilposition ist.
Anschließend, unmittelbar, nachdem der Zündschalter angeschaltet wurde, um den Motor zu starten, beginnt die Ölpumpe 40 aufgrund der anfänglichen Zündung (der Start des Kurbelns) zu laufen. Demzufolge wird der Abgabedruck des Arbeitsfluids, welches von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, an jede der Phasenverzögerungskammern 11 und jede der Phasenvoreilkammern 12 über die entsprechenden Durchlässe 18 und 19 abgegeben. Auf der anderen Seite wird der Verschlussdurchlass 20 in einer Fluid-verbundenen Beziehung mit dem Ablaufkanal gehalten. Dementsprechend werden der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 durch die Federkräfte der ersten, zweiten und dritten Feder 36–38 in Eingriff mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 gehalten.
Wie vormals diskutiert, wird die axiale Position des Ventilschiebers des elektromagnetischen Wegeventils 41 abhängig von der letzten Up-to-date-Information über den erfassten Motorbetriebszustand und den erfassten Pumpenabgabedruck mittels der Steuerung 35 gesteuert. Dementsprechend wird bei einer Leerlaufdrehzahl des Motors, bei dem der Abgabedruck des von der Ölpumpe 40 abgegeben Fluids unstabil ist, der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 in eingegriffenen Zuständen (verschlossenen Zuständen) beibehalten.
Danach wird unmittelbar, bevor sich der Motorbetriebszustand von dem Leerlaufzustand zu einem Betriebsbereich mit geringer Geschwindigkeit und geringer Last oder zu einem Betriebszustand mit hoher Geschwindigkeit und hoher Last verändert, ein Steuerstrom von der Steuerung 35 an die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Wegeventils 41 ausgegeben. Demzufolge wird der Ventilschieber geringfügig gegen die Federkraft der Ventilfeder verschoben. Die axiale Position des Ventilschiebers, die geringfügig gegen die ”erste Position” (die Feder-Offset-Position) verschoben ist, wird als ”sechste Position” bezeichnet. Beim Halten des Ventilschiebers in der ”sechsten Position” wird eine Fluidverbindung zwischen dem Abgang 40a und dem Verschlussdurchlass 20 hergestellt. Auf der anderen Seite bleibt sowohl der Phasenverzögerungsdurchlass 18 als auch der Phasenvoreildurchlass 19 in einer Fluid-verbundenen Beziehung mit dem Abgang 40a.
Deshalb kann das Arbeitsfluid über den Fluiddurchlassabschnitt 20a des Verschlussdurchlasses 20 an jeweils die ersten, zweiten und dritten Druckaufnahmekammern 32–34 abgegeben werden. Demzufolge treten eine Bewegung der Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 aus dem Eingriff mit dem ersten Verschlussloch 24 gegen die Federkraft der ersten Feder 36, eine Bewegung der Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 aus dem Eingriff mit dem zweiten Verschlussloch 25 gegen die Federkraft der zweiten Feder 37 und eine Bewegung der Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 aus dem Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26 gegen die Federkraft der dritten Feder 38 simultan auf. Demzufolge kann eine freie Drehbewegung des Steuerrads 1 in die normale Drehrichtung oder in die entgegengesetzte Drehrichtung ermöglicht werden. Gleichzeitig wird das Arbeitsfluid an sowohl die Phasenverzögerungskammer 11 als auch die Phasenvoreilkammer 12 abgegeben.
Daraufhin wird angenommen, dass der Arbeitsfluiddruck lediglich zu entweder der Phasenverzögerungskammer 11 oder der Phasenvoreilkammer 12 geliefert wird. In so einem Fall tritt eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in entweder die Phasenverzögerungsrichtung oder die Phasenvoreilrichtung auf, und folglich erfährt der erste Verschlussstift 27 eine Scherkraft, die von einer Verschiebung in Umfangsrichtung des ersten Verschlussstiftlochs 31a am Rotor 15 relativ zu dem ersten Verschlussloch 24 herrührt. In gleicher Weise erfährt der zweite Verschlussstift 28 eine Scherkraft, die von einer Verschiebung in Umfangsrichtung des zweiten Verschlussstiftlochs 31b am Rotor 15 relativ zu dem zweiten Verschlussloch 25 herrührt. In einer gleichen Weise erfährt der dritte Verschlussstift 29 eine Scherkraft, die von einer Verschiebung in Umfangsrichtung von dem zweiten Verschlussstiftloch 31c am Rotor 15 relativ zu dem zweiten Verschlussloch 26 herrührt. Als Folge daraus wird der erste Verschlussstift 27 in einen sogenannten eingeklemmten (gefressenen) Zustand zwischen dem ersten Verschlussstiftloch 31a und dem ersten Verschlussloch 24 gebracht, die relativ zueinander verschoben sind. Der zweite Verschlussstift 28 wird ebenfalls in einen sogenannten verklemmten (gefressenen) Zustand zwischen dem zweiten Verschlussstiftloch 31b und dem zweiten Verschlussloch 25 gebracht, die relativ zueinander verschoben sind. Der dritte Verschlussstift 29 wird auch in einen sogenannten verklemmten (gefressenen) Zustand zwischen dem dritten Verschlussstiftloch 31c und dem dritten Verschlussloch 26 gebracht, die relativ zueinander verschoben sind. Demzufolge gibt es eine Möglichkeit, dass der verschlossene (eingegriffene) Zustand der Verschlussstifte 27–29 mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 nicht freigegeben werden kann.
Ebenfalls wird nun angenommen, dass es keine Versorgung mit Hydraulikdruck an sowohl die Phasenverzögerungskammer 11 als auch die Phasenvoreilkammer 12 erfolgt. In so einem Fall, geschuldet dem wechselnden Drehmoment, welches von der Nockenwelle 2 übertragen wird, tendiert der Flügelrotor 9 zum Flattern. Folglich wird der Flügelrotor 9 (insbesondere der erste Flügel 16a) in einen Kollisionskontakt mit dem Schuh 10a von dem Gehäusekörper 10 gebracht, wobei es eine zunehmende Tendenz für das Auftreten eines hämmernden Geräusches gibt.
