DE102012220607A1

DE102012220607A1 - Ventilsteuerungsvorrichtung von Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102012220607A1
Application number: DE102012220607A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Watanabe; Yasuhide Takada; Osamu Fujita; Tetsuya SHIBUKAWA
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-09-12
Also published as: JP2013185442A; US20130233261A1; JP5916441B2; CN103306771A; CN103306771B; US8863708B2

Abstract

Selbst wenn ein Verbrennungsmotor gestoppt wird und ein Arretierbolzen eines Flügel-Rotors aus einer Arretiervertiefung gelöst gehalten wird, kann beim anschließenden Starten des Motors der Flügel-Rotor sofort an eine gewünschte Winkelposition bewegt werden, an der das Arretierelement mit der Arretiervertiefung in Eingriff gebracht werden kann. In dem Flügel-Rotor sind zwei Durchlass-Steuermechanismen vorhanden, die jeweils einen hydraulisch betätigten Ventilkörper aufweisen. Wenn der Ventilkörper an eine gegebene Position bewegt wird, werden Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydrauliklöcher über eine Ringnut des Ventilkörpers miteinander verbunden. Aufgrund dieser AN-Verbindung werden Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern in Verbindung gebracht, so dass oszillierende Schwingungsbewegung des Flügel-Rotors, die durch ein beim Starten des Motors erzeugtes wechselndes Drehmoment bewirkt wird, effektiv durchgeführt wird und so der Flügel-Rotor schnell an die gewünschte Winkelposition gedreht werden kann, um Starten des Motors zu erleichtern.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die eine Öffnungs-/Schließ-Zeit von Einlass- und/oder Auslassventilen gemäß einem Betriebszustand des Motors steuert.
2. Beschreibung verwandter Technik
Die japanische offengelegte Patentanmeldung (Tokkai) 2003-222010 zeigt eine Flügel-Ventilsteuerungsvorrichtung, die beim Anhalten des Verbrennungsmotors einen Flügel-Rotor unter Verwendung eines Arretierbolzens, der mit einem Arretierloch in Eingriff gebracht werden kann, an einer bestimmten Winkelposition zwischen der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition und der am weitesten nach früh verstellten Winkelposition, arretiert.
Das heißt, bei der Vorrichtung der oben erwähnten Veröffentlichung wird, wenn der Motor angehalten wird, der Flügel-Rotor durch die Kraft eines wechselnden positiven/negativen Drehmomentes, das durch Ventilfedern erzeugt wird, zwangsweise an die bestimmte Winkelposition gedreht, während eine oszillierende Schwenkbewegung wiederholt wird, und aufgrund des Eingriffs des Arretierbolzens mit dem Arretierloch an der bestimmten Winkelposition arretiert. Durch diese Arretierung des Flügel-Rotors an der bestimmten Winkelposition wird das anschließende Starten des Motors störungsfrei ausgeführt.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn jedoch beim Stoppen des Motors der Arretierbolzen nicht mit dem Arretierloch in Eingriff kommt und Kammern für Frühverstellungs- und Spätverstellungs-Funktion mit einer bestimmten Menge an Hydraulikfluid gefüllt bleiben, bewirkt sofortiges Ausüben des wechselnden Drehmomentes auf den Flügel-Rotor keine ausreichende oszillierende Schwenkbewegung des Flügel-Rotors, und daher dauert es länger, bis der Arretierbolzen mit dem Arretierloch in Eingriff kommt. Das heißt, bei der Vorrichtung der oben erwähnten Veröffentlichung ist es sehr wahrscheinlich, dass der Flügel-Rotor nicht an die arretierte bestimmte Winkelposition gedreht wird. Natürlich wird in diesem Fall das anschließende Starten des Motors nicht störungsfrei ausgeführt.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die den oben erwähnten Nachteil nicht aufweist.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, die ein ringförmiges Gehäuse umfasst, das durch eine Kurbelwelle des Motors gedreht wird und eine Vielzahl von Aufnahmen an seiner Innenumfangsfläche aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten der Aufnahmen eine Funktionskammer ausgebildet ist; einen Flügel-Rotor umfasst, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der Flügel-Rotor mit Flügeln versehen ist, die jeweils die Funktionskammer in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und einer Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilen, der Flügel-Rotor relativ zu dem ringförmigen Gehäuse in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgeleitet wird; ein erstes Arretierelement, das durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und mit einer Antriebskraft, die sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse zu oder von ihm weg bewegt werden kann; ein zweites Arretierelement, das durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und mit einer Antriebskraft, die sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse zu oder von ihm weg bewegt werden kann; eine erste Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse gebildet wird, und, wenn sie mit dem ersten Arretierelement in Eingriff ist, wenigstens Drehen des Flügel-Rotors in einer Spätverstellungs-Richtung von einer Position zwischen der am weitesten nach früh verstellten und der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition verhindert; eine zweite Arrretiervertiefung, die durch das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse gebildet wird und, wenn sie mit dem zweiten Arretierelement in Eingriff ist, wenigstens Drehen des Flügel-Rotors in einer Frühverstellungs-Richtung von einer Position aus verhindert, an der das Drehen des Flügel-Rotors in der Spätverstellungs-Richtung aufgrund von Eingriff des ersten Arretierelementes mit der ersten Arretiervertiefung verhindert wird; einen Verbindungsdurchlass, der durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und die Frühverstellungs- und die Spätverstellungs-Funktionskammer verbindet; sowie einen Durchlass-Steuermechanismus umfasst, der die Verbindung zwischen der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer über den Verbindungsdurchlass herstellt, wenn der Motor angehalten wird, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Motor nach Starten des Motors eine vorgegebene oder höhere Drehzahl erreicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, die ein ringförmiges Gehäuse umfasst, das durch eine Kurbelwelle des Motors gedreht wird und eine Vielzahl von Aufnahmen an seiner Innenumfangsfläche aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten der Aufnahmen eine Funktionskammer ausgebildet ist; einen Flügel-Rotor umfasst, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der Flügel-Rotor mit Flügeln versehen ist, die jeweils die Funktionskammer in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und eine Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilen, der Flügel-Rotor relativ zu dem ringförmigen Gehäuse in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgeleitet wird; einen Arretiermechanismus, der zwischen dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse vorhanden ist, um ein Drehen des Flügel-Rotors relativ zu dem ringförmigen Gehäuse zu verhindern, wenn ein Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf den Arretiermechanismus ausgeübt wird; einen Verbindungsdurchlass, der durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und die Frühverstellungs- und Spätverstellungs-Funktionskammern verbindet; sowie einen Durchlass-Steuermechanismus umfasst, der den Verbindungsdurchlass öffnet, wenn ein Förderdruck der Ölpumpe unter einem vorgegebenen Wert liegt, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Förderdruck der Ölpumpe auf den vorgegebenen Wert ansteigt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors geschaffen, die einen antreibenden Drehkörper, der von einer Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, und einen angetriebenen Drehkörper umfasst, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der angetriebene Drehkörper einen Innenraum des antreibenden Drehkörpers in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und eine Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilt, der angetriebene Drehkörper relativ zu dem antreibenden Drehkörper in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer ein Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgelassen wird; ein erstes Arretierelement, das durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird und mit einem Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement zu oder von ihm weg bewegt werden kann; ein zweites Arretierelement, das durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird und mit einem Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement zu und von ihm weg bewegt werden kann; eine erste Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelementen gebildet wird, und die, wenn sie mit dem ersten Arretierelement in Eingriff ist, ein Drehen des angetriebenen Drehelementes in einer Spätverstellungs-Richtung von einer Position zwischen der am weitesten nach früh verstellten und der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition verhindert; eine zweite Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement gebildet wird und, wenn sie mit dem zweiten Arretierelement in Eingriff ist, ein Drehen des angetriebenen Drehelementes in einer Frühverstellungs-Richtung von einer Position aus verhindert, an der das Drehen des angetriebenen Drehelementes in der Spätverstellungs-Richtung aufgrund von Eingriff des ersten Arretierelementes und der zweiten Arretiervertiefung verhindert wird; sowie einen Verbindungsdurchlass umfasst, der durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird, wobei der Verbindungsdurchlass die Frühverstellungs-Funktionskammer und die Spätverstellungs-Funktionskammer verbindet, wenn der Motor angehalten ist, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Motor nach Starten des Motors eine vorgegebene oder höhere Drehzahl erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines wichtigen Abschnitts einer Ventilsteuerungsvorrichtung ist, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockschaltbild der Ventilsteuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ist wobei ein Teil im Schnitt dargestellt ist;
3 eine 2 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch einen anderen Zustand (d. h. einen durch einen Durchlass-Steuermechanismus hergestellten Zustand, in dem Verbindung unterbrochen ist) der Ventilsteuerungs-Vorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2 ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Flügel-Rotor der Ventilsteuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition einnimmt;
5 eine 4 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch einen Zustand zeigt, in dem der Flügel-Rotor eine vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition einnimmt;
6 eine 4 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch einen Zustand zeigt, in dem der Flügel-Rotor die am weitesten nach früh verstellte Winkelposition einnimmt;
7 eine als Schnitt ausgeführte Abwicklung der Ventilsteuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ist, die die Funktion von Arretierbolzen darstellt, wenn der Flügel-Rotor eine Position in der Nähe der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition einnimmt;
8 eine 7 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch Funktion der Arretierbolzen zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem der Flügel-Rotor aufgrund einer negativen Komponente des wechselnden Drehmomentes geringfügig in einer Frühverstellungs-Richtung gedreht ist;
9 eine 7 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch Funktion der Arretierbolzen zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem der Flügel-Rotor weiter in der Frühverstellungs-Richtung gedreht ist;
10 eine 7 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch Funktion der Arretierbolzen zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem der Flügel-Rotor noch werter in der Frühverstellungs-Richtung gedreht ist;
11 eine 7 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch Funktion der Arretierbolzen zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem der Flügel-Rotor noch weiter in der Frühverstellungs-Richtung gedreht ist;
12 eine 7 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch Funktion der Arretierbolzen zu dem Zeitpunkt zeigt, zu dem der Flügel-Rotor an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition gedreht ist; und
13A und 13B Schnittansichten eines wichtigen Abschnitts einer Ventilsteuerungsvorrichtung sind, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 13 einen Zustand zeigt, in dem eine Fluidverbindung zwischen Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern durch einen Durchlass-Steuermechanismus unterbrochen wird, und 13A einen Zustand zeigt, in dem die Fluidverbindung durch den Durchlass-Steuermechanismus hergestellt wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden Ventilsteuerungsvorrichtungen einer ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Um das Verständnis zu vereinfachen, werden in der folgenden Beschreibung verschiedene Richtungsangaben, wie beispielsweise rechte/r, linke/r, obere/r, untere/r, nach rechts und dergleichen, verwendet. Diese Begriffe sind jedoch nur als Bezugnahme auf eine Zeichnung bzw. Zeichnungen zu verstehen, in der/denen der entsprechende Teil bzw. Abschnitt dargestellt ist.
Erste Ausführungsform
In 1 bis 12 ist eine Ventilsteuerungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Ventilsteuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform umfasst, wie aus 1 bis 4, insbesondere aus 1, ersichtlich ist, ein Kettenrad 1, das von einer Kurbelwelle eines Motors (d. h. eines Verbrennungsmotors) über eine Steuerkette (nicht dargestellt) angetrieben wird, eine Einlass-Nockenwelle 2 (siehe 2 und 4), die sich entlang einer Längsachse des Motors erstreckt und relativ zu dem Kettenrad 1 gedreht werden kann, einen Phasenänderungsmechanismus 3, der zwischen Kettenrad 1 und Einlass-Nockenwelle 2 angeordnet ist, um eine relative Phase der beiden zueinander zu ändern, einen Arretiermechanismus 4, der Phasenänderungsmechanismus 3 an einer Zwischen-Winkelposition zwischen der am weitesten nach früh verstellten und der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition arretiert, und einen Hydraulikkreis 5, der Phasenänderungsmechanismus 3 und Arretiermechanismus 4 einen Hydraulikdruck zuführt bzw. aus ihnen ablässt, um die Mechanismen 3 und 4 unabhängig zu betätigen.
