DE102012221474A1

DE102012221474A1 - Ventilzeitsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102012221474A1
Application number: DE102012221474A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Murao; Masanori Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-05-29
Also published as: CN103133075A; US20130134338A1; CN103133075B; JP2013108483A; JP5464199B2; US8689749B2

Abstract

Eine Ventilzeitsteuervorrichtung weist ein Steuerventil (60) und einen Linearmagneten (70) auf. Das Steuerventil ist in einem verriegelnden Rotor angeordnet, der einen Flügelrotor (14) und eine Nockenwelle (2) umfasst. Der Linearmagnet umfasst ein bewegliches Teil (78, 2078), das eine Abtriebswelle (780, 2080) aufweist, und einen Lagerabschnitt (76, 77), der das bewegliche Teil so lagert, dass es hin- und hergehen und drehen kann. Ein Spulenkörper (68) des Steuerventils berührt die Abtriebswelle. Die Abtriebswelle berührt eine kugelförmige Endfläche (680) des Spulenkörpers an einer Berührposition (C, P), die in einer radialen Richtung gegenüber einer Mittelachse des Spulenkörpers versetzt ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Ventilzeitsteuervorrichtung.
Die JP-2010-285918A ( US 2010/0313835 ) offenbart eine Ventilzeitsteuervorrichtung, die ein Gehäuse umfasst, das mit einer Kurbelwelle dreht, und einen Flügelrotor, der mit einer Nockenwelle dreht. Der Flügelrotor unterteilt einen Innenraum des Gehäuses in einer Drehrichtung in eine Frühverstellkammer und eine Verzögerungskammer, und Arbeitsfluid wird in die Frühverstellkammer oder die Verzögerungskammer so eingeführt, dass sich eine Drehphase des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse hin zur Frühverstellseite oder zur Verzögerungsseite ändert.
Die Ventilzeitsteuervorrichtung weist ein Steuerventil und einen Linearmagneten auf. Das Steuerventil steuert einen Fluss des Arbeitsfluids relativ zu der Frühverstellkammer und der Verzögerungskammer durch Hin- und Herschieben einer Spule in einer Hülse in einer Axialrichtung. Der Linearmagnet treibt die Spule an, um in der Axialrichtung hin- und herzugehen.
Die JP-2005-45217A ( US 2004/0257185 ) beschreibt einen solchen Linearmagneten, in dem ein magnetischer Fluss, der von einer Spule erzeugt wird, durch einen beweglichen Kern und einen feststehenden Kern geht, wodurch er eine Abtriebswelle in einer Axialrichtung zusammen mit dem beweglichen Kern hin- und herbewegt. Hier ist die Spule in der JP-2010-285918A in drückendem Kontakt mit der Abtriebswelle, weil die Spule hin zur Abtriebswelle durch eine Feder vorgespannt ist, so dass sich die Spule schnell bewegen kann, während sie dem Hin- und Hergehen der Abtriebswelle folgt.
In der JP-2005-45217A wird ein beweglicher Körper, der integriert durch den beweglichen Kern und die Abtriebswelle aufgebaut ist, gegen ein Lager gedrückt, das den beweglichen Körper von der Außenumfangsseite lagert, wenn eine Seitenkraft erzeugt wird, um den beweglichen Kern hin zum festen Kern zu ziehen, der an der Außenumfangsseite des beweglichen Kerns in einer Radialrichtung angeordnet ist. Zu dieser Zeit kann die Spule in der JP-2010-285918A mit einem verriegelnden Rotor drehen, der durch einen Flügelrotor und eine Nockenwelle aufgebaut ist, und das Drehmoment wird von der Spule an die Abtriebswelle übertragen.
In der JP-2010-285918A berührt eine kugelförmige Endfläche der Spule koaxial eine flache Endfläche der Abtriebswelle, die senkrecht zur Axialrichtung ist. In diesem Fall gleiten die kugelförmige Endfläche der Spule und die flache Endfläche der Abtriebswelle aufeinander, und die Übertragung des Drehmoments von der Spule an den beweglichen Körper kann aussetzen. Wenn das Drehmoment von der Spule nicht an die Abtriebswelle übertragen wird, beginnt der bewegliche Körper damit, in der axialen Richtung aus dem Haftreibungszustand hin- und herzugehen, so dass der Reibwiderstand zwischen dem beweglichen Körper und dem Lager groß wird.
Wenn sich der Reibwiderstand ändert, kann eine Hysterese, die zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung des Hin- und Hergehens erzeugt wird, für den beweglichen Körper ansteigen. Zudem kann ein Stick-Slip-Effekt bzw. Haft-Gleit-Effekt so verursacht werden, dass das Hin und Hergehen des beweglichen Körpers aussetzen kann. Hysterese und Stick-Slip können die Steuerleistung der Spule des Steuerventils verringern, das durch den beweglichen Körper angetrieben wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ventilzeitsteuervorrichtung zu schaffen, die eine ausgezeichnete Steuerleistung aufweist.
Nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung steuert eine Ventilzeitsteuervorrichtung eine Ventilzeitgebung eines Ventils, das durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle einer Maschine mit interner Verbrennung an eine Nockenwelle übertragen wird, und umfasst ein Gehäuse, das mit der Kurbelwelle dreht, einen Flügelrotor, der mit der Nockenwelle dreht, ein Steuerventil und einen Linearmagneten. Der Flügelrotor trennt einen Innenraum des Gehäuses in einer Drehrichtung in eine Frühverstellkammer und eine Verzögerungskammer. Eine Drehphase des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse wird in eine Frühverstellrichtung oder eine Verzögerungsrichtung geändert, indem Arbeitsfluid in die Frühverstellkammer oder die Verzögerungskammer eingeführt wird. Das Steuerventil ist in einem verriegelnden Rotor angeordnet, der durch den Flügelrotor und die Nockenwelle aufgebaut ist, und weist eine Hülse und einen Spulenkörper bzw. einen Steuerkolben auf. Das Arbeitsfluid fließt in der Hülse. Der Spulenkörper geht in der Hülse in einer Axialrichtung hin und her. Das Steuerventil steuert einen Fluss des Arbeitsfluids in die und aus der Frühverstellkammer und in die und aus der Verzögerungskammer auf der Grundlage eines Hin- und Hergehens des Spulenkörpers in der Hülse. Der Linearmagnet treibt den Spulenkörper so an, dass er in der axialen Richtung hin- und hergeht, und umfasst eine stromführende Spule, einen feststehenden zylindrischen Kern, ein bewegliches Teil und einen Lagerabschnitt. Die stromführende Spule erzeugt einen magnetischen Fluss, wenn sie mit Elektrizität versorgt wird. Der magnetische Fluss geht durch den feststehenden zylindrischen Kern. Das bewegliche Teil weist integriert einen beweglichen Kern auf, der an einer Innenumfangsseite des feststehenden Kerns angeordnet ist, und eine Abtriebswelle, die in der axialen Richtung zusammen mit dem beweglichen Kern hin- und hergeht, wenn der magnetische Fluss durch den feststehenden Kern und den beweglichen Kern durchgeht. Der Lagerabschnitt lagert eine Außenumfangsseite des beweglichen Teils in einer Weise, dass das bewegliche Teil hin- und hergeht und dreht. Die Abtriebswelle weist eine Endfläche auf, die eine kugelförmige Endfläche des Spulenkörpers an einer Kontaktposition berührt, die in einer radialen Richtung gegenüber einer Mittelachse des Spulenkörpers versetzt ist.