Im Gegensatz zum Vorangegangenen, entsprechend der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform, kann der Arbeitsfluiddruck (hydraulischer Druck) simultan an sowohl die Phasenverzögerungskammer 11 als auch an die Phasenvoreilkammer 12 abgegeben werden. Demzufolge ist es möglich, das Flattern des Flügelrotors 9 angemessen zu unterdrücken und auch den eingeklemmten (gefressenen) Zustand von dem ersten Verschlussstift 27, zwischen dem ersten Verschlussstiftloch 31a und dem ersten Verschlussloch 24, den verklemmten (gefressenen) Zustand von dem zweiten Verschlussstift 28, zwischen dem zweiten Verschlussstiftloch 31b und dem zweiten Verschlussloch 25, und den verklemmten (gefressenen) Zustand von dem dritten Verschlussstift 29, zwischen dem dritten Verschlussstiftloch 31c und dem dritten Verschlussloch 26, angemessen zu unterbinden.
Danach wird, falls der Motorbetriebszustand zu einem Betriebszustand mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last verändert worden ist, der Ventilschieber weiter gegen die Federkraft der Ventilfeder verschoben, indem mit einem weiteren Anstieg des elektrischen Stroms, der durch die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Wegeventils 41 fließt, der Magnetspule Energie zugeführt wird, und der folglich an der ”dritten Position” positioniert ist. Sowohl der Verschlussdurchlass 20 als auch der Phasenverzögerungsdurchlass 18 bleiben in einer Fluid-verbundenen Beziehung mit dem Abgang 40a, Eine Fluidverbindung zwischen dem Phasenvoreildurchlass 19 und dem Ablaufkanal 23 wird erstellt.
Als Folge daraus werden der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 aus einem Eingriff mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 gehalten. Auch fließt Arbeitsfluid in der Phasenvoreilkammer 12 durch den Ablaufkanal 43 ab und demzufolge wird der hydraulische Druck in der Phasenvoreilkammer 12 niedrig, während das Arbeitsfluid über den Abgang 40a zu der Phasenverzögerungskammer 11 geliefert wird und deshalb der hydraulische Druck in der Phasenverzögerungskammer 11 hoch wird.
Dementsprechend rotiert der Flügelrotor 9 relativ zu dem Gehäuse 7 (nämlich dem Steuerrad 1) zu der maximalen Phasenverzögerungsposition.
Demzufolge wird ein Ventilüberlapp mit offenen Zeiträumen der Einlass- und Auslassventile klein und daher wird die Menge der im Zylinder verbleibenden Gases reduziert, wodurch die Verbrennungseffizienz erhöht wird und folglich eine stabile Motorrotation und eine erhöhte Brennstoffeinsparung sichergestellt wird.
Danach wird, falls sich der Motorbetriebszustand zu einem Betriebsbereich mit einer hohen Geschwindigkeit und hoher Last verändert, der Ventilschieber verschoben, indem mit einem kleinen Steuerstrom, der durch die elektromagnetische Spule fließt, die Magnetspule des elektromagnetischen Wegeventils 41 mit Energie versorgt wird, und deshalb ist er an einer ”zweiten Position” positioniert. Als Ergebnis wird eine Fluidverbindung zwischen dem Phasenverzögerungsdurchlass 18 und dem Ablaufkanal 43 hergestellt. Der Verschlussdurchlass 20 verbleibt in einer Fluid-verbindenden Beziehung mit dem Abgang 40a. Zur selben Zeit wird eine Fluidverbindung zwischen dem Phasenvoreildurchlass 19 und dem Abgang 40a hergestellt.
Dementsprechend werden der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 aus einem Eingriff mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 gebracht. Auch wird das Arbeitsfluid in der Phasenverzögerungskammer 11 durch den Ablaufkanal 43 abgelassen und demnach wird der hydraulische Druck in der Phasenverzögerungskammer 11 niedrig, wohingegen das Arbeitsfluid über den Abgang 40a zu der Phasenvoreilkammer 12 geliefert wird und demnach der hydraulische Druck in der Phasenvoreilkammer 12 hoch wird. Demzufolge dreht sich der Flügelrotor 9 relativ zu dem Gehäuse 7 (nämlich dem Steuerrad 1) zu der maximalen Phasenvoreilposition hin (siehe 5). Demnach ist die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerrad 1 zu der maximalen, relativen Voreildrehphase hin verändert.
Dementsprechend wird ein Ventilüberlapp von offenen Zeiträumen der Einlass- und der Auslassventile groß und deshalb ist die Einlassluftladeeffizienz vergrößert, wodurch die Motordrehmomentabgabe verbessert ist.
Infolgedessen, falls sich der Motorbetriebszustand von einem Betriebsbereich mit geringer Geschwindigkeit und geringer Last oder einem Betriebsbereich mit hoher Geschwindigkeit mit hoher Last zu einem Leerlaufzustand hin verschiebt, so wird die Versorgung des Steuerstroms von der Steuerung 35 an die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Wegeventils 41 gestoppt. Dadurch wird der Ventilschieber durch die Federkraft der Ventilfeder an der ”ersten Position” positioniert (nämlich der Feder-Offset-Position), die in 1 gezeigt ist. Der Verschlussdurchlass 20 steht in Verbindung mit dem Ablaufkanal 43, wohingegen der Abgang 40 mit sowohl dem Phasenverzögerungsdurchlass 18 als auch mit dem Phasenvoreildurchlass 19 in Verbindung steht. Dementsprechend haben die hydraulischen Drücke, welche in den entsprechenden hydraulischen Kammern aufgebracht sind, fast den gleichen Druckwert (Phasenverzögerungskammer 11 und Phasenvoreilkammer 12).
Entsprechend der oben diskutierten Gründe tritt, wenn der Flügelrotor 9 an einer Phasenverzögerungsposition positioniert wurde, eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung auf, geschuldet dem wechselnden Drehmoment, welches auf die Nockenwelle 2 wirkt. Demzufolge wird durch die Federkraft der ersten Feder 36 und aufgrund der Rastwirkung der ersten gestuften Verschlussführungsnut (untere Flächen 24a–24b) der erste Verschlussstift 27 in einen Eingriff mit den ersten und zweiten unteren Flächen 24a–24b des ersten Verschlusslochs 24 Schritt für Schritt gebracht, geschuldet der Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung. In gleicher Weise wird durch die Federkraft der zweiten Feder 37 und aufgrund der Rastwirkung der zweiten gestuften Verschlussführungsnut (untere Flächen 25a–25b) der zweite Verschlussstift 28 in einen Eingriff mit der ersten und zweiten unteren Fläche 25a–25b von dem zweiten Verschlussloch 25 Schritt für Schritt gebracht, geschuldet der Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung. Auch wird durch die Federkraft der dritten Feder 38 und aufgrund der Rastwirkung der dritten Verschlussführungsnut (untere Fläche 26a) der dritte Verschlussstift 29 in einen Eingriff mit der unteren Fläche 26 des dritten Verschlusslochs 26 gebracht, geschuldet der Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasenvoreilrichtung. Demzufolge wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 an einer dazwischen liegenden Winkelposition (siehe 4) zwischen der maximalen Phasenverzögerungsposition und der maximalen Phasenvoreilposition gehalten oder verriegelt.