Kettenrad 1 kann, wie aus 2 ersichtlich ist, als eine hintere Abdeckung dienen, die eine hintere Öffnung eines weiter unten erwähnten ringförmigen Gehäuses 7 abdeckt. Kettenrad 1 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, eine dickere kreisförmige Metallplatte mit einem Zahnradabschnitt 1a um selbige herum, der mit der Steuerkette in Eingriff ist. Kettenrad 1 ist in seinem Mittelteil mit einer kreisförmigen Lagerungsöffnung 6 versehen, die von einem Endabschnitt 2a (siehe 2) von Einlass-Nockenwelle 2 drehbar gelagert wird. Kettenrad 1 ist an seinem Außenumfangsabschnitt mit vier mit Gewinde versehenen Schraubenöffnungen 1b versehen, die in gleichmäßig beabstandeten Intervallen angeordnet sind.
Einlass-Nockenwelle 2 wird, wie aus 2 verständlich wird, von einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) des Motors über Nockenwellen-Lager (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Nockenwelle 2 ist, wie bekannt ist, mit einer Vielzahl von Nocken (nicht dargestellt) versehen, die Öffnungsbetätigung von Einlassventilen bewirken, wenn Nockenwelle 2 gedreht wird. Endabschnitt 2a von Nockenwelle 2 ist mit einer axial verlaufenden Gewindebohrung 2b versehen.
Phasenänderungsmechanismus 3 umfasst, wie aus 1 bis 3 zu ersehen ist, ein ringförmiges Gehäuse 7, das koaxial und integral mit Kettenrad 1 verbunden ist, einen Flügel-Rotor 9, der koaxial und integral mit Endabschnitt 2a von Nockenwelle 2 über einen Nockenbolzen 8 verbunden ist, der mit Gewindebohrung 2b in Eingriff ist und drehbar in dem ringförmigen Gehäuse 7 aufgenommen ist, vier Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d, die von einer Innenfläche des ringförmigen Gehäuses 7 nach innen vorstehen, sowie vier Paare von Funktionskammern 11 und 12, die durch die vier Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d sowie weiter unten beschriebene vier Flügel von Flügel-Rotor 9 begrenzt werden. Jedes der vier Paare von Funktionskammern 11 und 12 weist eine Spätverstellungs-Funktionskammer 11 sowie eine Frühverstellungs-Funktionskammer 12 auf.
Das ringförmige Gehäuse 7 umfasst, wie aus 1 und 2 zu ersehen ist, einen zylindrischen Körper 10, eine kreisförmige vordere Platte 13, die über ein Pressformvorgang hergestellt wird und mit einem vorderen offenen Ende des zylindrischen Körpers 10 verbunden ist, um dieses zu verschließen, sowie das oben erwähnte Kettenrad 1, das das hintere offene Ende des zylindrischen Körpers 10 abdeckt.
Der zylindrische Körper 10 besteht aus einem Sintermetall, und die oben erwähnten Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d sind in gleichmäßig beabstandeten Intervallen angeordnet. Jede Aufnahme 10a, 10b, 10c und/oder 10d ist, wie aus 1 ersichtlich ist, mit einer axial verlaufenden Schraubenbohrung 10e versehen.
Die kreisförmige Vorderplatte 13 besteht, wie aus 1 ersichtlich ist, aus einer dünneren Metallplatte und weist in ihrem Mittelabschnitt eine kreisförmige Öffnung 13a auf. Die kreisförmige vordere Platte 13 ist an ihrem Umfangsabschnitt mit vier gleichmäßig beabstandeten Schraubenlöchern 13b versehen.
Kettenrad 1, der zylindrische Körper 10 und die vordere Platte 13 sind durch vier Schrauben 14, die jeweils durch Schraubenöffnungen 13b und 10e hindurchtreten und in die mit Gewinde versehene Schraubenöffnung 1b eingreifen, fest miteinander verbunden.
Kettenrad 1 ist, wie aus 1 und 4 ersichtlich ist, an seiner Innenfläche mit einem Positionierzapfen 60 versehen, und der zylindrische Körper 10 ist an einer Außenfläche in der Nähe der ersten Aufnahme 10a mit einer Positioniernut 61 versehen. Wenn Kettenrad 1 und der zylindrische Körper 10 verbunden werden, kommt Positionierzapfen 60 mit Positioniernut 61 in Eingriff, so dass sie zueinander positioniert werden.
Flügel-Rotor 9 besteht aus einem Metallblock und umfasst einen Rotor 15, der über Nockenbolzen 8 (siehe 2) mit dem Endabschnitt von Nockenwelle 2 verbunden ist, sowie vier gleichmäßig beabstandete Flügel 16a, 16b, 16c und 16d, die integral an einer Außenfläche von Rotor 15 ausgebildet sind. Es ist daher zu bemerken, dass diese vier Flügel 16a, 16b, 16c und 16d um ungefähr 90° voneinander beabstandet sind.
Rotor 15 ist, wie in 1 gezeigt, im Allgemeinen zylindrisch geformt und weist in seinem Mittelabschnitt ein Schraubenloch 15a auf. Ein vorderes Ende von Rotor 15 ist mit einer kreisförmigen Vertiefung 15b versehen, in der ein Kopfabschnitt des oben erwähnten Nockenbolzens 18 sitzt.
Wenn Rotor 15 ordnungsgemäß in dem zylindrischen Körper 10 installiert ist, sind Vorderkanten der vier Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d des zylindrischen Körpers 10 gleitend mit einer äußeren zylindrischen Fläche von Rotor 15 in Kontakt. Jede Aufnahme 10a, 10b, 10c oder 10d hat im Allgemeinen eine Form eines rechteckigen Parallelepipeds.
Das heißt, jede Aufnahme 10a, 10b, 10c oder 10d weist an ihrer Vorderkante ein Dichtungselement 17a auf, das gleitend mit der äußeren zylindrischen Fläche von Rotor 15 in Kontakt ist. Jedes Dichtungselement 17a hat einen im Allgemeinen U-förmigen Querschnitt und ist in eine Dichtungsnut (kein Bezugszeichen) eingesetzt, die in der Vorderkante jeder Aufnahme 10a, 10b, 10c oder 10d ausgebildet ist. Am Boden jeder Dichtungsnut befindet sich eine Blattfeder, mit der Dichtungselement 17a auf die äußere zylindrische Fläche von Rotor 15 zu gespannt wird.
Vier Flügel 16a, 16b, 16c und 16d von Rotor 15 stehen um ein im Allgemeinen gleiches Maß radial nach außen vor, und jeder Flügel 16a, 16b, 16c oder 16d ist dünner als Aufnahme 10a, 10b, 10c oder 10d des zylindrischen Körpers 10. Wenn Rotor 15 und der zylindrische Körper 10 verbunden werden, wird jeder Flügel 10a, 10b, 10c oder 10d zwischen zwei benachbarten der Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d positioniert.
Jeder Flügel 16a, 16b, 16c oder 16d weist an seiner Vorderkante ein Dichtungselement 17b auf, das gleitend mit der inneren zylindrischen Fläche des zylindrischen Körpers 10 in Kontakt ist. Jedes Dichtungselement 17b hat einen im Allgemeinen U-förmigen Querschnitt und ist in eine Dichtungsnut (kein Bezugszeichen) eingesetzt, die in der Vorderkante jedes Flügels 16a, 16b, 16c oder 16d ausgebildet ist. In einen Boden jeder Dichtungsnut ist eine Blattfeder eingesetzt, mit der Dichtungselement 17b auf die innere zylindrische Fläche des zylindrischen Körpers 10 gespannt wird.
So werden durch das Vorhandensein der Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d sowie der mit ihnen verbundenen Dichtungselemente 17a und der Flügel 16a, 16b, 16c und 16d sowie der mit ihnen verbundenen Dichtungselemente 17b die oben erwähnten vier Paare von Funktionskammern 11 und 12 (d. h. vier Spätverstellungs-Funktionskammern 11 und vier Frühverstellungs-Funktionskammern 12) ausgebildet, wobei jedes Paar von Funktionskammern 11 und 12 mit einer hermetischen Dichtung zwischen ihnen versehen ist.
Wenn Flügel-Rotor 9 eine Drehung in einer Spätverstell-Richtung (d. h. in 4 entgegen dem Uhrzeigersinn) relativ zu dem zylindrischen Körper 10 ausführt, wird, wie aus 4 ersichtlich ist, der erste Flügel 16a schließlich mit der ersten Aufnahme 10a des zylindrischen Körpers 10 in Kontakt gebracht. Daraufhin nimmt Flügel-Rotor 9 die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition ein.
Wenn Flügel-Rotor 9 die relative Drehung in einer Frühverstellungs-Richtung (d. h. in 6 im Uhrzeigersinn) ausführt, wird hingegen, wie aus 6 ersichtlich ist, der erste Flügel 16a schließlich mit der zweiten Aufnahme 10b des zylindrischen Körpers 10 in Kontakt gebracht. Daraufhin nimmt Flügel-Rotor 9 die am weitesten nach früh verstellte Winkelposition ein. Das heißt, die erste und die zweite Aufnahme 10a und 10b des zylindrischen Körpers 10 dienen als Anschlageinrichtung für den ersten Flügel 16a von Flügel-Rotor 9.
Es ist zu bemerken, dass, während sich der erste Flügel 16a zwischen der ersten und der zweiten Aufnahme 10a und 10b bewegt, die übrigen Flügel 16b, 16c und 16d von Flügel-Rotor 9 von ihren entsprechenden Aufnahmen (10b, 10c), (10c, 10d) und (10d, 10a) des zylindrischen Körpers 10 beabstandet gehalten werden. Diese Anordnung bringt eine Verbesserung der Genauigkeit des Kontaktes zwischen Flügel-Rotor 9 und den Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d mit sich. Des Weiteren wird, wie weiter unten beschrieben, die Geschwindigkeit beim Zuführen eines Hydraulikdrucks zu den Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 erhöht, so dass Flügel-Rotor 9 besser auf Vorwärts- und Rückwärtsdrehung ansprechen kann.
Es ist zu bemerken, dass sich bei einem normalen Betrieb des Motors der erste Flügel 16a in einem Bereich bewegt, der zwischen der ersten und der zweiten Aufnahme 10a und 10b liegt. Das heißt, bei dem normalen Betrieb des Motors besteht keine Möglichkeit, dass der erste Flügel 16a mit der ersten und der zweiten Aufnahme 10a und 10b in Kontakt kommt.
Zwischen den Flügeln 16a, 16b, 16c und 16d von Flügel-Rotor 9 und den Aufnahmen 10a, 10b, 10c und 10d des zylindrischen Körpers 10 sind, wie oben erwähnt, vier Spätverstellungs-Funktionskammern 11 sowie vier Frühverstellungs-Funktionskammern 12 ausgebildet. Diese Kammern 11 und 12 sind mit dem Hydraulikkreis 5 über Spätverstellungs-Hydrauliklöcher 11a sowie Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 12a verbunden, die in Flügel-Rotor 9 ausgebildet sind, wie dies aus 4 ersichtlich ist.
Der Arretiermechanismus 4 ist eine Einrichtung, mit der beim Stoppen des Motors Flügel-Rotor 9 an einer Zwischen-Winkelposition (d. h. die in 5 gezeigte Position) zwischen der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition (d. h. in 4 gezeigte Position) und der am weitesten nach früh verstellten Position (d. h. in 6 gezeigte Position) arretiert wird.
Arretiermechanismus 4 umfasst, wie aus den Zeichnungen, insbesondere 1, zu ersehen ist, eine erste, zweite und dritte Arretiervertiefung 24, 25 und 26, die in der Innenfläche von Kettenrad 1 ausgebildet sind, einen ersten, zweiten und dritten Arretierbolzen 27, 28 und 29, die axial verschiebbar in Rotor 15 (d. h. Flügel-Rotor 9) aufgenommen sind und mit der ersten, zweiten und dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 auf weiter unten beschriebene Weise in Eingriff gebracht werden können, sowie einen Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20, der Eingriff der Arretierbolzen 27, 28 und 29 in der ersten, zweiten und dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 aufheben kann. Diese Arretiervertiefungen 24, 25 und 26 sind kreisförmig.
Die erste Arretiervertiefung 24, die in der Innenfläche 1c von Kettenrad 1 ausgebildet ist, dient, wie aus 1 ersichtlich wird, dazu, einen Kopfabschnitt 27a des ersten Arretierbolzens 27 mit kleinerem Durchmesser aufzunehmen, wobei diese Vertiefung 24 einem ersten Teil 15e (siehe 7) von Rotor 15 mit größerem Durchmesser zugewandt ist. Die erste Arretiervertiefung 24 ist geringfügig größer als Kopfabschnitt 27a des ersten Arretierbolzens 27, so dass der mit der ersten Arretiervertiefung 24 in Eingriff befindliche Kopfabschnitt 27a eine geringfügige Bewegung in einer Umfangsrichtung in der ersten Arretiervertiefung 24 ausführen kann.