Demgemäß kann die Steuerleistung der Ventilzeitsteuervorrichtung verbessert werden.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung deutlicher, die mit Bezug auf die beigefügten Figuren durchgeführt wird. In den Figuren sind:
1 eine schematische Schnittansicht, die eine Ventilzeitsteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform veranschaulicht, in der ein Spulenkörper in einem Verriegelungsgebiet angeordnet ist;
2 eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1;
3 eine schematische Schnittansicht, die die Ventilzeitsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform veranschaulicht, in der der Spulenkörper in einem Frühverstellgebiet angeordnet ist;
4 eine schematische Schnittansicht, welche die Ventilzeitsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform veranschaulicht, in welcher der Spulenkörper in einem Verzögerungsgebiet angeordnet ist;
5 eine schematische vergrößerte Ansicht der 1, die einen Linearmagneten der Ventilzeitsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
6 ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Einschaltstärke bzw. Erregungsstärke einer Spule und einer Positionierung eines beweglichen Teils in der Ventilzeitsteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform veranschaulicht, in der sich das bewegliche Teil dreht;
7 ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Einschaltstärke bzw. Erregungsstärke einer Spule und einer Positionierung eines beweglichen Teils in einer Ventilzeitsteuerung eines Vergleichsbeispiels veranschaulicht, in dem sich das bewegliche Teil nicht dreht; und
8 eine schematische vergrößerte Schnittansicht, die einen Linearmagneten einer Ventilzeitsteuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das zu einer Sache gehört, die in einer vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurde, dasselbe Bezugszeichen zugeordnet werden, und eine redundante Erläuterung für das Teil kann ausgelassen werden. Wenn nur ein Teil eines Aufbaus in einer Ausführungsform beschrieben wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform für die anderen Teile des Aufbaus verwendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, solange kein Grund für einen Nachteil einer Kombination offensichtlich ist.
(Erste Ausführungsform)
Eine Ventilzeitsteuerung 1 nach einer ersten Ausführungsform wird in einer Maschine mit interner Verbrennung für ein Fahrzeug verwendet. Die Ventilzeitsteuerung 1 wird unter Verwendung von Arbeitsfluid wie Öl betrieben und steuert eine Ventilzeitgebung eines Einlassventils, das durch eine Nockenwelle 2 geöffnet und geschlossen wird, an die ein Drehmoment der Maschine übertragen wird.
Ein grundlegender Aufbau der Ventilzeitsteuerung 1 wird nachstehend beschrieben. Wie in den 1 und 2 gezeigt weist die Ventilzeitsteuerung 1 ein Mechanismusteil 10 und ein Steuerteil 40 auf. Das Mechanismusteil 10 ist in einem Übertragungssystem angeordnet, welches das Drehmoment überträgt, das von einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Maschine an die Nockenwelle 2 übertragen wird. Das Steuerteil 40 steuert einen Fluss von Arbeitsfluid, um das Mechanismusteil 10 anzutreiben.
Wie in 1 gezeigt umfasst das Mechanismusteil 10 ein Gehäuse 11, das aus Metall hergestellt ist, und das Gehäuse 11 weist einen Backenring 12, eine Rückplatte 13 und eine Frontplatte 15 auf. Die Rückplatte 13 und die Frontplatte 15 sind jeweils dicht an Endflächen des Backenrings 12 in der axialen Richtung angedrückt. Wie in 2 gezeigt umfasst der Backenring 12 einen zylindrischen Kreiskörper 120, mehrere Backen 121, 122, 123 und ein Kettenzahnrad 124. Die Backen 121, 122, 123 sind in Umfangsrichtung einer nach dem anderen in im Allgemeinen gleichen Intervallen auf einer Innenfläche des Gehäusekörpers 120 angeordnet und stehen in der radialen Richtung nach innen vor.
Eine Aufnahmekammer 20 ist zwischen den benachbarten Backen 121, 122, 123 definiert, die benachbart zueinander in einer Dreh- (bzw. Umfangs-)richtung angeordnet sind. Das Kettenrad 124 ist mit der Kurbelwelle über eine (nicht gezeigte) Zeitgeberkette verbunden oder verknüpft. Während eines Betriebs der Maschine mit interner Verbrennung wird ein Antriebsmoment von der Kurbelwelle an das Kettenrad 124 so übertragen, dass das Gehäuse 11 sich zusammen mit der Kurbelwelle in einer vorab festgelegten Richtung (in 2 im Uhrzeigersinn) dreht.
Ein aus Metall hergestellter Flügelrotor 14 ist koaxial im Gehäuse 11 aufgenommen, und axiale Enden des Flügelrotors bewegen sich gleitfähig jeweils relativ zu der hinteren Platte 13 und der Frontplatte 15. Der Flügelrotor 14 umfasst eine drehende Welle 140 und verschiedene Flügel 141, 142, 143. Die drehende Welle 140 ist koaxial mit der Nockenwelle 2 verbunden, und ein verriegelnder Rotor 6 wird durch die drehende Welle 140 und die Nockenwelle 2 definiert. Der Flügelrotor 14 ist in derselben Richtung wie das Gehäuse 11 (in 2 im Uhrzeigersinn) drehbar, und ist relativ zum Gehäuse 11 drehbar.
Die Flügel 141, 142, 143 stehen radial weg von der drehenden Welle 140 in grundsätzlich gleichen Intervallen in der Drehrichtung nach außen vor und sind jeweils in den entsprechenden Aufnahmekammern 20 untergebracht. Jeder Flügel 141, 142, 143 teilt die zugehörige Aufnahmekammer 20 in der Drehrichtung in dem Gehäuse 11 in zwei Kammern.
Insbesondere wird jeweils eine Frühverstellkammer 22 zwischen dem Backen 121 und dem Flügel 141 definiert, eine Frühverstellkammer 23 wird zwischen den Backen 122 und dem Flügel 142 definiert, und eine Frühverstellkammer 24 wird zwischen dem Backen 123 und dem Flügel 143 definiert. Zudem wird jeweils eine Verzögerungskammer 26 zwischen dem Backen 122 und dem Flügel 141 definiert, eine Verzögerungskammer 27 wird zwischen dem Backen 123 und dem Flügel 142 definiert, und eine Verzögerungskammer 28 wird zwischen dem Backen 121 und dem Flügel 143 definiert.
Der Flügel 141 weist eine Verriegelungskomponente 16 auf, die in ein Verriegelungsloch 130 montierbar ist, das in der Rückplatte 13 so definiert ist, dass sie die Drehphase des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 verriegelt, wie in 1 gezeigt. Zudem definiert der Flügel 141 eine Verriegelungslösekammer 17, in die Arbeitsfluid eingeführt wird, um die Verriegelungskomponente 16 dazu zu veranlassen, so aus dem Verriegelungsloch 130 herauszukommen, dass die Verriegelung der Drehphase aufgehoben wird, wie in den 3 und 4 gezeigt.