Zudem, falls der Motor gestoppt wird, wird der Zündungsschalter ausgeschaltet. Wie im Vorangegangenen beschrieben, verbleiben der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 in deren verriegelten Zuständen, wobei die Spitze 27a des ersten Verschlussstifts 27 mit der zweiten unteren Fläche 24b des ersten Verschlusslochs 24 in Eingriff gebracht wurde, die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 mit der zweiten unteren Fläche 25b des zweiten Verschlusslochs 25 in Eingriff gebracht wurde und die Spitze 29a des dritten Verschlussstifts 29 mit der unteren Fläche 26a des dritten Verschlusslochs 26 in Eingriff gebracht wurde.
Des Weiteren wird, angenommen, dass der Motor kontinuierlich in einem gegebenen Motorbetriebsbereich betrieben wird, die elektromagnetische Spule der Magnetspule des elektromagnetischen Wegeventils 41 mit einer gegebenen Größe des Steuerstroms mit Energie versorgt, und deshalb wird der Ventilschieber an einer im Wesentlichen dazwischen liegenden axialen Position positioniert, d. h. an der ”vierten Position”. Als Folge daraus ist eine Fluidverbindung zwischen dem Phasenvoreildurchlass 19 und dem Abgang 40a blockiert und es ist eine Fluidverbindung zwischen dem Phasenverzögerungsdurchlass 18 und dem Ablaufkanal 43 blockiert. Auf der anderen Seite ist eine Fluidverbindung zwischen dem Abgang 40a und dem Verschlussdurchlass 20 erstellt.
Demzufolge wird der hydraulische Druck des Arbeitsfluids in jeder der Phasenverzögerungskammern 11 und der hydraulische Druck des Arbeitsfluids in jeder der Phasenvoreilkammern 12 konstant gehalten. Auch werden, durch die hydraulische Druckversorgung vom Abgang 40a zum Verschlussdurchlass 20, der erste, zweite und dritte Verschlussstift 27–29 ohne Eingriff mit den entsprechenden Verschlusslöchern 24–26 gehalten, d. h., sie werden in ihren entriegelten Zuständen gehalten.
Demzufolge wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 an der gewünschten Winkelposition gehalten, die mit der gegebenen Größe des Steuerstroms korrespondiert, und dadurch wird die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerrad 1 (nämlich dem Gehäuse 7) an der gewünschten relativen Rotationsphase gehalten. Demzufolge kann der Einlassventil-Öffnungszeitpunkt und der Einlassventil-Schließzeitpunkt an den entsprechenden, gewünschten Zeitwerten gehalten werden.
In dieser Weise kann, indem die Magnetspule des elektromagnetischen Wegeventils 41 mit der gewünschten Größe des Steuerstroms mit Energie versorgt wird oder indem die Magnetspule nicht mit Energie versorgt wird, dadurch dass die Mittel der Steuerung 35 von der letzten Up-to-date-Information über einen Motorbetriebszustand abhängen und dadurch die axiale Bewegung des Ventilschiebers gesteuert wird, die axiale Position des Ventilschiebers zu jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Position hin geregelt werden. Wie oben diskutiert, kann die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerrad 1 (nämlich dem Gehäuse 7) zu der gewünschten relativen Rotationsphase (eine optimale relative Rotationsphase) angepasst oder gesteuert werden, indem sowohl der Phasenänderungsmechanismus 3 als auch der Verschlussmechanismus 4 geregelt werden. Dadurch wird mit einer größeren Sicherheit die Regelgenauigkeit der Ventilsteuerzeiten verbessert.
Zudem wird nun angenommen, dass sich der axial gleitende Schieber des mit Energie versorgten elektromagnetischen Wegeventils 41 festgesetzt hat und zwar durch eine Kontamination, Dreck oder Ablagerungen (z. B. ein sehr kleines Stück Metall), welche im Arbeitsfluid enthalten sind, das in der hydraulischen Schaltung 5 verwendet wird. Dementsprechend ist der gleitende Schieber des elektromagnetischen Wegeventils 41 zwischen der Kante von jedem der Stegabschnitte des Schiebers und der Kante von jedem der Abgänge eingeklemmt, falls der Motor ungewöhnlich angehalten hat, indem der Motor ungewöhnlich abgewürgt wurde oder beim Wiederstarten des Motors, nachdem der Motor außergewöhnlich angehalten hat. Geschuldet des haftenden Schiebers, ist es schwierig, ein selektives Umschalten zwischen den Anschlüssen zu erreichen, d. h. eine Änderung des Fließpfades durch das elektromagnetische Wegeventil 41. Bei so einem außergewöhnlichen Zustand, d. h. bei einem Deaktivierungszustand der gleitenden Bewegung des Ventilschiebers, arbeitet das Ventilsteuersystem dieser Ausführungsform wie folgt:
Das heißt, falls durch das Haften des Ventilschiebers der Ventilschieber in einem Deaktivierungszustand der Gleitbewegung ist, ist es selbstverständlich unmöglich, die Winkelphasensteuerung des Flügelrotors 9 auszuüben. Der außergewöhnliche Betriebszustand (nämlich, der Deaktivierungszustand der Bewegung des Ventilschiebers) wird von der Steuerung 35 bestimmt, basierend auf den Ergebnissen eines Vergleichs zwischen der tatsächlichen Winkelphase, die von dem Nockenwinkelsensor detektiert wird, und der gewünschten Winkelphase der Nockenwelle 2. In anderen Worten, basierend auf einer Zeitdauer während der ein Zustand anhält, bei dem ein Kommandowert (ein gewünschter Ventil-Timing-Wert) für Ventilsteuerzeiten von dem tatsächlich detektierten Ventil-Timing-Wert abweicht, und seiner vorherbestimmten Zeitschwellendauer. Falls der außergewöhnliche Zustand mittels der Steuerung 35 bestimmt wurde, generiert die Steuerung 35 eine maximale Größe des Steuerstroms für die elektromagnetische Spule der Magnetspule des elektromagnetischen Wegeventils 