Es ist zu bemerken, dass sich die erste Arretiervertiefung 24 an einer Position befindet, die einer Zwischen-Winkelposition entspricht, die gegenüber der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition von Flügel-Rotor 9 leicht nach früh verstellt ist.
Ein Boden 24a der ersten Arretiervertiefung 24 hat, wie aus 7 ersichtlich ist, die gleiche Tiefe wie zweite Böden 25b und 26b der zweiten und der dritten Arretiervertiefung 25 und 26, wie dies weiter unten ausführlich beschrieben wird.
Dementsprechend wird, wenn aufgrund von Drehung von Flügel-Rotor 9 in einer Frühverstellungs-Richtung Kopfabschnitt 27a des ersten Arretierbolzens 27 mit der ersten Arretiervertiefung 24 in Eingriff gebracht wird und in Kontakt mit dem Boden 24a der Vertiefung 24 gebracht wird, Rückwärtsdrehung von Flügel-Rotor 9 in einer Spätverstellungs-Richtung aufgrund von Kontakt zwischen dem Kopfabschnitt 27a und einer Innenkante 24b der ersten Arretiervertiefung 24 unterbrochen.
Die zweite Arretiervertiefung 25 ist, wie aus 1 und 7 bis 12 ersichtlich ist, in der Innenfläche 1c von Kettenrad 1 ausgebildet und hat eine bogenartige Form, die sich um die Mittelöffnung 6 von Kettenrad 1 herum krümmt. Die zweite Arretiervertiefung 25 hat, wie aus 7 ersichtlich ist, einen stufenartig geformten Boden. Das heißt, die zweite Arretiervertiefung 25 hat einen ersten Boden 25a und den oben erwähnten zweiten Boden 25b. Entsprechende Innenwände, die an Spätverstellungs-Seiten des ersten und des zweiten Bodens 25a und 25b ausgebildet sind, bilden, wie dargestellt, vertikale Flächen, und eine Innenwand, die an einer Frühverstellungs-Seite des zweiten Bodens 25b ausgebildet ist, bildet eine vertikale Fläche 25c.
Der zweite Boden 25b ist in einer Frühverstellungs-Richtung verlängert. Durch diese verlängerte Form kann sich, wie aus 11 und 12 ersichtlich ist, der zweite Arretierbolzen 28, der mit dem zweiten Boden 25b in Eingriff ist, geringfügig in einer Frühverstellungs-Richtung bewegen.
Die dritte Arretiervertiefung 26 ist in der Innenfläche 1c des Kettenrades an einem Teil ausgebildet, der einem zweiten Teil 15f (siehe 7) von Rotor 15 mit größerem Durchmesser zugewandt ist. Die dritte Arretiervertiefung 26 ist, wie aus 7 ersichtlich ist, größer als die oben erwähnte zweite Arretiervertiefung 25 und bogenartig geformt.
Es ist zu bemerken, dass die dritte Arretiervertiefung 26 an einer Position angeordnet ist, die einer Zwischen-Winkelposition entspricht, die gegenüber der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition von Flügel-Rotor 9 leicht nach früh verstellt ist. Wie die zweite Arretiervertiefung 25 hat auch die dritte Arretiervertiefung 26 einen stufenartig geformten Boden. Das heißt, die dritte Arretiervertiefung 26 hat einen ersten Boden 26a und den oben erwähnten zweiten Boden 26b. Entsprechende Innenwände, die an Spätverstellungs-Seiten des ersten und des zweiten Bodens 26a und 26b ausgebildet sind, bilden, wie dargestellt, vertikale Flächen, und eine Innenwand, die an einer Frühverstellungs-Seite des zweiten Bodens 26b ausgebildet ist, bildet eine vertikale Fläche 26c.
Die erste, zweite und dritte Arretiervertiefung 24, 25 und 26 werden, wie aus 2 ersichtlich ist, jeweils hergestellt, indem ein kleines schalenförmiges Teil in eine in Kettenrad 1 ausgebildete Öffnung fest eingeführt wird.
Der erste Arretierbolzen 27 wird, wie aus 1 ersichtlich ist, axial verschiebbar in einem ersten Bolzenloch 31a aufgenommen, das in Rotor 15 an einer Position in der Nähe der ersten Arretiervertiefung 24 ausgebildet ist.
Der erste Arretierbolzen 27 umfasst, wie aus 1 und 7 ersichtlich ist, den oben erwähnten Kopfabschnitt 27a mit kleinerem Durchmesser, einen hohlen Körperabschnitt 27b mit größerem Durchmesser, der sich von dem Kopfabschnitt 27a aus erstreckt, sowie eine ringförmige Druckaufnahmefläche 27c, die zwischen Kopfabschnitt 27a und Körperabschnitt 27b vorhanden ist. Der Kopfabschnitt 27a hat, wie aus 7 ersichtlich ist, eine flache Oberseite, die in engen Kontakt mit dem Boden 24 der ersten Arretiervertiefung 24 kommen kann.
Der erste Arretierbolzen 27 wird, wie aus 1 und 7 ersichtlich ist, durch eine erste Feder 36, die zwischen der vorderen Platte 13 und dem ersten Arretierbolzen 27 zusammengedrückt wird, auf Kettenrad 1 zu gespannt. Um die erste Feder 36 aufzunehmen, ist der erste Arretierbolzen 27, wie dargestellt, mit einer Grundbohrung versehen.
In Rotor 15 ist, wie aus 2, 3 und 4 ersichtlich ist, eine erste Entarretier-Funktionskammer 32 ausgebildet, von der Hydraulikdruck zu der ringförmigen Druckaufnahmefläche 27c des ersten Arretierbolzens 27 geleitet wird. Wenn dieser Hydraulikdruck auf die Druckaufnahmefläche 27c wirkt, wird der erste Arretierbolzen 27 gegen die Kraft der ersten Feder 36 aus der ersten Arretiervertiefung 24 gelöst.
Der zweite Arretierbolzen 28 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, axial verschiebbar in einem zweiten Bolzenloch 31b aufgenommen, das in Rotor 15 an einer Position nahe an der zweiten Arretiervertiefung 25 ausgebildet ist.
Wie der oben beschriebene erste Arretierbolzen 27 umfasst auch der zweite Arretierbolzen 28 einen Kopfabschnitt 28a mit kleinerem Durchmesser, einen hohlen Körperabschnitt 28b mit größerem Durchmesser, der sich von dem Kopfabschnitt 28a aus erstreckt, sowie eine ringförmige Druckaufnahmefläche 28c, die zwischen Kopfabschnitt 28a und Körperabschnitt 28b vorhanden ist. Der Kopfabschnitt 28a hat, wie aus 7 ersichtlich ist, eine flache Oberseite, die in engen Kontakt mit den Böden 25a und 25b der zweiten Arretiervertiefung 25 kommen kann.
Der zweite Arretierbolzen 28 wird, wie aus 1 und 7 ersichtlich ist, durch eine zweite Feder 37, die zwischen der vorderen Platte 13 und dem zweiten Arretierbolzen 28 zusammengedrückt wird, auf Kettenrad 1 zu gespannt. Um die zweite Feder 37 aufzunehmen, ist der zweite Arretierbolzen 28, wie dargestellt, mit einer Grundbohrung versehen.
In Rotor 15 ist, wie aus 2, 3 und 4 ersichtlich ist, eine zweite Entarretier-Funktionskammer 33 ausgebildet, von der Hydraulikdruck zu der ringförmigen Druckaufnahmefläche 28c des zweiten Arretierbolzens 28 geleitet wird. Wenn dieser Hydraulikdruck auf die Druckaufnahmefläche 28c wirkt, wird der zweite Arretierbolzen 28 gegen die Kraft der zweiten Feder 37 aus der zweiten Arretiervertiefung 25 gelöst.
Der dritte Arretierbolzen 29 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, axial verschiebbar in einem dritten Bolzenloch 31c aufgenommen, das in Rotor 15 an einer Position nahe an der dritten Arretiervertiefung 26 ausgebildet ist.
Wie der oben beschriebene erste Arretierbolzen 27 umfasst auch der dritte Arretierbolzen 29 einen Kopfabschnitt 29a mit kleinerem Durchmesser, einen hohlen Körperabschnitt 29b mit größerem Durchmesser, der sich von dem Kopfabschnitt 29a aus erstreckt, sowie eine ringförmige Druckaufnahmefläche 29c, die zwischen Kopfabschnitt 29a und Körperabschnitt 29b vorhanden ist. Der Kopfabschnitt 29a hat, wie aus 7 ersichtlich ist, eine flache Oberseite, die in engen Kontakt mit dem Boden 26a und 26b der dritten Arretiervertiefung 26 kommen kann.
Der dritte Arretierbolzen 29 wird, wie aus 1 und 7 ersichtlich ist, durch eine dritte Feder 38, die zwischen der vorderen Platte 13 und dem dritten Arretierbolzen 29 zusammengedrückt wird, auf Kettenrad 1 zu gespannt. Um die dritte Feder 38 aufzunehmen, ist der dritte Arretierbolzen 29, wie dargestellt, mit einer Grundbohrung versehen.
In Rotor 15 ist, wie aus 2, 3 und 4 ersichtlich ist, eine dritte Entarretier-Funktionskammer 34 ausgebildet, von der Hydraulikdruck zu der ringförmigen Druckaufnahmefläche 29c des dritten Arretierbolzens 29 geleitet wird. Wenn dieser Hydraulikdruck auf die Druckaufnahmefläche 29c wirkt, wird der dritte Arretierbolzen 29 gegen die Kraft der dritten Feder 38 aus der dritten Arretiervertiefung 26 gelöst.
Die erste bis dritte Arretiervertiefung 24 bis 26 und der erste bis dritte Arretierbolzen 27 bis 29 haben eine bestimmte Positionsbeziehung zueinander, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird.
Wenn Flügel-Rotor 9 die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition (d. h. die in 4 gezeigte Position) einnimmt, liegt ein in 7 gezeigter Zustand vor. Das heißt, in diesem Fall werden der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 jeweils außer Eingriff mit ihrer entsprechenden ersten, zweiten bzw. dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 gehalten. Das heißt, in diesem Fall besteht kein Arretiereingriff von Flügel-Rotor 9 mit Kettenrad 1. Dies bedeutet, dass, wenn sich Flügel-Rotor 9 in der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition befindet, relative Bewegung bzw. Drehung von Flügel-Rotor 9 und Kettenrad 1 zueinander möglich ist.
Wenn anschließend Flügel-Rotor 9 geringfügig in einer Frühverstellungs-Richtung relativ zu Kettenrad 1 gedreht wird, wird ein in 8 dargestellter Zustand hergestellt. Das heißt, in diesem Fall wird der dritte Arretierbolzen 29 aufgrund der Kraft der dritten Feder 38 in Eingriff mit dem ersten Boden 26a der dritten Arretiervertiefung 26 gebracht. In diesem Fall wird Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Spätverstellungs-Richtung verhindert. Das heißt, es wird ein sogenannter halb mit der dritten Arretiervertiefung 26 in Eingriff befindlicher Zustand von Flügel-Rotor 9 hergestellt.
Wenn anschließend Flügel-Rotor 9 weiter geringfügig in der gleichen Richtung (d. h. in einer Frühverstellungs-Richtung) gedreht wird, wird der dritte Arretierbolzen 29, wie in 9 gezeigt, in Eingriff mit dem zweiten Boden 26b der dritten Arretiervertiefung 26 gebracht. Auch in diesem Fall wird Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Spätverstellungs-Richtung verhindert. Das heißt, ein sogenannter halb in Eingriff befindlicher Zustand von Flügel-Rotor 9 wird an einer leicht nach früh verstellten Winkelposition hergestellt.
Es ist zu bemerken, dass, wenn der dritte Arretierbolzen 29 die in 8 und 9 gezeigten halb in Eingriff befindlichen Positionen einnimmt, der erste und der zweite Arretierbolzen 27 und 28, wie dargestellt, jeweils außer Eingriff mit ihrer entsprechenden ersten bzw. zweiten Arretiervertiefung 24 und 25 gehalten werden.