Während die Drehphase entriegelt ist, ändert sich die Drehphase in der Frühverstellrichtung, um die Ventilzeitsteuerung in Richtung „früh” verstellen, wenn Arbeitsfluid in die Frühverstellkammern 22, 23, 24 eingeführt und aus den Verzögerungskammern 26, 27, 28 abgegeben wird.
Während die Drehphase entriegelt ist, ändert sich die Drehphase in der Verzögerungsrichtung, um die Ventilzeitsteuerung zu verzögern, wenn Arbeitsfluid in die Verzögerungskammern 26, 27, 28 eingeführt und aus den Frühverstellkammern 22, 23, 24 abgegeben wird.
Das Steuerteil 40 wird nachstehend genauer beschrieben. Ein Hauptfrühverstelldurchlass 41 wird gebildet, um sich entlang eines inneren Umfangs der Welle 140 zu erstrecken. Zweigfrühverstelldurchlässe 42, 43, 44 gehen durch die Welle 140 durch und sind jeweils mit den zugehörigen Frühverstellkammern 22, 23, 24 und dem Frühverstelldurchlass 41 verbunden, der ihnen gemeinsam ist.
Ein Hauptverzögerungsdurchlass wird durch eine Nut definiert, die in dem Innenumfang der Welle 140 geöffnet ist. Zweigverzögerungsdurchlässe 46, 47, 48 dringen durch die Welle 140 durch und sind jeweils mit der zugehörenden Verzögerungskammer 26, 27, 28 und dem Hauptverzögerungsdurchlass 45 verbunden, der ihnen gemeinsam ist. Ein Verriegelungslösedurchlass 49 durchstößt die Welle 140 und ist mit der Verriegelungslösekammer 17 verbunden.
Ein Hauptzuführdurchlass 50 dringt durch die Welle 140 und ist mit einer Pumpe 4 über einen Pumpendurchlass 3 der Nockenwelle 2 verbunden. Die Pumpe 4 kann eine mechanische Pumpe sein, die durch Drehung der Maschine über eine Kurbelwelle angetrieben ist, und kann als eine Zuführquelle dienen. Während die Maschine dreht, pumpt die Pumpe 4 Arbeitsfluid aus einer Ölwanne 5 nach oben und gibt das Arbeitsfluid kontinuierlich ab. Der Pumpendurchlass 3 steht unabhängig von der Drehung der Nockenwelle 2 stets mit einem Abgabeanschluss der Pumpe 4 in Verbindung. Somit wird Arbeitsfluid, das von der Pumpe 4 abgegeben wird, kontinuierlich in den Hauptzuführdurchlass 50 eingeführt, während die Maschine läuft.
Ein Unterzuführdurchlass 52 durchstößt die Welle 140 und zweigt vom Hauptzuführdurchlass 50 ab. Der Unterzuführdurchlass 52 nimmt das Arbeitsfluid von der Pumpe 4 über den Hauptzuführdurchlass 50 auf. Wie in 1 gezeigt, ist ein Verriegelungssammeldurchlass 54 außerhalb des Mechanismusteils 10 und der Nockenwelle 2 angeordnet. Der Abführsammeldurchlass 54 ist mit Atmosphärenluft verbunden und gibt Arbeitsfluid in die Abflusswanne 5 ab. Der Abführsammeldurchlass 54 und die Abflusswanne 5 können als ein Abflusssammelabschnitt dienen.
Ein Steuerventil 60 weist einen Spulenkörper bzw. einen Steuerkolben 68 auf, der in einer axialen Richtung unter Nutzung einer durch einen Linearmagneten 70 erzeugten Antriebskraft und einer in einer Richtung entgegen der Antriebskraft erzeugten Rückstellkraft einer Vorspannkomponente 64 hin- und hergeht. Das Steuerventil 60 steuert passend zu dem Hin- und Hergehen des Spulenkörpers 68 einen Fluss von Arbeitsfluid in die und aus den Kammern 17, 22, 23, 24, 26, 27, 28.
Eine Steuerschaltung 90 ist eine elektronische Schaltung, die beispielsweise durch einen Mikrocomputer verwirklicht wird und elektrisch mit dem Linearmagneten 70 und verschiedenen (nicht gezeigten) elektronischen Teilen der Maschine verbunden ist. Die Steuerschaltung 90 steuert die Drehung der Maschine und die Stromversorgung des Linearmagneten 70 auf der Grundlage eines Computerprogramms, das in einem internen Speicher gespeichert ist.
Als Nächstes wird das Steuerventil 60 mit Bezug auf die 1, 3 und 4 genauer beschrieben. 1 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Spulenkörper 68 in einem Verriegelungsgebiet Rl angeordnet ist. 3 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Spulenkörper 68 in einem Frühverstellgebiet Ra angeordnet ist. 4 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Spulenkörper 68 in einem Verzögerungsgebiet Rr angeordnet ist.
Das Steuerventil 60 weist eine Hülse 66 zusätzlich zu dem Spulenkörper 68 und der Vorspannkomponente 64 auf. Das Steuerventil 60 ist koaxial so innerhalb des verriegelnden Rotors 6 angeordnet, der durch die Nockenwelle 2 und den Flügelrotor 14 definiert ist, dass die Hülse 66, der Spulenkörper 68 und die Vorspannkomponente 64 des Steuerventils 60 integriert mit dem verriegelnden Rotor 6 drehbar sind.
Die aus Metall hergestellte Hülse 66 weist eine zylindrische Form mit einer Basis auf, die einen Frühverstellanschluss 661, einen Verzögerungsanschluss 662, einen Verriegelungslöseanschluss 663, einen Hauptzuführanschluss 664, einen Unterzuführanschluss 665 und zwei Ablassanschlüsse 666 aufweist. Wie in 1 gezeigt steht der Frühverstellanschluss 661 mit dem Hauptfrühverstelldurchlass 41 in Verbindung, der Verzögerungsanschluss 662 steht mit dem Hauptverzögerungsdurchlass 45 in Verbindung, und der Verriegelungslöseanschluss 663 steht mit dem Verriegelungslösedurchlass 49 in Verbindung. Darüber hinaus steht der Hauptzuführanschluss 664 mit dem Hauptzuführdurchlass 50 in Verbindung, der Unterzuführanschluss 665 steht mit dem Unterzuführdurchlass 52 in Verbindung, und die Ablassanschlüsse 666 stehen mit dem Ablasssammelanschluss 54 in Verbindung.
Der aus Metall gefertigte Spulenkörper 68 weist eine zylindrische Form auf und ist koaxial in der Hülse 66 untergebracht, wodurch er entlang einer Mittelachse O zwischen bzw. in einer Vorwärtsrichtung Dg und einer Rückwärtsrichtung Dr hin- und hergeht, die einander gegenüber liegen. Ein erstes Ende des Spulenkörpers 68 in der Rückwärtsrichtung Dr weist, wie in 5 gezeigt, eine kugelförmige Endfläche 680 auf, die eine ungefähr halbkugelige Oberflächenform aufweist.