41. Als Ergebnis daraus wird der Ventilschieber gewaltsam axial gegen die Federkraft der Ventilfeder verschoben, indem eine maximale Größe der elektromagnetischen Kraft von der Magnetspule produziert wird, während die Kontaminationen oder Ablagerungen geschert werden, und er wird dadurch in der ”fünften Position” positioniert. Folglich werden alle, nämlich der Phasenverzögerungsdurchlass 18, der Phasenvoreildurchlass 19 und der Verschlussdurchlass 20 mit dem Ablaufkanal 43 verbunden und als Ergebnis wird das Arbeitsfluid in jeder der Phasenverzögerungskammern 11, das Arbeitsfluid in jeder der Phasenvoreilkammern 12 und das Arbeitsfluid in jeder der ersten, zweiten und dritten Druckaufnahmekammern zum Entriegeln 32–34 alle in die Ölwanne 42 abgelassen. Wie bereits oben diskutiert, hat das elektromagnetische Wegeventil 41 sechs verschiedene Kolbenkonfigurationen. In 1 korrespondiert die am weitesten rechts gezeigte Kolbenkonfiguration des elektromagnetischen Wegeventils 41 mit der ”ersten Position”, wohingegen die am weitesten links gezeigte Kolbenkonfiguration mit der ”fünften Position” korrespondiert. Das heißt, die am weitesten rechts gezeigte Kolbenkonfiguration korrespondiert mit der ”ersten Position”, die Kolbenkonfiguration korrespondierend zu der ”sechsten Position”, die Kolbenkonfiguration korrespondierend zu der ”dritten Position”, die Kolbenkonfiguration korrespondierend zu der ”vierten Position”, die Kolbenkonfiguration korrespondierend zu der ”zweiten Konfiguration” und die am weitesten links gezeigte Kolbenkonfiguration korrespondiert mit der ”fünften Position” und sind in dieser Reihenfolge in einer Richtung von rechts nach links angeordnet.
Wie bereits oben diskutiert, sind bei der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten dieser Ausführungsform der erste, der zweite und der dritte Verschlussstift 27–29 in dem Rotor 15 des Flügelrotors 9 in die entsprechenden Verschlussstiftlöcher 31a–31c eingebracht. Dadurch ist es möglich, die Dicke von jedem Flügel 16a–16d in Umfangsrichtung zu reduzieren, und dadurch den Rotationswinkel des Flügelrotors 9 relativ zu dem Gehäuse 7 angemessen zu vergrößern.
Bisher musste der Rotordurchmesser des Flügelrotors (Flügeleinheit) in sich selbst vergrößert werden, um die Verschlussstifte aufzunehmen oder zu halten. Demgegenüber hat bei der Vorrichtung dieser Ausführungsform der Rotor 15 des Flügelrotors 9 teilweise ausgedehnte, in Umfangsrichtung beabstandete Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f, ohne dass sich der gesamte Umfang des Rotors 15 ausdehnt. Und dabei sind die drei Verschlussstifte 27–29 in die teilweise ausgedehnten Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f des Rotors 15 installiert. Aufgrund der mit unterschiedlichen Durchmessern deformierten, äußeren Umfangsflächen des Rotors 15, ist die gesamte volumetrische Kapazität der hydraulischen Kammern 11a und 12a, die in dem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Rotors 15 angeordnet sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c–15d), größer gesetzt, als die gesamte volumetrische Kapazität der hydraulischen Kammern 11b und 12b, die in einem Bereich korrespondierend mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 15e–15f).
Dadurch ist die druckaufnehmende Oberfläche von jeder Seitenfläche 16e–16h der Flügel 16a-16d, welche den hydraulischen Kammern 11a und 12a zugewandt sind und die korrespondierend mit dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c–15d), angemessen größer festgelegt als jeweils die Seitenflächen der Flügel 16a–16d, welche den hydraulischen Kammern 11b und 12b zugewandt sind, die in einem Bereich korrespondierend mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet sind (jeweils der erste und zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 15e–15f). Folglich kann während der Ventilzeitsteuerung eine relative Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrotors 9 gegenüber dem Gehäuse 7 erhöht werden, um dadurch ein Wandlungsansprechverhalten der relativen Phase der Nockenwelle 2 gegenüber dem Gehäuse 7 (der Kurbelwelle) zu verbessern und ein Ansprechverhalten von Einlassventilsteuerzeiten zu verbessern.
Darüber hinaus sind die beiden Abschnitte mit kleinem Durchmesser 15c–15d an Winkelpositionen angeordnet, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und die diametral gegenüberliegend zueinander sind (konkret um ungefähr 180°), wohingegen die zwei Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f an Winkelpositionen angeordnet sind, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und die diametral gegenüberliegend zueinander sind (konkret um ungefähr 180°). Als Ganzes kann das Gewicht des Flügelrotors 9 ringsherum ausbalanciert und gleichmäßig gemacht werden, um dadurch ein Rotationsungleichgewicht des Flügelrotors 9 zu vermeiden. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7.
Zusätzlich sind die beiden Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f an Winkelpositionen angeordnet, die voneinander in Umfangsrichtung in einem Bereich von ungefähr 180° und größer als 120° beabstandet sind. Falls der Rotor auf einer Bearbeitungsmaschine fixiert wird (z. B. eine Metallbearbeitungsmaschine), können die Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f, die diametral gegenüberliegend sind, einfach in einer Aufspannvorrichtung gegriffen oder gesichert werden. Dadurch kann die Arbeitseffizienz verbessert werden.