Wenn anschließend Flügel-Rotor 9 weiter geringfügig in der gleichen Richtung (d. h, in der Frühverstellungs-Richtung) relativ zu Kettenrad 1 gedreht wird, wird der zweite Arretierbolzen 28 aufgrund der Wirkung der zweiten Feder 37 in Eingriff mit dem ersten Boden 25a der zweiten Arretiervertiefung 25 gebracht. Aufgrund der Drehung von Flügel-Rotor 9 bewegt sich der dritte Arretierbolzen 29, wie gezeigt, zu einem mittleren Teil des zweiten Bodens 26b der dritten Arretiervertiefung 26. Auch in diesem Fall wird aufgrund von Kontakt von Kopfabschnitt 28a des zweiten Arretierbolzens 28 mit einer vertikalen Wand, die sich von dem ersten Boden 25a aus erhebt, Drehung von Flügel-Rotor 9 zurück in die Spätverstellungs-Richtung verhindert. Das heißt, es wird ein halb in Eingriff befindlicher Zustand von Flügel-Rotor 9 hergestellt.
Wenn anschließend Flügel-Rotor 9 weiter geringfügig in der gleichen Richtung (d. h. in der Frühverstellungs-Richtung) relativ zu Kettenrad 1 gedreht wird, wird ein Zustand hergestellt, wie er in 11 dargestellt ist. Das heißt, der zweite Arretierbolzen 28 wird in Eingriff mit dem zweiten Boden 25b der zweiten Arretiervertiefung 25 gebracht. Aufgrund der Drehung von Flügel-Rotor 9 bewegt sich der dritte Arretierbolzen 29, wie gezeigt, an eine Position nahe an einer vertikalen Fläche 26c, die sich von dem zweiten Boden 26b der dritten Arretiervertiefung 26 erhebt. Auch in diesem Fall wird aufgrund von Kontakt von Kopfabschnitt 28a des zweiten Arretierbolzens 28 mit einer vertikalen Wand (kein Bezugszeichen), die sich von dem zweiten Boden 25b erhebt, Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Spätverstellungs-Richtung verhindert.
Wenn anschließend Flügel-Rotor 9 weiter in der gleichen Richtung (d. h. in der Frühverstellungs-Richtung) gedreht wird, wird der erste Arretierbolzen 27 aufgrund der Wirkung der ersten Feder 36 in Eingriff mit der ersten Arretiervertiefung 24 gebracht. Aufgrund der Drehung von Flügel-Rotor 9 bewegen sich der dritte und der zweite Arretierbolzen 29 bzw. 28 auf ihre zweiten Böden 26b bzw. 25b. Das heißt, es wird ein Zustand hergestellt, wie er in 12 dargestellt ist, in dem der dritte Arretierbolzen 29 mit dem zweiten Boden 26b der dritten Arretiervertiefung 26 in Eingriff ist, der zweite Arretierbolzen 28 mit dem zweiten Boden 25b der zweiten Arretiervertiefung 25 in Eingriff ist, und der erste Arretierbolzen 27 mit der ersten Arretiervertiefung 24 in Eingriff ist, wie dies dargestellt ist.
Es ist zu bemerken, dass in dem Zustand in 12 Kopfabschnitt 27a des ersten Arretierbolzens 27 mit einer linken vertikalen Wand 24b der ersten Arretiervertiefung 24 in Kontakt kommt, Kopfabschnitt 28a des zweiten Arretierbolzens 28 mit einer rechten vertikalen Wand 25c der zweiten Arretiervertiefung 25 in Kontakt kommt und so Drehung von Flügel-Rotor 9 sowohl in der Spätverstellungs- als auch der Frühverstellungs-Richtung verhindert wird.
Das heißt, wenn Flügel-Rotor 9 die in 12 gezeigte Winkelposition einnimmt, ist ein vollständig arretierter Zustand von Flügel-Rotor 9 hergestellt.
Es ist anzumerken, dass bei der Erfindung der vollständig arretierte Zustand von Flügel-Rotor 9 hergestellt ist, wenn Flügel-Rotor 9 eine vorgegebene Zwischen-Winkelposition einnimmt, wie sie in 5 dargestellt ist.
Wenn Flügel-Rotor 9 von der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition in einer Frühverstellungs-Richtung auf die vorgegebene Zwischen-Winkelposition (d. h. die in 5 gezeigte Position) zu gedreht wird, nehmen, wie aus der oben stehenden Beschreibung ersichtlich wird, der dritte Arretierbolzen 29, der zweite Arretierbolzen 28 und der erste Arretierbolzen 27 nacheinander sogenannte halb in Eingriff befindliche Zustände ein, und schließlich stellen der erste und der zweite Arretierbolzen 28 und 27 den vollständig arretierten Zustand von Flügel-Rotor 9 her.
Das heißt, während der oben beschriebenen Drehung von Flügel-Rotor 9 wird Flügel-Rotor 9 durch die drei Arretierbolzen 29, 28 und 27 und ihre entsprechenden Arretiervertiefungen 26, 25 bzw. 24 sperrklinkenartig bewegt.
Es ist, wie aus 2 ersichtlich, eine Entlüftung 39 vorhanden, die das erste Bolzenloch 31a mit der Umgebungsluft verbindet, um die Bewegung des ersten Arretierbolzens 27 zu erleichtern. Es sind ähnliche Entlüftungen vorhanden, um das zweite und das dritte Bolzenloch 31b und 31c mit der Umgebungsluft zu verbinden und ungehinderte Bewegung des ersten und des zweiten Arretierbolzens 28 bzw. 29 zu ermöglichen.
Hydraulikkreis 5 umfasst, wie aus 2 ersichtlich ist, einen Spätverstellungs-Hydraulikkanal 18, der Spätverstellungs-Funktionskammern 11 Hydraulikdruck über entsprechende Spätverstellungs-Hydrauliklöcher 11a zuführt, die in Flügel-Rotor 9 ausgebildet sind, einen Frühverstellungs-Hydraulikkanal 19, der Frühverstellungs-Funktionskammern 12 einen Hydraulikdruck über entsprechende Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 12a zuführt, die in Flügel-Rotor 9 ausgebildet sind, ein Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20, der der ersten, zweiten und dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 und 34, die oben beschrieben sind, Hydraulikdruck über einen in Einlass-Nockenwelle 2 ausgebildeten Fluidkanal 20a zuführt und aus ihnen ablässt, eine Ölpumpe 40, die Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydraulikkanälen 18 und 19 selektiv ein Hydraulikfluid zuführt und Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 das Hydraulikfluid zuführt, sowie ein elektromagnetisches Umschaltventil 41, das entsprechend einem Betriebszustand des Motors den AN-/AUS-Zustand der Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydraulikkanäle 18 und 19 sowie den Zuführ-/Ablass-Zustand von Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 umschaltet.
Die Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydraulikkanäle 18 und 19 haben jeweilige Enden, die mit Anschlüssen (nicht dargestellt) verbunden sind, die durch das elektromagnetische Umschaltventil 41 bereitgestellt werden, und jeweilige andere Enden, die über entsprechende Ringnuten 18b und 19b, die durch Einlass-Nockenwelle 2 bereitgestellt werden, mit parallel verlaufenden Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydraulikkanälen 18a und 19a verbunden sind, die in dem Endabschnitt 2a von Einlass-Nockenwelle 2 ausgebildet sind.
Der Endabschnitt 2a von Einlass-Nockenwelle 2 ist an seiner zylindrischen Außenfläche mit einer ersten und einer zweiten Nut 18c und 19c versehen, die mit den Spätverstellungs- bzw. den Frühverstellungs-Hydrauliklöchern 11a bzw. 12a verbunden sind.
Das eine Ende von Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 ist, wie aus 1 bis 4 ersichtlich wird, mit einem Arretieranschluss verbunden, der durch das elektromagnetische Umschaltventil 41 bereitgestellt wird, und das andere Ende des Kanals 20 ist mit der ersten, der zweiten und der dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 und 34 über eine Nut 20b, die an der äußeren zylindrischen Fläche von Einlass-Nockenwelle 2 vorhanden ist, den axial verlaufenden Fluidkanal 20a, der in Einlass-Nockenwelle 2 ausgebildet ist, und die radial verlaufenden verzweigten Kanäle 21a, 21b und 21c (siehe 4) verbunden, die in Einlass-Nockenwelle 2 ausgebildet sind.
Um den Endabschnitt 2a von Einlass-Nockenwelle 2 herum ist, wie aus 2 ersichtlich ist, eine dritte Nut 20c ausgebildet, über die der Fluidkanal 20a mit den verzweigten Kanälen 21a, 21b und 21c verbunden ist.
Ölpumpe 40 kann eine Drehkolbenpumpe sein, die von einer Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, Bei der Drehkolbenpumpe wird das Hydraulikfluid in einer Ölwanne 42 bei Drehung innerer und äußerer Rotoren in die Pumpe angesaugt und über einen Ausstoßkanal 40a nach außen ausgestoßen. Beim Betrieb eines dazu gehörigen Verbrennungsmotors wird ein Teil des ausgestoßenen Hydraulikfluids verschiedenen Reibungselementen des Motors über eine Haupt-Ölleitung (M/G) zugeführt, und der verbleibende Teil des ausgestoßenen Fluids wird dem elektromagnetischen Umschaltventil 41 zugeleitet.
Ausstoßkanal 40 ist an seinem stromab liegenden Abschnitt sowohl mit einem Ölfilter (nicht dargestellt), der das ausgestoßene Hydraulikfluid filtert, als auch einem Regelventil (nicht dargestellt) versehen, das einen überschüssigen Teil des ausgestoßenen Fluids von Ausstoßkanal 40 über einen Ableitkanal 43 zu Ölwanne 42 zurückführt.
Das elektromagnetische Umschaltventil 41 ist, wie aus 2 ersichtlich, ein Proportionalventil mit sechs Anschlüssen und sechs Positionen.
Das Ventil 41 umfasst im Allgemeinen einen zylindrischen Ventilkörper, ein Steuerkolbenelement, das axial verschiebbar in dem Ventilkörper aufgenommen ist, eine Ventilfeder, die in einem Ende des Ventilkörpers installiert ist, um das Steuerkolbenelement in einer Richtung (d. h. in der Zeichnung nach rechts) zu spannen, sowie einen Elektromagneten, der mit dem anderen Ende des Ventilkörpers verbunden ist, um das Steuerkolbenelement gegen die Ventilfeder in der anderen Richtung zu bewegen.
Mit Bezugszeichen 35 ist eine elektrische Steuereinheit gekennzeichnet, die mit dem Elektromagneten verbunden ist. Beim Empfangen eines gesteuerten Stroms von der Steuereinheit 35 bewegt der Elektromagnet das Steuerkolbenelement gegen die Kraft der Ventilfeder oder im Zusammenwirken mit ihr an eine der sechs Positionen. Daraufhin wird einer von dem Spätverstellungs- und dem Frühverstellungs-Hydraulikkanal 18 bzw. 19 mit Ausstoßkanal 40a von Ölpumpe 40 verbunden, und gleichzeitig wird der andere der Hydraulikkanäle 18 und 19 mit Ableitkanal 43 verbunden. Desgleichen wird Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 selektiv mit Ausstoßkanal 40a und Ableitkanal 43 verbunden.
Indem das Steuerkolbenelement an eine der sechs Positionen bewegt wird, wird das Umschalten von Anschlüssen selektiv ausgeführt, um die Winkelposition von Flügel-Rotor 9 relativ zu Kettenrad 1 zu ändern, und gleichzeitig wird das Umschalten der Arretier-/Entarretier-Funktion des ersten, zweiten und dritten Arretierbolzens 27, 28 und 29 relativ zu der ersten, der zweiten und der dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 selektiv ausgeführt, um selektiv ungehinderte Drehung von Flügel-Rotor 9 zuzulassen oder zu verhindern.
Die elektronische Steuereinheit 35 umfasst einen Mikrocomputer, der verschiedene Informationssignale verarbeitet, die von einem Kurbelwinkelsensor, einem Luftstrommesser, einem Sensor für die Motor-Kühlwassertemperatur, einem Motortemperatur-Sensor, einem Drosselklappen-Positionssensor und einem Nockenwinkel-Sensor (d. h. einer Einrichtung zum Erfassen einer Phase von Einlass-Nockenwelle 2) ausgegeben werden, um verschiedene Anweisungssignale zu erzeugen, von denen eines an den Elektromagneten des elektromagnetischen Umschaltventils 41 angelegt wird. Das heißt, beim Empfangen des Anweisungssignals (d. h. eines gesteuerten gepulsten Stroms) bewegt das Umschaltventil 41 das Steuerkolbenelement an eine gewünschte Position.