Wie in 1 gezeigt ist die Vorspannkomponente 64, die aus einer Metallschraubendruckfeder besteht, koaxial in der Hülse 66 untergebracht, und ist zwischen einem zweiten Ende des Spulenkörpers 68 in der Vorwärtsrichtung Dg und der Hülse 66 in der axialen Richtung untergebracht. Somit spannt die Vorspannkomponente 64 den Spulenkörper 68 in der Rückwärtsrichtung Dr vor.
Das Steuerventil 60 schaltet den Verbindungszustand zwischen den Anschlüssen 661, 662, 663, 664, 665, 666 entsprechend des Hin- und Hergehens des Spulenkörpers 68 wie in den 1, 3 und 4 gezeigt um. Somit steuert das Steuerventil 60 den Fluss des Arbeitsfluids relativ zu den Kammern 17, 22, 23, 24, 26, 27, 28.
Insbesondere steht der Frühverstellanschluss 661 mit dem Hauptzuführanschluss 664 in Verbindung, wenn der Spulenkörper 68 in dem Verriegelungsgebiet Rl der 1 angeordnet ist, und das Arbeitsfluid wird aus der Pumpe 4 in die Frühverstellkammern 22, 23, 24 eingeführt. Zudem steht der Verzögerungsanschluss 662 und der Verriegelungslöseanschluss 663 mit dem zugehörigen Abgabeanschluss 666 in dem Verriegelungsgebiet Rl in Verbindung, und das Arbeitsfluid wird aus den Verzögerungskammern 26, 27, 28 und der Verriegelungslösekammer 17 in die Abflusswanne 5 abgegeben. Somit wird die Drehphase verriegelt.
In dem Frühverstellgebiet Ra der 3 stehen jeweils der Frühverstellanschluss 661 und der Verriegelungslöseanschluss 663 mit dem Hauptzuführanschluss 664 und dem Unterzuführanschluss 665 in Verbindung, und das Arbeitsfluid wird von der Pumpe 4 in die Frühverstellkammern 22, 23, 24 und die Verriegelungslösekammer 17 eingeführt. Darüber hinaus steht der Verzögerungsanschluss 662 in dem Frühverstellgebiet Ra mit dem Ablassanschluss 666 in Verbindung, und das Arbeitsfluid wird von den Verzögerungskammern 26, 27, 28 in die Ablasswanne 5 abgegeben. Als ein Ergebnis wird die Drehphase in der Frühverstellrichtung verändert, um die Ventilzeitsteuerung in Richtung „früh” zu verschieben, während die Drehphase entriegelt ist.
In dem Verzögerungsgebiet Rr der 4 sind der Verzögerungsanschluss 662 und der Verriegelungslöseanschluss 663 jeweils mit dem Hauptzuführanschluss 664 und dem Unterzuführanschluss 665 verbunden, und das Arbeitsfluid wird aus der Pumpe 4 in die Verzögerungskammern 26, 27, 28 und die Verriegelungslösekammer 17 eingeführt. Zudem steht der Frühverstellanschluss 661 in dem Verzögerungsgebiet Rr mit dem Abgabeanschluss 666 in Verbindung, und das Arbeitsfluid wird von den Frühverstellkammern 22, 23, 24 in die Ablasswanne 5 abgegeben. Daher wird die Drehphase in der Verzögerungsrichtung geändert, um die Ventilzeitsteuerung zu ändern, während die Drehphase entriegelt ist.
Arbeitsfluid geht durch einen Innenraum 667 der Hülse 66 des Steuerventils 60. Die Hülse 66 weist eine Öffnung 668 auf, die mit dem Innenraum 667 in Verbindung steht und die Öffnung 668 entspricht einem der Ablassanschlüsse 666 benachbart zum Linearventil 70. In jeder der Regionen Rl, Ra, Rr wird Arbeitsfluid aus der Öffnung 668 in die Ablasswanne 5 über dem Ablasssammeldurchlass 54 abgegeben.
Als Nächstes wird der Linearmagnet 70, der den Spulenkörper 68 antreibt, mit Bezug auf die 1, 3 und 4 genau beschrieben. 1 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Linearmagnet 70 den Spulenkörper 68 so antreibt, dass er in dem Verriegelungsgebiet Rl angeordnet ist. 3 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Linearmagnet 70 den Spulenkörper 68 so antreibt, dass er in dem Frühverstellgebiet Ra angeordnet ist. 4 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Linearmagnet 70 den Spulenkörper 68 so antreibt, dass er in dem Verzögerungsgebiet Rr angeordnet ist.
Wie in 1 gezeigt, weist der Linearmagnet 70 ein flach geformtes Gehäuse 71, ein vertieftes Gehäuse 72, eine Spule 73, einen Anschluss 74, einen feststehenden Kern 75, ein hinteres Lager 76, ein vorderes Lager 77 und einen beweglichen Körper 78 auf.
Das Gehäuse 71 ist an einem festen Rahmen der Maschine wie einem Getriebegehäuse befestigt, und die Position des Gehäuses 71 ist relativ zum Steuerventil 60 festgelegt, das integriert mit dem verriegelnden Rotor 6 dreht. Das Gehäuse 71, das aus magnetischen Material besteht, wird aufgebaut, indem integriert ein hinterer Napf 710 und ein vorderer Napf 711 zusammen montiert werden, und weist eine hohle Form auf, die eine innere Kammer 712 definiert.
Der hintere Napf 710 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, und ist in einer Weise angeordnet, dass ein Boden des Napfs 710 koaxial der Öffnung 668 der Hülse 66 gegenüberliegt, aus der das Arbeitsfluid von dem Innenraum 667 der Hülse 66 abgegeben wird. Der Boden des hinteren Napfs 710 weist ein Luftdurchgangsloch 713 auf, durch das die innere Kammer 712 mit Atmosphärenluft in Verbindung steht. Ein Teil des Arbeitsfluids, das von der Hülse 66 in den Abgabeanschluss 666 benachbart zum Linearmagneten 70 abgegeben wird, fließt über die Öffnung 668 und das Luftloch 713 in die innere Kammer 712 des Gehäuses 71.
Der vordere Napf 711 weist eine zylindrische Form mit einer Basis auf und ist gegenüber der Hülse 66 über dem hinteren Napf 710 in der axialen Richtung angeordnet, und ist auf derselben Achse wie der hintere Napf 710 und die Hülse 66 angeordnet.
Das vertiefte Gehäuse 72 ist aus einem nicht magnetischen Kunststoff bzw. Kunstharz hergestellt, und ist dazu angeordnet, sich zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses 71 zu erstrecken. Ein Abschnitt des vertieften Gehäuses 72, der in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 untergebracht ist, entspricht einem Spulenträger 720, um den die Spule 73 montiert ist. Der andere Abschnitt des vertieften Gehäuses 72, der von dem Gehäuse 71 nach außen vorsteht, entspricht einer Verbindung 721, die den aus Metall hergestellten Anschluss 74 abdeckt.