Zusätzlich werden bei dieser Ausführungsform eine Funktion zur Steuerung des hydraulischen Drucks für jede der hydraulischen Druckkammern (die Phasenverzögerungskammer 11 und die Phasenvoreilkammer 12) und eine Funktion zur Steuerung des hydraulischen Drucks für jeweils die erste, zweite und dritte Druckaufnahmekammer zur Entriegelung 32–34, beide mittels des elektromagnetischen Wegeventils 41 erreicht. Dadurch ist es möglich, die Flexibilität der Anordnung der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten auf dem Motorkörper zu verbessern, um dadurch eine geringere Systeminstallationszeit und Kosten zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist es möglich, die Fähigkeit zu verbessern, die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 an einer dazwischen liegenden Winkelposition mittels des Verschlussmechanismus 4 zu halten. Zusätzlich ist aufgrund der ersten Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Verschlussführungsnut mit den unteren Flächen 24a–24b, die als Einwegekupplung, in anderen Worten als Rastung dienen) und der zweiten Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Verschlussführungsnut mit den zwei unteren Flächen 25a–25b, die als Einwegekupplung, in anderen Worten als Rastung dienen) eine Bewegung des ersten Verschlussstifts 27 nur in einen Eingriff mit dem ersten Verschlussloch 24 und eine Bewegung des zweiten Verschlussstifts 28 nur in einen Eingriff mit dem zweiten Verschlussloch 25 erlaubt, wodurch eine sicherere und genauere Führungswirkung für die Bewegung der Verschlussstifte 27–28 in den Eingriff gewährleistet wird.
Obwohl der Flügelrotor 9 dazu tendiert, sich in die Phasenverzögerungsrichtung relativ zu dem Steuerrad 1 zu drehen, geschuldet des positiven Drehmoments, ist es möglich, den Flügelrotor 9 aufgrund der langen fünfstufigen Lastwirkung sicher und genau zu der dazwischen liegenden Winkelposition zu führen, wobei die lange fünfstufige Rastwirkung durch die zwei unteren Flächen 24a–24b des ersten Verschlusslochs 24, durch die zwei unteren Flächen 25a–25b des zweiten Verschlusslochs 25 und die untere Fläche 26a des dritten Verschlusslochs 26 verursacht wird.
Ein hydraulischer Druck in jeweils der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 wird nicht als ein hydraulischer Druck verwendet, der auf jeweils der ersten, zweiten und dritten Druckaufnahmekammer zum Entriegeln 32–34 wirkt. Im Vergleich mit einem System, bei dem ein hydraulischer Druck in jeweils der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 auch als hydraulischer Druck verwendet wird, der jeweils auf die Druckaufnahmekammern zum Entriegeln wirkt, kann ein Ansprechen des hydraulischen Systems dieser Ausführungsform auf eine hydraulische Druckversorgung an jeweils die Druckaufnahmekammern zum Entriegeln 32–34 stark verbessert werden. Dadurch ist es möglich, ein Ansprechen von jedem Verschlussstift 27–29 auf eine Rückwärtsbewegung zum Entsperren (Entriegeln) zu verbessern. Auch eliminiert konkreter, bei dem hydraulischen System dieser Ausführungsform, bei dem der hydraulische Druck an jeweils die Druckaufnahmekammern zum Entsperren 32–34 versorgt werden kann, ohne den hydraulischen Druck in jeweils der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 zu verwenden, das einzelne elektromagnetische Wegeventil 41 die Notwendigkeit einer fluiddichten Dichtvorrichtung zwischen jeweils der Phasenverzögerungskammer 11 und der Phasenvoreilkammer 12 und jeweils den Druckaufnahmekammern zum Entsperren 32–34.
Zusätzlich zu dem oben Beschriebenen umfasst in der gestellten Ausführungsform der Verschlussmechanismus 4 drei separate Verschlussvorrichtungen, d. h. (i) der erste Verschlussstift 27 und die erste Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Nut) mit der ersten und zweiten unteren Fläche 24a–24b, (ii) der zweite Verschlussstift 28 und die zweite Verschlussführungsnut (die zweistufig gestufte Nut) mit der ersten und zweiten unteren Fläche 25a–25b und (iii) der dritte Verschlussstift 29 und die dritte Verschlussführungsnut mit der unteren Fläche 26a. Folglich ist es möglich, die Wanddicke des Steuerrads 1, in dem jeweils die Verschlusslöcher 24–26 ausgebildet sind, zu reduzieren. Im Detail kann angenommen werden, dass der Verschlussmechanismus aus einem einzelnen Verschlussstift und einer einzelnen Verschlussführungsnut (eine einzelne mehrstufig gestufte Nut) konstruiert ist. In so einem Fall müssen die fünf unteren Flächen in dem Steuerrad in einer solchen Weise ausgebildet sein, dass sie sich von der Phasenverzögerungsseite zu der Phasenvoreilseite hin schrittweise absenken. Als Folge daraus muss die Wanddicke des Steuerrads auch erhöht werden, um die fünfstufig gestufte Nut vorzusehen. Im Gegensatz dazu führt die Ausführungsform drei verschiedene Verschlussvorrichtungen (27, 24a–24b; 28, 25a–25b; 29, 26a) als Verschlussmechanismus ein und folglich ist es möglich, die Dicke des Steuerrads 1 zu reduzieren und dadurch die axiale Länge der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten zu verkürzen und als Konsequenz daraus die Flexibilität des Aufbaus des Steuergeräts für Ventilsteuersysteme auf dem Motorkörper zu verbessern.
Zweite Ausführungsform
Nun Bezug nehmend auf die 12 wird dort eine Schnittdarstellung einer Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der zweiten Ausführungsform gezeigt. Die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der zweiten Ausführungsform, welche in der 12 gezeigt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, welche in den 1–11 gezeigt ist, dadurch, dass die Struktur des Verschlussmechanismus 4 etwas modifiziert ist.
Konkret sind in der zweiten Ausführungsform der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 15e, das erste Verschlussstiftloch 31a, der erste Verschlussstift 27 und das erste Verschlussloch 24 eliminiert. Das heißt, dass der Rotor 15 der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der zweiten Ausführungsform nur den zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 15f hat, und demzufolge sind die zweiten und dritten Verschlussstiftlöcher 31b–31c, die zweiten und dritten Verschlussstifte 28–29 und die zweiten und dritten Verschlusslöcher 25–26 vorhanden. Dazu ist anzumerken, dass bei der zweiten Ausführungsform der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 15e ersetzt ist, und als der dritte Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15g ausgebildet ist.