Zwischen jedem Paar von Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydrauliklöchern 11a und 12a, zwischen denen sich der Flügel 16a, 16b, 16c oder 16d befindet, sind, wie aus 2 bis 6 ersichtlich ist, zwei Durchlass-Steuermechanismen 50 und 50 vorhanden, deren Funktion darin besteht, eine Fluidverbindung zwischen Spätverstellungs-Hydrauliklöchern 11a und Frühverstellungs-Hydrauliklöchern 12a herzustellen oder zu sperren.
Da diese zwei Mechanismen 50 und 50 im Wesentlichen den gleichen Aufbau haben, wird im Folgenden nur einer von ihnen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen beschrieben.
Das heißt, jeder Durchlass-Steuermechanismus 50 ist, wie aus 2 und 4 ersichtlich ist, an Rotor 15 an einer im Allgemeinen gegenüberliegenden Seite eines ersten, zweiten und dritten Bolzenlochs 31a, 31b und 31c vorhanden und umfasst ein Verbindungsloch 51, das axial in Rotor 15 verläuft und Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 11a und 12a verbindet, ein Steuerkolbenelement 52, das verschiebbar in Verbindungsloch 51 aufgenommen ist, um den Fluidverbindungs-Zustand zwischen den Löchern 11a und 12a zu steuern, eine Schraubenfeder 53, die das Steuerkolbenelement 52 in einer Richtung spannt, in der die Fluidverbindung zwischen den Löchern 11a und 12a hergestellt wird, sowie eine Fluiddurchlass-Öffnung 54, die in Rotor 15 ausgebildet ist und deren Funktion darin besteht, das Steuerkolbenelement 52 gegen Schraubenfeder 53 in einer Richtung zu spannen, in der die Fluidverbindung zwischen den Löchern 11a und 12a unterbrochen wird, wenn ein bestimmtes Maß an Hydraulikdruck empfangen wird.
Das Verbindungsloch 51 hat, wie aus 1 und 4 ersichtlich ist, im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das erste, das zweite und das dritte Bolzenloch 31a, 31b und 31c. Das Verbindungsloch 51 in Rotor 15 ist, wie aus 4 zu ersehen ist, so angeordnet, dass es sich über die benachbarten Löcher 11a und 12b erstreckt.
Steuerkolbenelement 52 umfasst, wie aus 1 zu ersehen ist, einen Mittelschaftabschnitt 52a mit kleinerem Durchmesser, einen Ventilabschnitt 52b mit größerem Durchmesser, der an einem Ende des Schaftabschnitts 52a ausgebildet ist, und einen Schieberabschnitt 52c mit größerem Durchmesser, der am anderen Ende des Schaftabschnitts 52a ausgebildet ist. Der Ventilabschnitt 52 und der Schieberabschnitt 52c haben den gleichen Durchmesser.
Aufgrund der Form weist, wie aus 2 ersichtlich wird, Steuerkolbenelement 52 um den Schaftabschnitt 52a herum eine Ringnut 52d auf. Das heißt, wenn Steuerkolbenelement 52 durch die Kraft von Schraubenfeder 53 an die am weitesten rechts liegende Position in 2 bewegt wird, kommen das Spätverstellungs- und das Frühverstellungs-Hydraulikloch 11a bzw. 12a über Ringnut 52d miteinander in Verbindung. Es ist anzumerken, dass die axiale Länge von Ventilabschnitt 52b ausreicht, um Frühverstellungs-Hydraulikloch 12a zu schließen.
Schraubenfeder 53 hat, wie aus 2 ersichtlich ist, ein rechtes Ende, das auf einem Boden einer Bohrung aufsitzt, die in Schieberabschnitt 52c ausgebildet ist, und ein linkes Ende, das auf der vorderen Platte 13 aufsitzt. So wird Steuerkolbenelement 52 aufgrund der Wirkung von Schraubenfeder 53 in der Zeichnung nach rechts gespannt.
Die Fluidkanal-Öffnung 54 ist so angeordnet, dass sie einer Druckaufnahmefläche 52e zugewandt ist, die Ventilabschnitt 52b aufweist. Wenn die Öffnung 54 in Verbindung mit der dritten Nut 20c von Fluidkanal 20a des Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanals 20 gebracht wird, wirkt ein Hydraulikdruck in Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 auf die Druckaufnahmefläche 52e, so dass das Steuerkolbenelement 52 in 2 nach links bewegt wird.
Im Folgenden wird die Funktion der Ventilsteuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform unter Zuhilfenahme der Zeichnungen, insbesondere 2 und 3, beschrieben.
Wenn nach normaler Fahrt eines dazugehörigen Kraftfahrzeugs ein Zündschalter abgeschaltet wird, um den Motor zu stoppen, wird die Stromversorgung des elektromagnetischen Umschaltventils 41 unterbrochen, und so wird das Steuerkolbenelement durch die Kraft der Ventilfeder an die am weitesten rechts liegende Position (Position I) in 2 bewegt. Dadurch wird Ausstoßkanal 40a von Ölpumpe 40 sowohl mit dem Spätverstellungs-Hydraulikkanal 18 als auch dem Frühverstellungs-Hydraulikkanal 19 verbunden, und gleichzeitig wird Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20, wie in 2 gezeigt, mit Ableitkanal 43 verbunden.
Zur gleichen Zeit wird Ölpumpe 40 gestoppt, und so werden sowohl eine Druckzufuhr zu Spätverstellungs- oder Frühverstellungs-Funktionskammern 11 bzw. 12, als auch zu der ersten, der zweiten bzw. der dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 oder 34 sowie der Druckaufnahmefläche 52e von Steuerkolbenelement 52 unterbrochen.
Die folgende Beschreibung betrifft einen Leerlaufzustand des Motors, der eintritt, wenn das dazugehörige Kraftfahrzeug nach normaler Fahrt anhält.
In diesem Leerlaufzustand wird jeder Spätverstellungs-Funktionskammer 11 das Hydraulikfluid zugeführt, das bewirkt, dass Flügel-Rotor 9 die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition einnimmt, wie dies in 4 dargestellt ist. In diesem Zustand werden, wie aus 7 ersichtlich ist, der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 aus ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 24, 25 und 26 gelöst gehalten. Das heißt, vordere Enden dieser drei Arretierbolzen 27, 28 und 29 werden an eine Innenfläche 1c von Kettenrad 1 gedrückt.
Unmittelbar nach dem Abschalten eines Zündschalters wirkt, wie bekannt ist, auf Einlass-Nockenwelle 2 des Motors ein positives/negatives wechselndes Drehmoment, das durch die Kraft der Ventilfedern des Motors verursacht wird.
Wenn aufgrund der Wirkung des wechselnden Drehmomentes, insbesondere negativen Drehmomentes, Flügel-Rotor 9 bei wiederholter oszillierender Schwingungsbewegung zwangsweise an die Zwischen-Winkelposition in 5 gedreht wird, werden der dritte, der zweite und der erste Arretierbolzen 29, 28 und 27 auf die oben beschriebene Weise nacheinander mit ihrer entsprechenden dritten, zweiten bzw. ersten Arretiervertiefung 26, 25 und 29 in Eingriff gebracht.
Wenn schließlich Flügel-Rotor 9 an die Zwischen-Winkelposition gedreht wird, werden die drei Arretierbolzen 29, 28 und 27, wie aus 12 ersichtlich ist, tief mit ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 26, 25 und 24 in Eingriff gebracht. Das heißt, der sogenannte vollständig arretierte Zustand von Flügel-Rotor 9 wird an der Zwischen-Winkelposition hergestellt, und so kann die Zwischen-Winkelposition von Flügel-Rotor 9 aufrechterhalten werden.
Die sperrklinkenartige Drehung von Flügel-Rotor 9 wird aus der folgenden Beschreibung unter Zuhilfenahme der 7 bis 12 leicht verständlich.
Wenn der Zündschalter des dazugehörigen Kraftfahrzeugs abgeschaltet wird, wird Flügel-Rotor 9, der die Position in 7 einnimmt, aufgrund der negativen Komponente des auf Einlass-Nockenwelle 2 wirkenden wechselnden Drehmomentes unter Druck geringfügig in einer Frühverstellungs-Richtung (d. h. der mit dem Pfeil ”Ad” gekennzeichneten Richtung) gedreht. Gleichzeitig wird die Ausgabe des gepulsten Stroms an das elektromagnetische Umschaltventil 41 unterbrochen, und so wird die Zufuhr von Hydraulikdruck zu der ersten, der zweiten und der dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 und 34 unterbrochen.
Dementsprechend werden aufgrund des auf Flügel-Rotor 9 wirkenden negativen Drehmomentes (d. h. der negativen Komponente des wechselnden Drehmomentes), wie aus 7 und 8 ersichtlich ist, der erste, zweite und dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 in 7 an der Innenfläche 1c von Kettenrad 1 nach rechts (d. h. in der Frühverstellungs-Richtung) bewegt und dann wird, wie in 8 zu sehen ist, der dritte Arretierbolzen 29 mit dem ersten Boden 26a der dritten Arretiervertiefung 26 in Eingriff gebracht, so dass der Kontakt zwischen der Innenfläche 1c von Kettenrad 1 und dem ersten sowie dem zweiten Arretierbolzen 27 und 28 aufrechterhalten wird. Das heißt, in diesem Fall werden der erste und der zweite Arretierbolzen 27 und 28 aufgrund der Wirkung der ersten und der zweiten Feder 36 und 37 an die Innenfläche 1c von Kettenrad 1 gespannt.
Wenn in diesem Zustand ein positives Drehmoment (d. h. positive Komponente des wechselnden Drehmoments) auf Flügel-Rotor 9 wirkt und er so in einer Spätverstellungs-Richtung (d. h. der in 8 mit dem Pfeil ”Re” gekennzeichneten Richtung) gespannt wird, wird Drehung des Flügel-Rotors 9 in dieser Spätverstellungs-Richtung aufgrund des Anlegens von Kopfabschnitt 29a des dritten Arretierbolzens 29 an der vertikalen Wand verhindert, die sich von dem ersten Boden 26a nach oben erhebt.
Anschließend wird aufgrund des Wirkens eines folgenden negativen Drehmomentes (d. h. negative Komponente des wechselnden Drehmomentes) Flügel-Rotor 9, wie in 9 zu sehen ist, weiter in der Frühverstellungs-Richtung gedreht, und so wird der dritte Arretierbolzen 29 mit dem zweiten Boden 26b der dritten Arretiervertiefung 26 in Eingriff gebracht. Bis dahin werden, wie dargestellt, der erste und der zweite Arretierbolzen 27 und 28 aus ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 24 und 25 gelöst gehalten.
Wenn aufgrund von weiterem negativem Drehmoment Flügel-Rotor 9 weiter in der Frühverstellungs-Richtung gedreht und an eine Position gebracht wird, an der der dritte Arretierbolzen 29a mit einer Zwischenposition des zweiten Bodens 26b der dritten Arretiervertiefung 26 in Kontakt kommt, wird, wie aus 10 zu ersehen ist, der zweite Arretierbolzen 28 in Eingriff mit dem ersten Boden 25a der zweiten Arretiervertiefung 25 gebracht. Natürlich wird in diesem Zustand Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Spätverstellungs-Richtung, die durch anschließendes positives Drehmoment verursacht wird, aufgrund des Anliegens von Kopfabschnitt 28a des zweiten Arretierbolzens 28 an der vertikalen Wand verhindert, die sich von dem ersten Boden 25a nach oben erhebt.
Wenn anschließend aufgrund des Wirkens von darauffolgendem negativem Drehmoment Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung gedreht wird, wird der zweite Arretierbolzen 28, wie aus 11 ersichtlich ist, in Eingriff mit dem zweiten Boden 25b der zweiten Arretiervertiefung 25 gebracht. In diesem Zustand wird Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Spätverstellungs-Richtung, die durch anschließendes positives Drehmoment verursacht wird, aufgrund von Anliegen von Kopfabschnitt 28 des zweiten Arretierbolzens 28 an der vertikalen Wand verhindert, die sich von dem zweiten Boden 25b aus erhebt.
Wenn anschließend aufgrund des Wirkens von darauffolgendem negativem Drehmoment Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung gedreht wird, wird der erste Arretierbolzen 27, wie aus 12 ersichtlich ist, mit der ersten Arretiervertiefung 24 in Eingriff gebracht.