Die Spule 73 hat insgesamt eine durch Aufwickeln eines Metalldrahts entstandene zylindrische Form und ist in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 so untergebracht, dass sie auf derselben Achse wie die Näpfe 710, 711 angeordnet ist. Der Metalldraht der Spule 73 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 90 über den Anschluss 74 verbunden. Die Spule 73 wird magnetisiert, indem sie von der Steuerschaltung 90 mit Elektrizität versorgt wird, und erzeugt einen magnetischen Fluss.
Der feststehende Kern 75 weist eine hintere Komponente 750, eine vordere Komponente 751 und einen Spacer bzw. Abstandshalter 752 auf, und ist in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 untergebracht. Die hintere Komponente 750 weist eine zylindrische Form auf und besteht aus magnetischem Material, und ist über den Spulenträger 720 koaxial auf der Innenumfangsseite der Spule 73 angeordnet. Ein erstes Ende der hinteren Komponente 750 in der Vorwärtsrichtung Dg berührt den Boden des hinteren Napfs 710 in der axialen Richtung. Die vordere Komponente 751 weist eine doppelt zylindrische Form auf und besteht aus magnetischem Material, und ist koaxial über den Spulenträger 720 auf der Innenumfangsseite der Spule 73 angeordnet.
Die vordere Komponente 751 weist einen Innenzylinder 751a, einen Außenzylinder 751b und einen Verbinder 751c auf. Der Innenzylinder 751a ist innerhalb des Außenzylinders 751b angeordnet, und der Verbinder 751c verbindet den Innenzylinder 751a mit dem Außenzylinder 751b an ihren Enden in der Rückwärtsrichtung Dr. Der Verbinder 751c ist mit einem Boden des vorderen Napfs 711 in der axialen Richtung in Kontakt. Darüber hinaus liegt ein Ende des Außenzylinders 751b der vorderen Komponente 751 in der Vorwärtsrichtung Dg einem Ende der hinteren Komponente 750 in der Rückwärtsrichtung Dr in der axialen Richtung gegenüber.
Der Abstandshalter 752 weist eine zylindrische Form auf, wird aus nicht magnetischen Material hergestellt und ist über den Spulenkörper 720 koaxial auf der Innenumfangsseite der Spule 73 angeordnet. Der Abstandshalter 752 ist koaxial zu der Außenumfangsfläche der hinteren Komponente 750 und der Außenumfangsfläche der vorderen Komponente 751 montiert. Somit wird verhindert, dass der magnetische Fluss, der von der Spule 73 erzeugt wird, in einem Spalt zwischen der hinteren Komponente 750 und der vorderen Komponente 751 kurzgeschlossen wird.
Wie in 1 und 5 gezeigt, ist das Lager 76, 77 ein zylindrisches Metalllager vom Hülsentyp und ist in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 untergebracht. Das hintere Lager 76 ist an dem Gehäuse 71 über die hintere Komponente 750 befestigt, indem es koaxial in die hintere Komponente 750 montiert ist. Das vordere Lager 77 ist an dem Gehäuse 71 über die vordere Komponente 751 montiert, indem es koaxial in dem inneren Zylinder 751 der vorderen Komponente 751 montiert ist.
Der bewegliche Körper 78 ist durch integriertes Zusammenbauen einer Abtriebswelle 780 und eines beweglichen Kerns 781 aufgebaut. Die Abtriebswelle 780 weist eine Zylinderform auf und ist aus Metall gefertigt, und dringt am Boden des hinteren Napfs 710 durch das Gehäuse 71. Die Abtriebswelle 780 ist gleitfähig in das hintere Lager 76 und das vordere Lager 77 montiert, die an zwei Positionen angeordnet sind, die voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind. Die Abtriebswelle 780 wird durch das Lager 76, 77 von der Außenumfangsseite so gelagert, dass sie sowohl in der Vorwärtsrichtung Dg als auch in der Rückwärtsrichtung Dr hin- und hergehen kann und so, dass sie in der Drehrichtung drehbar ist. Die Abtriebswelle 780 weist dieselbe Mittelachse O wie die Spule 68 auf.
Wie in 5 gezeigt weist ein Ende der Abtriebswelle 780 in der Vorwärtsrichtung Dg eine konkave Fläche 782 auf. Die konkave Fläche 782 kann als eine kegelig zulaufende Fläche bezeichnet werden. Wenn der Spulenkörper 68 durch die Rückstellkraft F der Vorspannkomponente 64 gegen die Abtriebswelle 780 gedrückt wird, berührt der Spulenkörper 68 die konkave Fläche 782 der Abtriebswelle 780. Die konkave Fläche 782 ist eine kegelförmige Fläche, deren Durchmesser mit der Entfernung von der Spule 68 in der axialen Richtung der Abtriebswelle 780 abnimmt, wodurch eine geneigte Fläche gebildet wird, die gegenüber einer Ebene senkrecht zur der axialen Richtung geneigt ist.
Die konkave Fläche 782 berührt die kugelförmige Endfläche 680 des Spulenkörpers 68 an einer Kontaktposition C, die durch die Form des Umfangs ungefähr festgelegt ist, während der Spulenkörper 68 durch die Rückstellkraft F der Vorspannkomponente 64 in der Axialrichtung hin zur Abtriebswelle 780 vorgespannt ist. Die Kontaktposition C ist in der radialen Richtung gegenüber der Mittelachse O der Spule 68 versetzt. In anderen Worten berühren sich die Abtriebswelle 780 und die Spule 68 ringförmig und linear, und bewegen sich in der axialen Richtung integriert hin zu einer festgelegten Position zwischen der Vorwärtsrichtung Dg und der Rückwärtsrichtung Dr.
Wie in 1 gezeigt weist der bewegliche Kern 781 eine zylindrische Form auf und ist aus magnetischem Material hergestellt, und ist in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 untergebracht. Der bewegliche Kern 781 ist an der Innenumfangsseite des feststehenden Kerns 75 angeordnet, und ist von der Außenumfangsseite her koaxial an der Abtriebswelle 780 befestigt, um in der axialen Richtung zusammen mit der Abtriebswelle 780 hin- und herzugehen.
Der bewegliche Kern 781 bildet zusammen mit der hinteren Komponente 750 und der vorderen Komponente 751 des feststehenden Kerns 75 einen magnetischen Schaltkreis. Der magnetische Fluss, der von der Spule 73 erzeugt wird, geht durch den magnetischen Schaltkreis. Somit wird der bewegliche Kern 781 angetrieben, um in der axialen Richtung in der Vorwärtsrichtung Dg oder der Rückwärtsrichtung Dr hin- und herzugehen.
Insbesondere wenn der magnetische Fluss durch Abschalten der Energiezufuhr der Spule 73 wie in 1 gezeigt verschwindet, wird das Ende des beweglichen Kerns 781 dazu veranlasst, den Verbinder 751c der vorderen Komponente 751 so zu berühren, dass der bewegliche Kern 781 daran gehindert wird, sich in der Rückwärtsrichtung Dr zu bewegen. Als ein Ergebnis ist die Spule 68 in dem Verriegelungsgebiet Rl angeordnet.