Geschuldet der eliminierten ersten Verschlussführungsnut (das eliminierte erste Verschlussloch 24), kann bei der zweiten Ausführungsform die vorangegangen diskutierte Rastwirkung, basierend auf der ersten Verschlussvorrichtung (der erste Verschlussstift 27 und das erste Verschlussloch 24), nicht innerhalb eines Phasenwinkelbereichs des Flügelrotors 9 erzeugt werden, wenn dieser bei ausgeschaltetem Zündschalter in der Nähe der maximalen Phasenverzögerungsposition gehalten wird. Wenn allerdings eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung aufgrund des negativen Drehmoments des wechselnden Drehmoments, welches auf die Nockenwelle 2 wirkt, auftritt und der Flügelrotor 9 eine Winkelposition erreicht, wie in 9 gezeigt, dann gleitet der zweite Verschlussstift 28 in einen Eingriff mit dem zweiten Verschlussloch 25 und wird dann schrittweise in einen aneinanderstoßenden Eingriff mit den ersten und zweiten unteren Flächen 25a–25b gebracht (siehe Rastwirkung, basierend auf der zweiten Verschlussvorrichtung (zweiter Verschlussstift 28 und zweites Verschlussloch 25) bei den Winkelpositionen des Flügelrotors 9, wie in 9–10 gezeigt).
Danach gleitet die Spitze 29a des dritten Verschlusspins 29, während die Spitze 28a des zweiten Verschlussstifts 28 sich weiter in die Phasenvoreilrichtung bewegt, während diese wie in 11 gezeigt, weiter in einem gleitenden Kontakt mit der zweiten unteren Fläche 25b gehalten wird, in einen Eingriff mit dem dritten Verschlussloch 26. Mit den zwei, in die entsprechenden Stiftlöcher 25–26 eingreifenden Verschlussstiften 28–29, stoßen die in Umfangsrichtung entgegengesetzten äußeren peripheren Kanten der zweiten und dritten Verschlussstifte 28–29, welche in Umfangsrichtung entgegengesetzt zueinander sind, mit den in Umfangsrichtung entgegengesetzten, aufrechten inneren Flächen 25c und 26b der zweiten und dritten Verschlusslöcher 25–26 entsprechend aneinander, so dass die festgelegte Fläche der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1, die sich zwischen den beiden aufrechten inneren Flächen 25c und 26b erstreckt, mit den zwei Verschlussstiften 28–29 geschichtet ist.
Die weitere Konstruktion der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der zweiten Ausführungsform aus der 12 ist die gleiche, die für die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Folglich ist es in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform für die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform möglich, die Dicke von jedem Flügel 16a–16d in Umfangsrichtung angemessen zu reduzieren und dadurch den relativen Drehwinkel des Flügelrotors 9 relativ zu dem Gehäuse 7 angemessen zu vergrößern.
Zusätzlich ist bei der zweiten Ausführungsform die gesamte volumetrische Kapazität der hydraulischen Kammern 11a und 12a, welche in einem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Rotors 15 angeordnet sind (jeweils der erste, zweite und dritte Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c, 15d und 15g), größer festgelegt als die gesamte volumetrische Kapazität der hydraulischen Kammer 11b und 12b, welche in einem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet sind (nur der Abschnitt mit großem Durchmesser 15f). Dadurch ist die druckaufnehmende Oberfläche von jeweils den Seitenflächen 16e–16h der Flügel 16a–16d, welche den hydraulischen Kammern 11a und 12a zugewandt ist, die in einem Bereich korrespondierend zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet sind (jeweils die ersten und zweiten Abschnitte mit kleinem Durchmesser), größer festgelegt als diejenige von jeweils den Seitenflächen der Flügel 16a–16d, welche den hydraulischen Kammern 11b und 12b zugewandt ist, die in einem Bereich korrespondierend mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet sind (zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser 15f). Zusätzlich ist die druckaufnehmende Oberfläche der Seitenfläche 16i des vierten Flügels 16d, welcher der hydraulischen Kammer zugewandt ist (die Phasenvoreilkammer 12a), die in dem Bereich korrespondierend mit dem zusätzlichen Abschnitt mit kleinem Durchmesser angeordnet ist (der dritte Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15g), auch größer festgelegt als diejenige von jeweils den Seitenflächen der Flügel 16a–16d, welche den hydraulischen Kammern 11b und 12b zugewandt sind, die in einem Bereich korrespondierend mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet sind (zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser 15f). Demzufolge kann die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform, verglichen mit der ersten Ausführungsform, eine stärker erhöhte relative Drehgeschwindigkeit des Flügelrotors 9 in Bezug auf das Gehäuse 7 während der Ventilsteuerzeiten erreichen, und dadurch ein Umwandlungsanspruchsverhalten der relativen Drehphase der Nockenwelle 2 zum Gehäuse 7 (die Kurbelwelle) angemessen verbessern und das Ansprechverhalten der Einlassventilsteuerzeiten zufrieden stellender verbessern.
Dritte Ausführungsform
In Bezug auf die 13 wird nun dort der Querschnitt der Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der dritten Ausführungsform gezeigt. Die Vorrichtung für Ventilsteuerzeiten der dritten Ausführungsform, welche in 13 gezeigt ist, gleicht der ersten Ausführungsform, welche in den 1–11 gezeigt wird, außer dass bei der dritten Ausführungsform der erste Abschnitt mit kleinem Durchmesser 15c ersetzt ist und als ein dritter Abschnitt mit großem Durchmesser 15h ausgebildet ist, der annähernd den gleichen Krümmungsradius hat, wie jeweils die ersten und zweiten Abschnitte mit großem Durchmesser 15e–15f, und ein vierter Verschlussmechanismus ist hinzugefügt (nämlich ein vierter Verschlussstift 30 und ein viertes Verschlussstiftloch 23, das in der inneren Fläche 1c des Steuerrads 1 ausgebildet ist).
Der dritte Abschnitt mit großem Durchmesser 15h hat ein darin ausgebildetes viertes Verschlussstiftloch 31d (ein axiales Durchgangsloch), so dass der vierte Verschlussstift 30 in dem vierten Verschlussstiftloch 31d gleitend angeordnet ist. Der vierte Verschlussstift 30 ist durch die Federkraft einer vierten Feder 44 (Vorspannungsmittel) in eine Bewegungsrichtung des vierten Verschlussstifts 30 beim Eingreifen in das vierte Verschlussloch 23 permanent vorgespannt.
In gleicher Weise wie das erste Verschlussloch 24 ist das vierte Verschlussloch 23 an der Seite des vierten Abschnitts mit großem Durchmesser 15h des Rotors 15 angeordnet und als eine Kokonform ausgebildet (oder eine kreisbogen-elliptische Form), die sich in eine Umfangsrichtung des Steuerrads 1 erstreckt. Das vierte Verschlussloch 23 ist als zweistufig gestuftes Loch ausgebildet, dessen untere Fläche sich schrittweise von der Phasenverzögerungsseite zu der Phasenvoreilseite hin absenkt. Das vierte Verschlussloch 23 (nämlich die zweistufig gestufte Nut) ist dazu konfiguriert, sich schrittweise von der ersten unteren Fläche 23a zu der zweiten unteren Fläche 23b, in dieser Reihenfolge, abzusenken.