In diesem Zustand kommt, wie bereits oben erwähnt und aus 12 ersichtlich ist, der erste Arretierbolzen 27 mit einer linken Innenwand 24b der ersten Arretiervertiefung 24 in Kontakt, und der zweite Arretierbolzen 28 kommt mit einer rechten Innenwand 25c der zweiten Arretiervertiefung 25 in Kontakt, und so wird Drehung von Flügel-Rotor 9 sowohl in Spätverstellungsals auch in Frühverstellungs-Richtung verhindert. Das heißt, der sogenannte vollständig arretierte Zustand von Flügel-Rotor 9 wird hergestellt, wenn Flügel-Rotor 9 die Winkelposition in 12, d. h., die vorgegebene Zwischen-Winkelposition, einnimmt.
Wenn anschließend (dies kann mehrere Stunden nach dem letzten Stoppen des Motors sein) der Motor gestartet werden soll, wird der Zündschalter angeschaltet.
Daraufhin wird das Anlassen eingeleitet und damit Ölpumpe 40 gestartet, um so das ausgestoßene Hydraulikfluid über den Spätverstellungs- bzw. den Frühverstellungs-Hydraulikkanal 18 und 19 sowohl der Spätverstellungs- als auch der Frühverstellungs-Funktionskammer 11 und 12 zuzuführen. In diesem Zustand werden Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 und Ableitkanal 43 in Verbindung gehalten, und so befindet sich Flügel-Rotor 9 in dem arretierten Zustand in 12, d. h., an der vollständig arretierten Zwischen-Winkelposition.
Es ist anzumerken, dass in diesem Motorstart-Zustand und beim Leerlauf des Motors die elektronische Steuereinheit 35 so arbeitet, dass sie die voll in Eingriff befindliche Zwischen-Winkelposition von Flügel-Rotor 9 mit Hilfe des elektromagnetischen Umschaltventils 41 aufrechterhält.
Wenn aufgrund von Drücken eines Gaspedals der Motor in einen Zustand unmittelbar vor einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl und niedriger Last oder einen Betriebszustand mit hoher Drehzahl und hoher Last gebracht wird, steuert die elektronische Steuereinheit 35 das elektromagnetische Umschaltventil 41 auf die im Folgenden beschriebene Weise.
Das heißt, beim Empfangen eines Steuerungssignals von der elektronischen Steuereinheit 35 wird das Steuerkolbenelement des Umschaltventils 41 gegen die Vorspannfeder an eine sechste Position (d. h. Position VI) bewegt. Bei dieser Bewegung wird Ausstoßkanal 40a mit Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 in Verbindung gebracht, während gleichzeitig eine Verbindung von Ausstoßkanal 40a mit dem Spätverstellungs- und dem Frühverstellungs-Hydraulikkanal 18 bzw. 19 aufrechterhalten wird.
Dementsprechend wird der Hydraulikdruck über Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 und Fluidkanal 20a der ersten, zweiten und dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 und 34 zugeführt. Dadurch werden der erste, zweite und dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 aus ihrer jeweiligen ersten, zweiten und dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 gelöst, wie dies aus 12 ersichtlich ist. Das heißt, der vollständig arretierte Zustand von Flügel-Rotor 9 an der Zwischen-Winkelposition wird aufgehoben. So wird Drehen von Flügel-Rotor 9 sowohl in Spätverstellungs- als auch Frühverstellungs-Richtung möglich, und gleichzeitig wird Zufuhr von Hydraulikdruck sowohl zu den Spätverstellungs- als auch den Frühverstellungs-Funktionskammern 11 bzw. 12 ausgeführt.
Wenn in diesem Zustand Hydraulikdruck nur einer der Gruppen von Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 zugeführt wird, wird Flügel-Rotor 9 so gespannt, dass er sich in einer Richtung dreht, durch die die Möglichkeit besteht, dass der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 nicht ungehindert aus ihrer entsprechenden ersten, zweiten und dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 gelöst werden. Das heißt, in diesem Fall tritt eine geringfügige Verriegelung zwischen dem Rotor 15 und Gehäuse 7 auf. Das heißt, bei einem derartigen Drehen von Flügel-Rotor 9 nehmen der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 aufgrund ihres Gleiteingriffs in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bolzenloch 31a, 31b und 31c von Flügel-Rotor 9 (d. h., Rotor 15) sowie der ersten, der zweiten und der dritten Arretiervertiefung 24, 25 und 26 von Kettenrad 1 zwangsweise eine Scherkraft auf.
Des Weiteren besteht, wenn in dem oben beschriebenen Zustand kein Hydraulikdruck auf die Spätverstellungs- und die Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 wirkt, eine Tendenz dazu, dass Flügel-Rotor 9 aufgrund des wechselnden Drehmomentes einer oszillierenden Schwenkbewegung ausgesetzt ist, die zur Erzeugung von Aufschlaggeräuschen von Flügel 16a an Aufnahme 10a des zylindrischen Körpers 10 (siehe 4) führt.
Es ist jedoch zu bemerken, dass bei der ersten Ausführungsform der Erfindung in diesem Zustand beiden Funktionskammern 11 und 12 der Hydraulikdruck zugeführt wird, so dass die oben erwähnte unerwünschte Erscheinung vermieden werden kann.
Wenn anschließend der Motor beispielsweise in den Betriebszustand mit niedriger Drehzahl und niedriger Last versetzt wird, wird das Steuerkolbenelement des elektromagnetischen Umschaltventils 41 gegen die Kraft der Ventilfeder an eine dritte Position (Position III) bewegt. Dadurch wird Frühverstellungs-Hydraulikkanal 19 in Verbindung mit Ableitkanal 43 gebracht, und Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 sowie Spätverstellungs-Hydraulikkanal 18 werden in Verbindung mit Ausstoßkanal 40a gebracht.
Bei diesem Vorgang wird der Zustand aufrechterhalten, in dem die Arretierbolzen 27, 28 und 29 aus ihren Arretiervertiefungen 24, 25 und 26 gelöst sind, der Hydraulikdruck in den Frühverstellungs-Funktionskammern 12 wird verringert, und der Hydraulikdruck in den Spätverstellungs-Funktionskammern 11 wird erhöht. So wird Flügel-Rotor 9 an die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition relativ zu Gehäuse 7 gedreht.
Bei dieser Drehung von Flügel-Rotor 9 wird Ventilüberschneidung der Einlassventile des Verbrennungsmotors reduziert, so dass Restgas in allen Zylindern reduziert wird. Damit wird der Verbrennungs-Wirkungsgrad des Motors erhöht, und so werden stabiler Betrieb des Motors sowie Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt.
Wenn anschließend der Motor beispielsweise in den Betriebszustand mit hoher Drehzahl und hoher Last versetzt wird, wird das Steuerkolbenelement des elektromagnetischen Umschaltventils 41 an eine fünfte Position (d. h., Position V) bewegt. Dadurch wird Spätverstellungs-Hydraulikkanal 18 mit Ableitkanal 43 in Verbindung gebracht und Ausstoßkanal 40a wird sowohl mit Frühverstellungs-Hydraulikkanal 19 als auch Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 in Verbindung gebracht.
Dementsprechend wird der Zustand aufrechterhalten, in dem der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 aus ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 24, 25 und 26 gelöst sind, der Hydraulikdruck in den Spätverstellungs-Funktionskammern 11 wird verringert, und der Hydraulikdruck in den Frühverstellungs-Funktionskammern 12 wird erhöht. Dadurch wird Flügel-Rotor 9, wie in 6 gezeigt, an die am weitesten nach früh verstellte Winkelposition relativ zu Gehäuse 10 gedreht. So nimmt Einlass-Nockenwelle 2 die am weitesten nach früh verstellte Winkelposition relativ zu Kettenrad 1 ein.
Durch diese Drehung von Flügel-Rotor 9 wird Ventilüberschneidung und Einlass- und Auslassventilen vergrößert, so dass der Wirkungsgrad der Ansaugluft-Füllung erhöht wird. Damit wird Verbesserung des Ausgangsdrehmomentes des Motors erzielt.
Wenn Hydraulikdruck weiter von Ausstoßkanal 40a auf Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 wirkt, wirkt ein bestimmter Hydraulikdruck auf die Druckaufnahmefläche 52e von Steuerkolbenelement 52 jedes Durchlass-Steuermechanismus 50. Dadurch wird, wie aus 3 ersichtlich ist, jedes Steuerkolbenelement 52 des Mechanismus 50 gegen die Kraft von Schraubenfeder 53 in der Zeichnung nach links bewegt. So schließt der Mittelschaftabschnitt 52a das Frühverstellungs-Hydraulikloch 12a und unterbricht die Verbindung mit dem Spätverstellungs-Hydraulikloch 11a. Dementsprechend wird in diesem Zustand kein Hydraulikfluidstrom zwischen den Spätverstellungs-Funktionskammern 11 und den Frühverstellungs-Funktionskammern 12 ausgeführt. Daher kann aufgrund des Hydraulikdrucks, der auf eine Gruppe der Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 wirkt, Flügel-Rotor 9 schnell in der Spätverstellungs- oder Frühverstellungs-Richtung gedreht werden.
Wenn der Motor von dem oben aufgeführten Betriebszustand mit niedriger Drehzahl und niedriger Last oder dem Betriebszustand mit hoher Drehzahl und hoher Last in den Leerlauf-Betriebszustand gebracht wird, wird die Stromversorgung des elektromagnetischen Umschaltventils 41 durch die elektronische Steuereinheit 35 unterbrochen. Daraufhin wird das Steuerkolbenelement des Umschaltventils 41 aufgrund der Kraft der Ventilfeder an die erste Position bewegt. Dadurch kommt Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 mit Ableitkanal 43 in Verbindung, und gleichzeitig wird Ausstoßkanal 40a sowohl mit dem Spätverstellungs- als auch dem Frühverstellungs-Hydraulikkanal 18 und 19 in Verbindung gebracht. Durch diesen Vorgang wird den Spätverstellungs- und den Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 im Wesentlichen gleicher Hydraulikdruck zugeführt.
Dementsprechend wird, selbst wenn sich Flügel-Rotor 9, wie in 7 gezeigt, in einer Spätverstellungs-Winkelposition befindet und kein Arretierbolzen 27, 28 und 20 in seine entsprechende Arretiervertiefung 24, 25 bzw. 26 eingreift, Flügel-Rotor 9 aufgrund der Wirkung des wechselnden Drehmomentes, das auf Einlass-Nockenwelle 2 wirkt, wenn der Zündschalter abgeschaltet wird, zwangsweise in einer Frühverstellungs-Richtung gedrückt. Das heißt, aufgrund der Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung werden der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 29, 28 und 27, die von Flügel-Rotor 9 gehalten werden, nacheinander, wie bereits oben erwähnt, in Eingriff mit ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 26, 25 und 24 gebracht. Schließlich wird Flügel-Rotor 9 in seiner Zwischen-Winkelposition arretiert, wie dies aus 12 ersichtlich ist.
Wenn der Motor in einem vorgegebenen Betriebszustand verbleibt, wird das elektromagnetische Umschaltventil 41 so gesteuert, dass es sein Steuerkolbenelement an eine vierte Position (Position IV) bewegt. Daraufhin wird die Verbindung des Spätverstellungs-Hydraulikkanals 18 und des Frühverstellungs-Hydraulikkanals 19 mit Ausstoßkanal 40a und Ableitkanal 43 unterbrochen, und gleichzeitig wird Verbindung von Ausstoßkanal 40a mit Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 hergestellt. Dadurch wird der Hydraulikkanal in der Spätverstellungs- und der Frühverstellungs-Funktionskammer 11 und 12 stabil gehalten, und alle Arretierbolzen 27, 28 und 29 sind aus ihren entsprechenden Arretiervertiefungen 24, 25 und 26 gelöst und versetzen Flügel-Rotor 9 in einen entarretierten Zustand.
Dementsprechend kann sich Flügel-Rotor 9 an eine gewünschte Winkelposition relativ zu Gehäuse 7 drehen. Dadurch werden Einlassventile des Motors zu Ventilsteuerzeiten betätigt, die durch die gewünschte Winkelposition von Flügel-Rotor 9 bestimmt werden.