Wenn dagegen die Energiezufuhr der Spule 73 wieder eingeschaltet wird, wird ein magnetischer Schaltkreis in einer Weise gebildet, dass der magnetische Fluss, der von der Spule 73 erzeugt wird, vom Verbinder 751c der vorderen Komponente 751 durch den beweglichen Kern 781 geht und weiter durch die hintere Komponente 750 geht. Dadurch wird der bewegliche Kern 781 in der Vorwärtsrichtung Dg gegen die Rückstellkraft der Vorspannkomponente 64 angetrieben, und die Abtriebswelle 780 treibt die Spule 68 gegen die Rückstellkraft ebenfalls in der Vorwärtsrichtung Dg an.
Als ein Ergebnis trennt sich der bewegliche Kern 781 vom Verbinder 751c der vorderen Komponente 751, und ein magnetischer Schaltkreis wird in einer Weise gebildet, dass der magnetische Fluss, der von der Spule 73 erzeugt wird, vom inneren Zylinder 751a der vorderen Komponente 751 durch den beweglichen Kern 781 geht und weiter durch die hintere Komponente 750 geht. Dadurch wird der bewegliche Kern 781, wie in den 3 und 4 gezeigt, in der Vorwärtsrichtung Dg bewegt, wenn ein elektrischer Strom ansteigt, der durch die Spule 73 geht. Daher bewegt sich die Spule 68 zu dem Frühverstellgebiet Ra oder dem Verzögerungsgebiet Rr.
Die Dichte des magnetischen Flusses der Spule 73 wird maximal, wenn der Spule 73 der maximale elektrische Strom zur Verfügung gestellt wird. Zu dieser Zeit veranlasst der bewegliche Kern 781, dass das Ende des Spulenkörpers 68 ein Ende der Hülse 66 durch die Abtriebswelle 780 in der axialen Richtung berührt, wie in 4 gezeigt. Daher wird der Spulenkörper 68 an einer Bewegung in der Vorwärtsrichtung Dg gehindert, wenn er in dem Verzögerungsgebiet Rr angeordnet ist.
Nach der ersten Ausführungsform wird der bewegliche Körper 78, der integriert den beweglichen Kern 781 und die Abtriebswelle 780 aufweist, gegen das Lager 76, 77 gedrückt, das ihn von der Außenumfangsseite lagert, wenn eine Seitenkraft erzeugt wird, um den beweglichen Kern 781 hin zu der hinteren Komponente 750 und der vorderen Komponente 751 des feststehenden Kerns 75 auf der Außenumfangsseite in dem Linearmagneten 70 zu ziehen. Zu dieser Zeit wird der Spulenkörper 68 in dem Steuerventil 60, das innerhalb des verriegelnden Rotors 6 angeordnet ist, zusammen mit dem verriegelnden Rotor 6 gedreht. In einem Fall, in dem ein Drehmoment von der Spule 68 an die Abtriebswelle 780 des beweglichen Körpers 78 übertragen wird, tritt an der Gleitfläche zwischen der sich drehenden Abtriebswelle 780 des beweglichen Körpers 78 und dem Lager 76, 77 eine Gleitreibung auf.
Nach der ersten Ausführungsform berührt die kugelförmige Endfläche 680 der Spule 68 die konkave Fläche 782 der Abtriebswelle 780 an der Berührposition C, die in der radialen Richtung gegenüber der Mittelachse O versetzt ist. Die konkave Fläche 782 kann einer geneigten Fläche entsprechen, die relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung geneigt ist. Daher wird es einfach, das Rotationsdrehmoment, das einem Kräftepaar entspricht, zwischen der kugelförmigen Endfläche 680 und der konkaven Fläche 782 zu übertragen. Somit kann der bewegliche Körper 78 die axiale Bewegung aus dem Gleitreibungszustand gegen das Lager 76, 77 so starten, dass eine Veränderung des Reibwiderstands zwischen dem beweglichen Körper 78 und dem Lager 76, 77 verringert werden kann, während die Übertragung des Drehmoments vom Spulenkörper 68, der mit dem verriegelten Rotor 6 dreht, an die Abtriebswelle 780 durch den Betrieb der Maschine fortgesetzt wird.
Nach der ersten Ausführungsform kann ein Arbeitsfluid aus der Hülse 66 in die innere Kammer 712 des Gehäuses 71 fließen, die den feststehenden Kern 75 und den beweglichen Kern 781 aufnimmt. In dem Arbeitsfluid enthaltenes Fremdmaterial kann in die innere Kammer 712 eintreten, und kann einen Kurzschluss in dem magnetischen Schaltkreis verursachen. In diesem Fall wird eine Seitenkraft erhöht, die den beweglichen Kern 781 auf der Außenumfangsseite zu der hinteren Komponente 750 und der vorderen Komponente 751 zieht, und der bewegliche Körper 78 kann stark auf das Lager 76, 77 gedrückt werden.
Weil jedoch das Rotationsdrehmoment kontinuierlich vom Spulenkörper 68 an die Abtriebswelle 780 übertragen wird, kann der bewegliche Körper 78 jedoch die axiale Bewegung relativ zum Lager 76, 77 aus dem Gleitreibungszustand so beginnen, dass eine Veränderung des Reibwiderstands verringert werden kann.
In einem Vergleichsbeispiel beginnt der bewegliche Körper damit, in der Axialrichtung aus dem Haftreibungszustand hin und herzugehen, wenn das Rotationsdrehmoment nicht von der Spule an die Abtriebswelle übertragen wird, so dass der Reibwiderstand zwischen dem beweglichen Körper und dem Lager groß wird. Wenn sich der Reibwiderstand verändert, kann eine Hysterese Hm, die zwischen einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung erzeugt wird, in dem beweglichen Körper stärker werden, wie in 7 gezeigt, die das Vergleichsbeispiel veranschaulicht. Zudem kann ein Stick-Slip-Effekt Sm so verursacht werden, dass das Hin- und Hergehen des beweglichen Körpers aussetzen kann. Die Hysterese und das Stick-Slip-Phänomen verringern die Steuerfähigkeit der Spule des Steuerventils, das in dem Vergleichsbeispiel durch den beweglichen Körper angetrieben wird.
Dagegen kann die Hysterese nach der ersten Ausführungsform wie in 6 gezeigt verringert werden und das Stick-Slip-Phänomen kann eliminiert werden, wenn der bewegliche Körper 78 hin- und hergeht. 6 veranschaulicht eine Positionierung des beweglichen Körpers 78 der ersten Ausführungsform im Drehzustand, wenn die der Spule 73 zur Verfügung gestellte Energiemenge unter der Bedingung verändert wird, dass Fremdmaterial in der inneren Kammer 712 des Gehäuses 71 vorhanden ist. 7 veranschaulicht eine Positionierung des beweglichen Körpers des Vergleichbeispiels in einen nicht drehenden Zustand, wenn die der Spule zur Verfügung gestellte Energiemenge bzw. der Erregungsbetrag unter derselben Bedingung verändert wird.
Wie als Unterschied zwischen den 6 und 7 deutlich gezeigt kann die Hysterese Hm, die zwischen einer Bewegung in der Vorwärtsrichtung Dg und einer Bewegung in der Rückwärtsrichtung Dr erzeugt wird, nach der ersten Ausführungsform verringert werden, in welcher der bewegliche Körper 78 mit der Bewegung aus dem drehenden Zustand beginnt. Darüber hinaus wird der Stick-Slip-Effekt Sm in der ersten Ausführungsform nicht erzeugt.