Die Wirkung der vierten Verschlussvorrichtung (der vierte Verschlussstift 30 und das vierte Verschlussloch 23) ist genauso wie die der ersten Verschlussvorrichtung (erster Verschlussstift 27 und erstes Verschlussloch 24). Das heißt, die Spitze des vierten Verschlussstifts 30 kann, beim Auftreten einer Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung, geschuldet einem negativen Drehmoment eines wechselnden Drehmoments, welches auf die Nockenwelle 2 direkt nach dem Anhalten des Motors wirkt, durch die Federkraft der vierten Feder 44 und aufgrund der Wirkung der vierten, gestuften Verschlussführungsnut (die unteren Flächen 23a–23b), in einen Eingriff mit den ersten und zweiten unteren Flächen 23a, 23b des vierten Verschlusslochs 23 gebracht werden, und zwar eine nach der anderen. Folglich erlaubt auch die vierte Verschlussvorrichtung (der vierte Verschlussstift 30 und das vierte Verschlussloch 23) in einer gleichen Weise wie die erste Verschlussvorrichtung eine normale Rotation des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenvoreilrichtung, beschränkt oder verhindert jedoch eine entgegengesetzte Rotation des Flügelrotors 9 relativ zu dem Steuerrad 1 in die Phasenverzögerungsrichtung aufgrund der Rastwirkung. Dadurch kann der Flügelrotor 9 stabil und sicher in die Phasenvoreilrichtung bewegt werden, während eine entgegengesetzte Rotation des Flügelrotors 9 eingeschränkt wird.
Die weitere Konstruktion der Steuervorrichtung für Verschlusssteuerzeiten der dritten Ausführungsform der 13 gleicht derjenigen, wie für die erste Ausführungsform beschrieben. Grundsätzlich kann die Vorrichtung der dritten Ausführungsform die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform bereitstellen. Im Besonderen ist bei der dritten Ausführungsform die vierte Verschlussvorrichtung hinzugefügt (der vierte Verschlussstift 30 und das vierte Verschlussloch 23) und folglich ist es möglich, den Flügelrotor 9 an einer dazwischen liegenden Winkelposition sicherer zu verschließen oder zu halten.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die hier gezeigt und beschrieben wurden, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten der dargestellten Ausführungsformen ist beispielhaft an der Phasensteuerungsvorrichtung gezeigt, die auf der Einlassventilseite eines Verbrennungsmotors angebracht ist. Anstelle dessen kann die Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten als Phasensteuervorrichtung benutzt werden, die auf der Auslassventilseite angebracht ist.
In den gezeigten Ausführungsformen ist bei dem Flügelrotor 9 die Anzahl der Flügel ”4”. Aus dem Vorangegangenen versteht sich, dass das zugrunde liegende Konzept der Erfindung auch für eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten angewandt werden kann, die mit einem Flügelrotor mit vier oder mehr Flügeln oder mit vier oder weniger Flügeln ausgestattet ist.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-226561 (angemeldet am 14. Oktober 2011) ist hierin mit Bezugnahme darauf enthalten.
Während das Vorangegangene eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist, die von der Erfindung geleistet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen limitiert ist, die hierin gezeigt und beschrieben wurden, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang oder den Geist dieser Erfindung zu verlassen, wie sie von den folgenden Ansprüchen definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-537120 [0002, 0003, 0004]
US 7874274 [0002]
JP 2011-226561 [0128]

Claims

Eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors, umfassend: ein zylindrisches Gehäuse (7), welches eine Vielzahl von Schuhen (10a–10d) hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (7) radial nach innen vorstehen; einen Flügelrotor (9) mit einem Rotor (15), der dazu geeignet ist, um fest mit der Nockenwelle (2) verbunden zu sein und mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln (16a–16d), die an einem äußeren Umfang des Rotors (15) dazu ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses (7) mit den Schuhen (10a–10d) und den Flügeln (16a–16d) zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern (12, 12, 12, 12) und hydraulische Phasenverzögerungskammern (11, 11, 11, 11) festzulegen; ein axial verschiebbares Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30), das entweder in dem Rotor (15) oder dem Gehäuse (7) angeordnet ist; und ein Verschlussloch (24, 25, 26; 25; 26; 24, 25, 26, 23), das dazu umgekehrt entweder im Gehäuse (7) oder im Rotor (15) angeordnet ist, um die Rotationsbewegung des Flügelrotors (9) beim Eingreifen des Verschlusselements (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) in das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) relativ zum Gehäuse einzuschränken, wobei der Rotor (15) einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser (15e, 15f) hat, der zwischen einer ersten Gruppe von benachbarten Flügeln (16c, 16d; 16a, 16b) der Vielzahl von Flügeln (16a–16d) des Rotors (15) ausgebildet ist und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser (15c; 15d) hat, der zwischen einer zweiten Gruppe von benachbarten Flügeln (16d, 16a; 16b, 16c) der Vielzahl von Flügeln (16a–16d) des Rotors (15) ausgebildet ist, wobei ein innerstes Ende eines Schuhs (10a; 10b) der Vielzahl von Schuhen (10a–10d), welches einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser (15c; 15d) gegenüberliegt, dazu konfiguriert ist, radial weiter nach innen vorzustehen als ein innerstes Ende von einem Schuh (10d; 10c) der Vielzahl von Schuhen (10a–10d), welches einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts mit dem großen Durchmesser (15e; 15f) gegenübersteht, und wobei das Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) oder das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23), welches an dem Rotor (15) angeordnet ist, sich in einem Bereich ausschließlich des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser (15c, 15d) des Rotors (15) befindet.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 1, wobei das Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) am Rotor (15) angeordnet ist; und das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) am Gehäuse (7) angeordnet ist.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 1, wobei das eine Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) und das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23), welche sich in einem Bereich ausschließlich des Abschnitts mit kleinem Durchmesser (15c; 15d) des Rotors (15) befinden und die anderen Verschlusselemente (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) und das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23), die in dem Gehäuse (7) angeordnet sind, eine Vielzahl von separaten Verschlussvorrichtungen umfassen, die jeweils ein Verschlusselement und ein Verschlussloch haben; und wobei die Drehbewegung des Flügelrotors (9) relative zu dem Gehäuse (7) beim Eingriff aller Verschlusselemente (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) mit den entsprechenden Verschlusslöchern (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) eingeschränkt ist.