Entsprechend dem Betriebszustand des Motors steuert die elektronische Steuereinheit 35, wie oben erwähnt, das elektromagnetische Umschaltventil 41 so, dass das Steuerkolbenelement an eine ausgewählte der sechs Positionen bewegt wird. Durch diese Positionsauswahl werden Phasenänderungsmechanismus 3 und Arretiermechanismus 4 so gesteuert, dass sie Einlass-Nockenwelle 2 veranlassen, eine gewünschte Winkelposition relativ zu Kettenrad 1 einzunehmen, wodurch die Genauigkeit bei der Steuerung der Ventilsteuerzeiten verbessert wird.
Wenn Flügel-Rotor 9 beispielsweise die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition einnimmt, wie dies in 4 dargestellt ist, und der Motor blockiert wird, würde anschließendes Anschalten des Zündschalters zum Anlassen des Motors die im Folgenden beschriebene Erscheinung bewirken.
Das heißt, vor dem darauffolgenden Anschalten des Zündschalters werden sowohl die Spätverstellungs- als auch die Frühverstellungs-Funktionskammern 11 bzw. 12 in dem mit Hydraulikfluid gefüllten Zustand gehalten. Das heißt, wenn in diesem Zustand der Zündschalter zum Anlassen des Motors angeschaltet wird, ist das Maß der oszillierenden Schwingungsbewegung von Flügel-Rotor 9, die durch das wechselnde positive/negative Drehmoment verursacht wird, gering. Dementsprechend wird die sperrklinkenartige Bewegung von Flügel-Rotor 9 an die Zwischen-Winkelposition nicht problemlos durch den dritten, zweiten und ersten Arretierbolzen 29, 28 und 27 sowie ihre entsprechenden Arretiervertiefungen 26, 25 und 24 erzeugt, wodurch Drehung von Flügel-Rotor 9 an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition (d. h., die Position in 5) länger dauert.
Bei der Ausführungsform der Erfindung wird jedoch, wie oben erwähnt, wenn Stromzufuhr zu dem elektromagnetischen Umschaltventil 41 unterbrochen wird, die Zufuhr von Hydraulikfluid von Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 zu den zwei Durchlass-Steuermechanismen 50 und 50 unterbrochen. So werden, wie in 2 zu sehen ist, die Steuerkolbenelemente 52 der Mechanismen aufgrund der Kraft der Schraubenfedern 53 in der Zeichnung nach rechts bewegt. Durch diese Bewegung wird Verbindung zwischen den Spätverstellungs-Hydrauliklöchern 11a und den Frühverstellungs-Hydrauliklöchern 12a über Ringnuten 52d und Verbindungslöcher 51 hergestellt. In diesem Zustand wird ein Fluidstrom zwischen Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammer 11 bzw. 12 über Spätverstellungs- und die Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 11a sowie 12a sowie Ringnuten 52d ermöglicht.
Dementsprechend wird, wenn bei Erzeugung von wechselndem negativem Drehmoment, das durch eine Anfangsphase des Anlassens des Motors verursacht wird, eine Kraft auf Flügel-Rotor 9 zum sofortigen Drehen in Frühverstellungs-Richtung ausgeübt wird, das Hydraulikfluid in Spätverstellungs-Funktionskammern 11 unter Druck durch die Drehung von Flügel-Rotor 9 über Ringnuten 52d zu Frühverstellungs-Funktionskammern 12 bewegt.
Das heißt, durch das erste wechselnde negative Drehmoment kann Flügel-Rotor 9 ungehindert und schnell in der Frühverstellungs-Richtung gedreht werden. Das heißt, der Grad der oszillierenden Umschaltbewegung von Flügel-Rotor 9 kann verstärkt werden.
So wird in der ersten Ausführungsform der Erfindung das oben beschriebene sperrklinkenartige Drehen von Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung problemlos ausgeführt. Dementsprechend wird beim Anlassen des Motors Drehung von Flügel-Rotor 9 an die vollständige arretierte Zwischen-Winkelposition schnell erreicht, wodurch sich das Startverhalten des Motors verbessert.
Wenn der Motor, wie oben beschrieben, stehen bleibt, wird das elektromagnetische Umschaltventil 41 abgeschaltet. Zusätzlich zum Stehenbleiben des Motors kann die Abschaltung des Ventils 41 durch die elektronische Steuereinheit 35 ausgelöst werden, wenn es zu Drahtbruch an dem Ventil 41 kommt, und/oder wenn das Steuerkolbenelement des Ventils 41 aufgrund von daran haftendem Staub oder dergleichen keine reibungslose Bewegung ausführt. Dementsprechend kann, wenn die Spätverstellungs- und die Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 in Verbindung miteinander gehalten werden und die oben beschriebenen Probleme auftreten, Flügel-Rotor 9, der die am weitesten nach spät verstellte Winkelposition einnimmt, beim erneuten Starten des Motors ungehindert und schnell an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition (d. h., die Position in 4) gedreht werden. Das heißt, auch in diesem Fall wird das Hydraulikfluid in den Spätverstellungs-Funktionskammern 11 über Durchlass-Steuermechanismen 50 in die Frühverstellungs-Funktionskammern 12 geleitet, wodurch das Drehen von Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung erleichtert wird.
In der ersten Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, beim Neustarten des Motors nach Stehenbleiben desselben das Hydraulikfluid in den Spätverstellungs-Funktionskammern 11 schnell über die Durchlass-Steuermechanismen 50 in die Frühverstellungs-Funktionskammern 12 geleitet, und so wird Flügel-Rotor 9 in der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition schnell an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition gedreht, die sich dazu eignet, Starten des Motors durchzuführen. Das heißt, der Motor lässt sich ausgezeichnet neu starten.
Da der erste, der zweite und der dritte Arretierbolzen 27, 28 und 29 in Flügel-Rotor 9 über ein erstes, ein zweites und ein drittes Bolzenloch 31a, 31b und 31c installiert sind, kann die Dicke aller Flügel 16a, 16b, 16c oder 16d in einer Umfangsrichtung ausreichend verringert werden. Damit ist es möglich, Flügel-Rotor 9 eine ausreichend große Winkelposition relativ zu Gehäuse 7 zu verleihen.
Des Weiteren werden in der ersten Ausführungsform der Erfindung die zwei Funktionen, d. h., die Funktion des Steuern des auf Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 wirkenden Hydraulikdrucks, und die andere Funktion des Steuerns des auf die erste, die zweite und die dritte Entarretier-Funktionskammer 32, 33 und 34 wirkenden Hydraulikdrucks nur durch ein elektromagnetisches Umschaltventil 41 erfüllt. Dementsprechend lässt sich die Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform einfach an oder in dem Motor installieren, wodurch sich die Herstellungskosten für den Motor verringern.
Wenn der Motor gestoppt wird, indem der Zündschalter abgeschaltet wird, wird Drehung von Flügel-Rotor 9 an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition durch Arretiermechanismus 4 sicher bewirkt. Des Weiteren versetzen der zweite und der dritte Arretierbolzen 28 und 29 aufgrund der besonderen Form und Anordnung der zweiten und der dritten Arretiervertiefung 25 und 26 (siehe 7 bis 12) bei Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung Flügel-Rotor 9 in eine sperrklinkenartige Bewegung, so dass sich Flügel-Rotor 9 auf zufriedenstellende Weise zuverlässig geführt dreht.
Aufgrund des sperrklinkenartigen Drehens von Flügel-Rotor 9 in fünf Schritten, das durch die fünf Böden 26a, 26b, ist 25a, 25b und 24a der drei Arretiervertiefungen 26, 25 und 24 bewirkt wird, wird Flügel-Rotor 9 selbst dann sicher an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition gedreht, wenn sich der Flügel-Rotor 9 an der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition befindet.
Der Hydraulikdruck, der auf die erste, die zweite und die dritte Entarretier-Funktionskammer 32, 33 bzw. 34 wirkt, ist unabhängig von dem Hydraulikdruck, der auf die Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 wirkt. Dementsprechend wird das Ansprechverhalten beim Zuführen des Hydraulikdrucks zu der Kammer 32, 33 und 34 verbessert, wodurch Rückwärtsbewegung des ersten, des zweiten und des dritten Arretierbolzens 27, 28 und 29 erleichtert wird. Des Weiteren ist kein Dichtungsmechanismus zwischen den Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 und der ersten, zweiten und dritten Entarretier-Funktionskammer 32, 33 bzw. 34 erforderlich.
Aufgrund des Vorhandenseins des Verbindungslochs 51, das axial in Rotor 15 verläuft und die Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 11a bzw. 12a verbindet, kann die Struktur für die Fluidverbindung einfach ausgeführt werden, wodurch der Bearbeitungsvorgang vereinfacht wird.
Des Weiteren umfasst in der Ausführungsform der Arretiermechanismus 4 drei Gruppen von Arretierabschnitten, d. h., eine erste Gruppe, die den ersten Arretierbolzen 27 enthält, der mit dem ersten Boden 24a der ersten Arretiervertiefung 24 in Eingriff gebracht werden kann, eine zweite Gruppe, die den zweiten Arretierbolzen 28 enthält, der mit dem ersten und dem zweiten Boden 25a bzw. 25b der zweiten Arretiervertiefung 25 in Eingriff gebracht werden kann, und eine dritte Gruppe, die den dritten Arretierbolzen 29 enthält, der mit dem ersten und dem zweiten Boden 26a bzw. 26b der dritten Arretiervertiefung 26 in Eingriff gebracht werden kann, und damit kann die Dicke von Kettenrad 1, das die erste, die zweite und die dritte Arretiervertiefung 24, 25 und 26 aufweist, ausreichend verringert werden. Die Verringerung der Dicke von Kettenrad 1 bewirkt eine Verringerung der axialen Länge der Ventilsteuerungsvorrichtung, wodurch der Spielraum bei der Gestaltung der Vorrichtung größer wird. Das heißt, wenn die oben beschriebene sperrklinkenartige Drehung von Flügel-Rotor 9 in fünf Schritten nur durch einen Arretierbolzen bewirkt werden soll, muss Flügel-Rotor 9 eine größere Dicke erhalten.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der AN-/AUS-Zustand der Frühverstellungs-Hydrauliklöcher 12a durch Bewegung von Steuerkolbenelementen 52 der Durchlass-Steuerungsmechanismen 50 erzeugt. Wenn gewünscht, kann eine allmähliche Änderung einer Querschnittsfläche jedes Frühverstellungs-Hydrauliklochs 12a, die entsprechend der Bewegung von Steuerkolbenelement 62 bewirkt wird, zum Steuern des elektromagnetischen Umschaltventils 41 genutzt werden.
Zweite Ausführungsform
In 13A und 13B ist eine Ventilsteuerungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In dieser zweiten Ausführungsform wird an Stelle des in der ersten Ausführungsform eingesetzten Durchlass-Steuermechanismus 50 ein Durchlass-Steuermechanismus 50' verwendet.
Aufgrund der Wirkung dieses Durchlass-Steuermechanismus 50' kann ein Verbindungsraum ”C” zwischen einer konkaven Innenfläche 10f der ersten Aufnahme 10a des zylindrischen Körpers 10 und einer konvexen Außenfläche 15c von Rotor 15 erzeugt werden, wie dies aus 13B ersichtlich ist. Dadurch können die benachbarten Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 bzw. 12 über den erzeugten Raum ”C” miteinander in Verbindung gebracht werden.
Durchlass-Steuermechanismus 50' umfasst, wie aus 13A ersichtlich ist, eine rechteckige Nut 55, die in der ersten Aufnahme 10a so ausgebildet ist, dass sie der konvexen Außenfläche 15c von Rotor 15 zugewandt ist, ein kolbenartiges Dichtungselement 56, das in der rechteckigen Nut 55 verschiebbar so auf aufgenommen ist, dass es den Raum ”C” selektiv schließt und öffnet, eine Hydraulikdruckkammer 57, die hinter der rechteckigen Nut 55 vorhanden ist, und einen Hydraulikdruck-Kanal 58, der sich von dem oben erwähnten Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 zu Druckkammer 57 erstreckt.
Die rechteckige Nut 55 hat, wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich wird, Längsenden, die durch die Innenfläche 1c von Kettenrad 1 bzw. eine Innenfläche der vorderen Platte 13 hermetisch abgeschlossen sind. Das kolbenartige Dichtungselement 56, das radial beweglich in der rechteckigen Nut 55 aufgenommen ist, ist ein längliches Element mit einem halbkreisförmigen Querschnitt. Vorzugsweise besteht das Dichtungselement 56 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, Kunststoff oder dergleichen. Das Dichtungselement 56 hat, wie gezeigt, eine konvexe obere Fläche 56a, die mit der konvexen Außenfläche 15c von Rotor 15 in Kontakt gebracht werden kann.