Somit können die Hysterese und der Stick-Slip-Effekt des beweglichen Körpers 78 selbst dann verringert werden, wenn der bewegliche Körper 78 durch das Fremdmaterial stark an das Lager 76, 77 gedrückt wird. Daher wird sichergestellt, dass das Steuerventil 60 die gute Steuerleistung aufweist.
Nach der ersten Ausführungsform wird eine Dimension der konkaven Fläche 782 in der radialen Richtung durch Trennen von den Spule 68 in der axialen Richtung verringert. Die kugelförmige Endfläche 680 der Spule 68 berührt die Abtriebswelle 780 linear an der Kontaktposition C mit der Umfangsform entlang der Drehrichtung. Daher kann ein Kontaktwiderstand zwischen der konkaven Fläche 782 und der kugelförmigen Endfläche 680 erhöht werden, und das Rotationsdrehmoment kann effizienter von der Spule 68 an den beweglichen Körper 78 übertragen werden.
Weil die Übertragung des Rotationsdrehmoments sicher fortgesetzt werden kann, kann die Veränderung des Reibwiderstands verringert werden. Daher kann die Hysterese und der Stick-Slip-Effekt verringert werden, um eine hohe Steuerbarkeit des Steuerventils 60 zu schaffen.
Darüber hinaus wird die kugelförmige Endfläche 680 der Spule 68 durch die Vorspannkomponente 64 stark auf die konkave Fläche 782 der Abtriebswelle 780 gedrückt, welche die Spule 68 zur Abtriebswelle 780 in der axialen Richtung vorspannt. In diesem Zustand erhöht sich der Kontaktwiderstand zwischen der kugelförmigen Endfläche 680 und der konkaven Fläche 782, wodurch das Rotationsdrehmoment von der Spule 68 effizienter an den beweglichen Körper 78 übertragen werden kann. Somit kann die Übertragung des Rotationsdrehmoments auf dem beweglichen Körper 78 sicher fortgesetzt werden, und die Änderung des Reibwiderstands wird effizienter verringert. Daher kann die Hysterese und das Stick-Slip-Phänomen verringert werden, um eine hohe Steuerbarkeit des Steuerventils 60 zu schaffen.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform, die eine Modifizierung der ersten Ausführungsform ist, wird mit Bezug auf 8 beschrieben.
Eine Abtriebswelle 2780 eines beweglichen Körpers 2078 weist eine geneigte flache Ebene 2782 am Ende der Vorwärtsrichtung Dg anstelle der konkaven Fläche 782 auf. Die geneigte flache Ebene 2782 berührt die kugelförmige Endfläche 680 der Spule 68 an einer Berührposition P anstelle der Berührposition C. Die geneigte flache Ebene 2782 ist eine flache Oberfläche, und ein Abstand zwischen der geneigten flachen Ebene 2782 und dem Spulenkörper 68 in der axialen Richtung steigt, wenn man sich von der Kontaktposition P in der radialen Richtung entfernt. Die geneigte flache Ebene 2782 kann einer geneigten Fläche entsprechen, die gegenüber einer Ebene senkrecht zu der axialen Richtung geneigt ist.
Die geneigte flache Ebene 2782 berührt die kugelförmige Endfläche 680 der Spule 68, die durch die Rückstellkraft F der Vorspannkomponente 64 hin zur Abtriebswelle 2780 in der Axialrichtung vorgespannt ist, an der Kontaktposition P, die durch einen Punkt definiert ist, der in der radialen Richtung gegenüber der Mittelachse O des Spulenkörpers 68 exzentrisch liegt. Die Abtriebswelle 2780 und der Spulenkörper 68 berühren einander punktförmig, und bewegen sich gemeinsam in der Vorwärtsrichtung Dg oder der Rückwärtsrichtung Dr, um in der axialen Richtung an einer bestimmten Position angeordnet zu sein.
Nach der zweiten Ausführungsform kommt die kegelförmige Endfläche 680 des Spulenkörpers 68 mit der geneigten flachen Ebene 2782 der Abtriebswelle 2780 an der Kontaktposition P in Kontakt, die gegenüber der Mittelachse O versetzt ist. Daher wird es einfach, das Rotationsdrehmoment, das einem Kräftepaar entspricht, sicher zwischen der geneigten flachen Ebene 2782 und der kegelförmigen Endfläche 680 zu übertragen. Somit kann die axiale Bewegung der Abtriebswelle 2780 aus dem Gleitreibungszustand begonnen werden, während das Rotationsdrehmoment kontinuierlich übertragen wird, selbst wenn der bewegliche Körper 2078 durch das Fremdmaterial stark an das Lager 76, 77 angedrückt wird. Daher können die Hysterese und der Stick-Slip-Effekt in dem beweglichen Körper 2078 der zweiten Ausführungsform verringert werden, um eine hohe Steuerbarkeit des Steuerventils 60 zu schaffen, weil die Veränderung des Reibwiderstands verringert werden kann.
Zudem wird der Abstand zwischen der geneigten flachen Ebene 2782 und dem Spulenkörper 68 in der axialen Richtung vergrößert, wenn sie sich von der Kontaktposition P in der radialen Richtung trennt. Die geneigte flache Ebene 2782 weist die Punktberührung mit der kugelförmigen Endfläche 680 des Spulenkörpers 68 an der Kontaktposition P auf, die durch einen Punkt definiert ist, der gegenüber der Mittelachse O versetzt ist, die senkrecht zu der radialen Richtung verläuft.
Die Übertragung des Rotationsdrehmoments, das einem Kräftepaar entspricht, kann zwischen der geneigten flachen Ebene 2782 und der kugelförmigen Endfläche 680 fortgesetzt werden, daher kann die Veränderung des Reibwiderstands des beweglichen Körpers 2078 verringert werden, während die kugelförmige Endfläche 680 durch die Vorspannkomponente 64 vorgespannt ist. Daher kann die Hysterese und der Stick-Slip-Effekt für den beweglichen Körper 2078 der zweiten Ausführungsform verringert werden, in der die Veränderung des Reibwiderstands verringert werden kann, um die hohe Steuerbarkeit des Steuerventils 60 sicherzustellen.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt sein, und kann auf andere Weise ohne Abweichen von dem Gegenstand der Erfindung ausgeführt werden.
Das Steuerventil 60 kann entweder in der Nockenwelle 2 oder dem Flügelrotor 14 angeordnet sein, statt in dem verriegelten Rotor 6, der durch die Nockenwelle 2 und den Flügelrotor 14 gebildet wird. Der Aufbau des Steuerventils 60 ist nicht auf die vorstehend erläuterte Beschreibung beschränkt, wenn der Spulenkörper 68 durch den Linearmagneten 70 in der axialen Richtung angetrieben wird, um in der Hülse 66 hin- und herzugehen.
Die Abtriebswelle 780, 2780 des beweglichen Körpers 78, 2078 kann durch nur eines aus dem hinteren Lager 76 und dem vorderen Lager 77 gelagert sein. Darüber hinaus kann das Lager 76, 77 den beweglichen Kern 781 anstelle der Abtriebswelle 780, 2780 lagern.