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 3, wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser eine Vielzahl von Abschnitten mit großem Durchmesser (15e, 15f; 15e, 15f, 15h) umfasst, einschließlich zweier Abschnitte mit großem Durchmesser, die im Wesentlichen zueinander gegenüberliegend sind; und wobei mindestens eines (28, 29) der Verschlusselemente (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) in einen ersten der Abschnitte mit großem Durchmesser (15e, 15f; 15e, 15f, 15h) angeordnet ist, und die restlichen (27) der Verschlusselemente in dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser (15e) angeordnet sind.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 3, wobei eine Winkelposition des Flügelrotors (9) relativ zu dem Gehäuse (7) an einer vorbestimmten, dazwischenliegenden Winkelposition eingeschränkt und gehalten wird, die zwischen der maximalen Phasenvoreilposition und der maximalen Phasenverzögerungsposition ist.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 5, wobei mindestens eines (24, 25) der Vielzahl von Verschlusslöchern (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) als eine in Umfangsrichtung ausgedehnte Nut ausgebildet ist und als stufige Nut ausgebildet ist, deren untere Flächen sich schrittweise zu einer Verschlussposition hin absenken.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 4, wobei die zwei Abschnitte mit großem Durchmesser (15e, 15f) des Rotors (15), die im Wesentlichen diametral gegenüberliegend zueinander sind, an Winkelpositionen angeordnet sind, die in Umfangsrichtung voneinander in einem Winkelbereich von annähernd 180 Grad und größer als 120 Grad beabstandet sind.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten nach Anspruch 7, wobei die zwei Abschnitte mit großem Durchmesser (15e, 15f) des Rotors (15), die im Wesentlichen diametral gegenüberliegend zueinander sind, dazu ausgebildet sind, von einer Aufspannvorrichtung gegriffen zu werden, um den Rotor (15) auf einer Bearbeitungsmaschine zu fixieren.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors, umfassend ein zylindrisches Gehäuse (7), das eine Vielzahl von Schuhen (10a–10d) hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (7) radial nach innen vorstehen; einen Flügelrotor (9), der dazu geeignet ist, fest mit einer Nockenwelle (2) verbunden zu werden und mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln (16a–16d), die an einem äußeren Umfang des Rotors (15) ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses (7) mit den Schuhen (10a–10d) und den Flügeln (16a–16d) zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern (12, 12, 12, 12) und hydraulische Phasenverzögerungskammern (11, 11, 11, 11) festzulegen; ein axial verschiebbares Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30), das im Rotor (15) angeordnet ist; ein Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23), das im Gehäuse (7) gegenüberliegend zu dem Verschlusselement (27; 28; 29) angeordnet ist, um bei einem Eingreifen des Verschlusselements (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) in das Verschlussloch (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) die Rotationsbewegung des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) zu beschränken; und eine Vielzahl von Dichtelementen (17a, 17a, 17a, 17a), die an den entsprechend innersten Enden der Vielzahl von Schuhen (10a–10d) angebracht sind und die in gleitendem Kontakt mit dem äußeren Umfang des Rotors (15) stehen, wobei der Rotor (15) einen Abschnitt mit einem grollen Durchmesser (15e; 15f) und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser (15c; 15d) hat, wobei die innersten Enden der Vielzahl von Schuhen (10a–10d) entsprechend so hervorstehend konfiguriert sind, so dass diese wesentlich mit den äußeren Durchmessern des Abschnitts mit dem großen Durchmesser (15e; 15f) und des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser (15c; 15d) übereinstimmen, um damit zu ermöglichen, dass die Dichtelemente (17a, 17a, 17a, 17a) in einem gleitenden Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen des Abschnitts mit großem Durchmesser (15e; 15f) und des Abschnitts mit kleinem Durchmesser (15c; 15d) bleiben, und wobei das Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser (15e; 15f) angeordnet ist.
Steuervorrichtung für Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors, umfassend ein zylindrisches Gehäuse (7), das eine Vielzahl von Schuhen (10a–10d) hat, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (7) radial nach innen vorstehen; einen Flügelrotor (9) mit einem Rotor (15), der dazu geeignet ist, fest mit einer Nockenwelle (2) verbunden zu werden, und einer Vielzahl von radial verlaufenden Flügeln (16a–16d), die an einem äußeren Umfang des Rotors (15) ausgebildet sind, um eine Arbeitsfluidkammer des Gehäuses (7) mit den Schuhen (10a–10d) und den Flügeln (16a–16d) zu unterteilen, um hydraulische Phasenvoreilkammern (12, 12, 12, 12) und hydraulische Phasenverzögerungskammern (11, 11, 11, 11) festzulegen; ein axial verschiebbares Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30), das im Rotor (15) angeordnet ist; und ein im Gehäuse (7) angeordneter Widerlagerabschnitt (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23), um bei einem Einrasten des Verschlusselements (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) in den Widerlagerabschnitt (24, 25, 26; 25, 26; 24, 25, 26, 23) die Drehbewegung des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) einzuschränken, wobei die hydraulischen Phasenvoreilkammern und die hydraulischen Phasenverzögerungskammern untergliedert sind in eine hydraulische Kammer (11a, 12a), die dazu konfiguriert ist, um für eine erste Gruppe von umfänglich entgegengesetzt, benachbarten Flügeln (16b, 16c) der Vielzahl von Flügeln (16a–16d) eine relativ große Druckaufnahmeoberfläche bereitzustellen, und eine hydraulische Kammer (11b, 12b), die dazu konfiguriert ist, für eine zweite Gruppe von umfänglich entgegengesetzt, benachbarten Flügeln (16a, 16b) der Vielzahl von Flügeln (16a–16d) eine relativ kleine Druckaufnahmeoberfläche bereitzustellen, und wobei das Verschlusselement (27, 28, 29; 28, 29; 27, 28, 29, 30) an einem Umfangsabschnitt des Rotors (15) angeordnet ist, der derjenigen hydraulischen Kammer (11b, 12b) zugewandt ist, die eine relativ kleine Druckaufnahmeoberfläche bereitstellt.