Beim normalen Betrieb des Motors wird Hydraulikdruck von Ausstoßkanal 40a (siehe 2) über Arretier-/Entarretier-Hydraulikkanal 20 in Druckkammer 57 eingeleitet, und so wird die konvexe obere Fläche 56a des Dichtungselementes 56 an die konvexe Außenfläche 15c von Rotor 15 gepresst. In diesem Zustand wird, wie aus 13A ersichtlich ist, der Verbindungsraum ”C” geschlossen, so dass die Fluidverbindung zwischen den benachbarten Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 bzw. 12 unterbrochen wird.
Wenn Flügel-Rotor 9 aufgrund von Stehenbleiben des Motors an der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition gestoppt wird und anschließend der Zündschalter zum Anlassen des Motors angeschaltet wird, findet der folgende Vorgang statt.
In einem Anfangsstadium des Startens des Motors sind die benachbarten Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 noch mit Hydraulikdruck gefüllt. Der Hydraulikdruckkammer 57 wird jedoch noch kein Hydraulikdruck zugeführt. Dementsprechend wird, wie aus 13B zu ersehen ist, aufgrund der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn Gehäuse 7 gedreht wird, das kolbenartige Dichtungselement 56 radial nach außen bewegt, so dass der Verbindungsraum ”C” geöffnet wird.
Daraufhin wird Fluidverbindung zwischen den benachbarten Spätverstellungs- und Frühverstellungs-Funktionskammern 11 und 12 ermöglicht. Dadurch kann die Stärke oszillierender Schwingungsbewegung von Flügel-Rotor 9, die durch das wechselnde positive/negative Drehmoment verursacht wird, vergrößert werden. Dadurch wird die oben beschriebene sperrklinkenartige Drehung von Flügel-Rotor 9 in der Frühverstellungs-Richtung effektiv und schnell ausgeführt. Das heißt, Drehung von Flügel-Rotor 9 an die vollständig arretierte Zwischen-Winkelposition wird schnell ausgeführt, wodurch sich der Motor besser starten lässt.
Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Das heißt, die Form von Steuerkolbenelement 52 des Durchlass-Steuermechanismus 50 kann geändert werden.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird nur ein Durchlass-Steuermechanismus 50' eingesetzt. Es kann jedoch, wenn gewünscht, ein derartiger Mechanismus 50' gleichfalls bei den anderen Aufnahmen 10b, 10c oder 10d von Gehäuse 10 eingesetzt werden.
Der gesamte Inhalt der am 6. März 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung 2012-48697 wird hiermit durch Bezugnahme einbezogen.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Abwandlungen und Veränderungen an diesen Ausführungsformen können vom Fachmann angesichts der oben stehenden Beschreibung ausgeführt werden.
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 2003-222010 [0002]
JP 2012-48697 [0168]

Claims

Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die umfasst: ein ringförmiges Gehäuse, das durch eine Kurbelwelle des Motors gedreht wird und eine Vielzahl von Aufnahmen an seiner Innenumfangsfläche aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten der Aufnahmen eine Funktionskammer ausgebildet ist; einen Flügel-Rotor, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der Flügel-Rotor mit Flügeln versehen ist, die jeweils die Funktionskammer in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und eine Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilen, der Flügel-Rotor relativ zu dem ringförmigen Gehäuse in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgeleitet wird; ein erstes Arretierelement, das durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und mit einer Antriebskraft, die sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse zu oder von ihm weg bewegt werden kann; ein zweites Arretierelement, das durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und mit einer Antriebskraft, die sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse zu oder von ihm weg bewegt werden kann; eine erste Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse gebildet wird, und, wenn sie mit dem ersten Arretierelement in Eingriff ist, wenigstens Drehen des Flügel-Rotors in einer Spätverstellungs-Richtung von einer Position zwischen der am weitesten nach früh verstellten und der am weitesten nach spät verstellten Winkelposition verhindert; eine zweite Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse gebildet wird und, wenn sie mit dem zweiten Arretierelement in Eingriff ist, wenigstens Drehen des Flügel-Rotors in einer Frühverstellungs-Richtung von einer Position aus verhindert, an der das Drehen des Flügel-Rotors in der Spätverstellungs-Richtung aufgrund von Eingriff des ersten Arretierelementes mit der ersten Arretiervertiefung verhindert wird; einen Verbindungsdurchlass, der durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird, und die Frühverstellungs- und die Spätverstellungs-Funktionskammer verbindet; sowie einen Durchlass-Steuermechanismus, der die Verbindung zwischen der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer über den Verbindungsdurchlass herstellt, wenn der Motor angehalten wird, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Motor nach Starten des Motors eine vorgegebene oder höhere Drehzahl erreicht.
Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die umfasst: ein ringförmiges Gehäuse, das durch eine Kurbelwelle des Motors gedreht wird und eine Vielzahl von Aufnahmen an seiner Innenumfangsfläche aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten der Aufnahmen eine Betriebskammer ausgebildet ist; einen Flügel-Rotor, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der Flügel-Rotor mit Flügeln versehen ist, die jeweils die Funktionskammer in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und eine Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilen, der Flügel-Rotor relativ zu dem ringförmigen Gehäuse in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgeleitet wird; einen Arretiermechanismus, der zwischen dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse vorhanden ist, um ein Drehen des Flügel-Rotors relativ zu dem ringförmigen Gehäuse zu verhindern, wenn ein Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf den Arretiermechanismus ausgeübt wird; einen Verbindungsdurchlass, der durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und die Frühverstellungs- und Spätverstellungs-Funktionskammern verbindet; sowie einen Durchlass-Steuermechanismus, der den Verbindungsdurchlass öffnet, wenn ein Förderdruck der Ölpumpe unter einem vorgegebenen Wert liegt, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Förderdruck der Ölpumpe auf den vorgegebenen Wert ansteigt.
Ventilsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die umfasst: einen antreibenden Drehkörper, der von einer Kurbelwelle des Motors angetrieben wird; einen angetriebenen Drehkörper, der mit einer Nockenwelle des Motors verbunden ist und sich mit ihr dreht, wobei der angetriebene Drehkörper einen Innenraum des antreibenden Drehkörpers in eine Frühverstellungs-Funktionskammer und eine Spätverstellungs-Funktionskammer unterteilt, der angetriebene Drehkörper relativ zu dem antreibenden Drehkörper in einer Frühverstellungs- oder einer Spätverstellungs-Richtung gedreht wird, wenn der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Funktionskammer ein Hydraulikdruck zugeführt bzw. aus ihnen abgelassen wird; ein erstes Arretierelement, das durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird und mit einem Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement zu oder von ihm weg bewegt werden kann; ein zweites Arretierelement, das durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird und mit einem Hydraulikdruck, der sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement zu und von ihm weg bewegt werden kann; eine erste Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelementen gebildet wird, und die, wenn sie mit dem ersten Arretierelement in Eingriff ist, ein Drehen des angetriebenen Drehelementes in einer Spätverstellungs-Richtung von einer Position zwischen der am weitesten nach früh verstellten und der am weitesten nach spät verstellten Winkelpositionen verhindert; eine zweite Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem antreibenden und dem angetriebenen Drehelement gebildet wird und, wenn sie mit dem zweiten Arretierelement in Eingriff ist, ein Drehen des angetriebenen Drehelementes in einer Frühverstellungs-Richtung von einer Position aus verhindert, an der das Drehen des angetriebenen Drehelementes in der Spätverstellungs-Richtung aufgrund von Eingriff des ersten Arretierelementes und der zweiten Arretiervertiefung verhindert wird; sowie einen Verbindungsdurchlass, der durch das antreibende oder das angetriebene Drehelement gebildet wird, wobei der Verbindungsdurchlass die Frühverstellungs-Funktionskammer und die Spätverstellungs-Funktionskammer verbindet, wenn der Motor angehalten ist, und der eine Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses verkleinert, wenn der Motor nach Starten des Motors eine vorgegebene oder höhere Drehzahl erreicht.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Durchlass-Steuermechanismus einen hydraulisch betätigten Ventilkörper umfasst, mit dem die Querschnittsfläche des Verbindungskanals geändert wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der auf den Durchlass-Steuermechanismus wirkende Hydraulikdruck zum Betätigen des ersten und des zweiten Arretierelementes genutzt wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Durchlasskanal und der Ventilkörper durch den Flügel-Rotor gebildet werden.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Durchlass-Steuermechanismus den Verbindungskanal schließt, wenn der Motor nach dem Starten des Motors die vorgegebene oder eine höhere Drehzahl erreicht.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei durch Kombinieren der Vielzahl von Aufnahmen mit der Vielzahl von Flügeln eine Vielzahl paariger Frühverstellungs- und Spätverstellungs-Funktionskammern erzeugt werden und jedes Paar der Frühverstellungs- und Spätverstellungs-Funktionskammern mit dem Verbindungskanal und dem Durchlass-Steuermechanismus versehen ist.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Arretiervertiefung einen abgestuften Boden hat, dessen Tiefe im Verlauf des Bodens in einer Frühverstellungs-Richtung zunimmt.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, die des Weiteren umfasst: ein drittes Arretierelement, das durch den Flügel-Rotor oder das ringförmige Gehäuse gebildet wird und mit einer Antriebskraft, die sich von dem den Funktionskammern zugeführten Hydraulikdruck unterscheidet, auf das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse zu und von ihm weg bewegt werden kann; und eine dritte Arretiervertiefung, die durch das andere Element von dem Flügel-Rotor und dem ringförmigen Gehäuse gebildet wird, und, wenn sie mit dem dritten Arretierelement in Eingriff ist, die Drehung des Flügel-Rotors in der Frühverstellungs-Richtung führt, wobei die dritte Arretiervertiefung einen abgestuften Boden hat, dessen Tiefe im Verlauf des Bodens in der Frühverstellungs-Richtung zunimmt.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Außenumfangskanten der Flügel und Innenumfangskanten der Aufnahmen mit Gleitelementen versehen sind, die einen Teil des Durchlass-Steuermechanismus bilden.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei jedes der Gleitelemente so eingerichtet ist, dass es gleitend an seinem Partnerelement anliegt, wenn ein Hydraulikdruck darauf wirkt.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei jedes der Gleitelemente so eingerichtet ist, dass ein Zwischenraum zwischen ihm und seinem Partnerelement ausgebildet ist, wenn kein Hydraulikdruck darauf wirkt.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Durchlass-Steuermechanismus einen hydraulisch betätigten Ventilkörper umfasst, mit dem die Querschnittsfläche des Verbindungskanals geändert wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei auf ein Ende des Durchlass-Steuermechanismus der Ausstoßdruck von der Ölpumpe wirkt, auf das andere Ende eine Spannkraft eines zweiten Spannelementes wirkt und der Ventilkörper eine Seitenfläche hat, durch die die Querschnittsfläche des Verbindungskanals verkleinert wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Ventilkörper ein Steuerkolbenelement ist, das eine Ringnut an einem anderen Abschnitt als seinen beiden Enden aufweist, und die Ringnut dazu dient, die Querschnittsfläche des Verbindungskanals zu vergrößern.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Frühverstellungs-Hydraulikkanal, der mit der Frühverstellungs-Funktionskammer in Verbindung steht, sowie ein Spätverstellungs-Hydraulikkanal, der mit der Spätverstellungs-Funktionskammer in Verbindung steht, in dem Flügel-Rotor ausgebildet sind, und der Verbindungsdurchlass so eingerichtet ist, dass er sich zwischen dem Frühverstellungs- und dem Spätverstellungs-Hydraulikkanal erstreckt, um den Frühverstellungs- und dem Spätverstellungs-Hydraulikkanal zu verbinden.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Frühverstellungs- und der Spätverstellungs-Hydraulikkanal so eingerichtet sind, dass sie sich von einem Innenabschnitt des Flügel-Rotors zu einem Außenabschnitt desselben radial nach außen erstrecken, und der Ventilkörper so eingerichtet ist, dass er sowohl den Frühverstellungs- als auch den Spätverstellungs-Hydraulikkanal freilegt, so dass Bewegung des Ventilkörpers eine Öffnungs-/Schließ-Verbindung zwischen dem Frühverstellungs- und dem Spätverstellungs-Hydraulikkanal über den Verbindungsdurchlass bewirkt.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Ventilkörper so eingerichtet ist, dass er sich parallel zu einer Drehachse des Flügel-Rotors bewegt.