Der Linearmagnet 70 kann in einer Weise aufgebaut sein, dass Arbeitsfluid nicht aus der Hülse 66 in die innere Kammer 712 des Gehäuses 71 fließt, indem das Luftloch 713 nicht in dem Gehäuse 71 gebildet wird.
Das Ende der Abtriebswelle 780, 2780 des Linearmagneten 70, also die konkave Fläche 782 oder die geneigte flache Ebene 2782, kann beispielsweise durch Sandstrahlen so gebildet sein, dass sie Unebenheiten (eine raue Oberfläche) aufweist, um den Kontaktwiderstand mit der kugelförmigen Endfläche 680 zu erhöhen.
Die konkave Fläche 782 und die geneigte flache Ebene 2782 können in dem mittleren Teil der Abtriebswelle 780, 2780 des beweglichen Körpers 78, 2078 in der Rückwärtsrichtung Dr angeordnet sein, statt am Ende in der Vorwärtsrichtung Dg angeordnet zu sein.
Die vorliegende Offenbarung kann auf ein Abgasventil anstelle des Einlassventils angewendet werden, oder kann auf eine Ventilzeitsteuerung angewendet werden, welche die Ventilzeitsteuerungen sowohl des Einlassventils als auch des Abgasventils steuert.
Derartige Änderungen und Modifizierungen werden als im Gebiet der vorliegenden Offenbarung angesehen, das durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:
Eine Ventilzeitsteuervorrichtung weist ein Steuerventil 60 und einen Linearmagneten 70 auf. Das Steuerventil ist in einem verriegelnden Rotor angeordnet, der einen Flügelrotor 14 und eine Nockenwelle 2 umfasst. Der Linearmagnet umfasst ein bewegliches Teil 78, 2078, das eine Abtriebswelle 780, 2080 aufweist, und einen Lagerabschnitt 76, 77, der das bewegliche Teil so lagert, dass es hin- und hergehen und drehen kann. Ein Spulenkörper 68 des Steuerventils berührt die Abtriebswelle. Die Abtriebswelle berührt eine kugelförmige Endfläche 680 des Spulenkörpers an einer Berührposition C, P, die in einer radialen Richtung gegenüber einer Mittelachse des Spulenkörpers versetzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-285918 A [0002, 0004, 0005, 0006]
US 2010/0313835 [0002]
JP 2005-45217 A [0004, 0005]
US 2004/0257185 [0004]

Claims

Eine Ventilzeitsteuervorrichtung, die eine Ventilzeitsteuerung eines Ventils steuert, das durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle einer Maschine mit interner Verbrennung an eine Nockenwelle (2) übertragen wird, wobei die Ventilzeitsteuervorrichtung Folgendes aufweist: ein Gehäuse (11), das mit der Kurbelwelle dreht; einen Flügelrotor (14), der mit der Nockenwelle dreht und einen Innenraum des Gehäuses in eine Frühverstellkammer und eine Verzögerungskammer in einer Drehrichtung unterteilt, wobei eine Drehphase des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse in einer Frühverstellrichtung oder einer Verzögerungsrichtung durch Einführen von Arbeitsfluid in die Frühverstellkammer oder die Verzögerungskammer geändert wird; ein Steuerventil (60), das in einem verriegelnden Rotor (6) angeordnet ist, der durch den Flügelrotor und die Nockenwelle aufgebaut ist, wobei das Steuerventil eine Hülse (66) aufweist, in der das Arbeitsfluid fließt, und einen Spulenkörper bzw. Steuerkolben (68), der in der Hülse in einer axialen Richtung hin- und hergeht, wobei das Steuerventil einen Fluss des Arbeitsfluids in die und aus der Frühverstellkammer und in die und aus der Verzögerungskammer auf der Grundlage eines Hin- und Hergehens des Spulenkörpers in der Hülse steuert; und einen Linearmagneten (70), der den Spulenkörper so antreibt, dass dieser in der axialen Richtung hin- und hergeht, wobei der Linearmagnet Folgendes umfasst: eine Spule (73), die einen magnetischen Fluss erzeugt, wenn sie mit Elektrizität versorgt wird, einen feststehenden Kern (75), durch den der magnetische Fluss geht, ein bewegliches Teil (78, 2078), das integriert einen beweglichen Kern (781) aufweist, der an einer Innenumfangsseite des feststehenden Kerns angeordnet ist, und eine Abtriebswelle (780, 2080), mit der der Spulenkörper in Kontakt ist, wobei die Abtriebswelle in der axialen Richtung zusammen mit dem beweglichen Kern hin- und hergeht, wenn der magnetische Fluss durch den feststehenden Kern und den beweglichen Kern geht, und einen Lagerabschnitt (76, 77), der eine Außenumfangsseite des beweglichen Teils in einer Weise lagert, dass das bewegliche Teil hin- und hergeht und dreht, wobei die Abtriebswelle eine Endfläche (782, 2782) aufweist, die eine kugelförmige Endfläche (680) des Spulenkörpers an einer Kontaktposition (C, P) berührt, die in einer radialen Richtung gegenüber einer Mittelachse des Spulenkörpers versetzt ist.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Endfläche der Abtriebswelle eine geneigte Fläche (782, 2782) ist, die relativ zu einer senkrecht zu der axialen Richtung liegenden Ebene geneigt ist.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Linearmagnet weiterhin ein Gehäuse (71) aufweist, das eine innere Kammer (712) aufweist, in die das Arbeitsfluid aus der Hülse fließt, und wobei die innere Kammer den festen Kern und den beweglichen Kern aufnimmt.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerventil eine Vorspannkomponente (64) aufweist, die den Spulenkörper in der axialen Richtung gegen die Abtriebswelle vorspannt, und wobei die Vorspannkomponente die kugelförmige Endfläche veranlasst, die Endfläche der Abtriebswelle drückend zu berühren, wenn der Spulenkörper zur Abtriebswelle hin vorgespannt ist.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Endfläche der Abtriebswelle eine konkave Form (782) aufweist, die koaxial in der axialen Richtung ausgespart ist, und eine Dimension der konkaven Form in der radialen Richtung sich mit größerem Abstand von dem Spulenkörper in der axialen Richtung verringert.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kontaktposition (C) eine Umfangsform festlegt, an welcher die Endfläche der Abtriebswelle und die kugelförmige Endfläche des Spulenkörpers einander berühren.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Endfläche der Abtriebswelle als eine geneigte flache Ebene (2782) vorgesehen ist, die nicht senkrecht zu der axialen Richtung ist, und ein Abstand zwischen der geneigten flachen Ebene der Abtriebswelle und der kugelförmigen Endfläche des Spulenkörpers in der axialen Richtung mit einem Abstand von der Kontaktposition (P) in der radialen Richtung ansteigt.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die geneigte flache Ebene der Abtriebswelle und die kugelförmige Endfläche des Spulenkörpers einander an der Kontaktposition berühren, die durch einen Punkt festgelegt ist.
Ventilzeitsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Endfläche der Abtriebswelle Unebenheiten aufweist.