DE102013219152A1

DE102013219152A1 - Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102013219152A1
Application number: DE201310219152
Authority: DE
Inventors: Naozumi YOSHIMURA; Atsushi Watanabe
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-04-17
Also published as: JP6093134B2; US9021999B2; CN103670725A; JP2014062523A; CN103670725B; US20140083379A1

Abstract

In einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die zwei Verriegelungsstifte, die in einem Flügelrotor (9) angeordnet sind, und zwei Verriegelungsöffnungen (24, 25) verwendet, die in einem Zahnrad (1) angeordnet sind, um somit eine Bewegung der Verriegelungsstifte (27, 28) in und aus einem Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen zu ermöglichen, ist ein Führungsmechanismus (5) zum Führen einer Bewegung des Flügelrotors (9) relativ zum Zahnrad (1) in Richtung einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition vorgesehen. Der Führungsmechanismus (5) umfasst einen Führungsstift (29) und eine Führungsöffnung (26), die eingerichtet sind, um eine Bewegung des Führungsstifts (29) in und aus einem Eingriff mit der Führungsöffnung (26) zu ermöglichen. ein Hydraulikdruck, der zu Rückzugsbewegungen der Verriegelungsstifte (27, 28) aus dem Eingriff verwendet wird, wird durch eine erste Verzweigungsleitung (20b) zugeführt, die von einer Entriegelungsleitung (20) abzweigt, die eingerichtet ist, um mit einer Pumpenabgabeleitung (40a) in Verbindung zu stehen. ein Hydraulikdruck, der zur Rückzugsbewegung des Führungsstifts (29) aus dem Eingriff verwendet wird, wird durch eine zweite Verzweigungsleitung (20c) zugeführt, die von derselben Entriegelungsleitung (20) abzweigt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors zur variablen Steuerung/Regelung einer Ventilsteuerung eines Motorventils, wie zum Beispiel eines Ansaugventils und/oder Abgasventils, in Abhängigkeit eines Motorbetriebszustands.
In den vergangenen Jahren sind verschiedene Ventilsteuerungstechnologien erfunden und entwickelt worden, in denen eine Ansaug-Ventilsteuerung auf eine Zwischenphase zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungsposition und einer maximalen Phasen-Vorrückposition gesteuert wird, wenn ein Verbrennungsmotor kaltgestartet wird, um somit eine gute Startfähigkeit bei der Motor-Kaltstartbetätigung zu gewährleisten. Um dieses zu verwirklichen, ist allgemein bekannt, dass eine Winkelphase (ein Phasenwinkel) einer Nockenwelle bezüglich eines Steuerzahnrades an der bisher nicht beachteten Zwischenphase mittels eines Verriegelungsstifts eines Verriegelungsmechanismus' während eines ungesteuerten Zustands einer variablen Ventilsteuerungsvorrichtung (VTC) gesperrt oder gehalten wird, die einen hydraulisch betätigten Timingvariator eines Flügel-Rotor-Typs verwendet.
Während des nicht gesteuerten Zustands neigt jedoch der Flügelrotor der VTC-Vorrichtung dazu, in eine Phasen-Verzögerungsrichtung bezüglich des Steuerzahnrades infolge eines wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle wirkt, gedrückt zu werden. Wenn der Motor wegen der oben erörterten Gründe bei einem bestimmten Zustand gestoppt wird, indem die Winkelphase des Flügelrotors relativ zum Zahnrad an einer Winkelposition gehalten oder positioniert ist, die von der Zwischenphase (das heißt, der Zwischen-Verriegelungsposition) zurückgezogen bzw. verzögert ist, ist es schwierig, den Flügelrotor zur Zwischen-Verriegelungsposition aufgrund des wechselnden Drehmoments zu verschieben.
Um dies zu vermeiden, ist ein Führungsmechanismus in einer VTC-Vorrichtung, wie in dem deutschen Patentdokument DE 10 2008 011 916 A1 veröffentlicht, mit einem Führungsstift sowie einem Verriegelungsmechanismus mit Verriegelungsstiften zum Führen einer Drehbewegung eines Flügelrotors (der mit einer Nockenwelle fest verbunden ist) relativ zum Steuerzahnrad (das eingerichtet ist, um sich synchron mit einer Drehung der Motorkurbelwelle zu drehen) in Richtung einer Zwischen-Verriegelungsposition vorgesehen. Gemäß dem Führungsmechanismus, der in der DE 10 2008 011 916 A1 offenbart ist, kann der Flügelrotor zur Zwischen-Verriegelungsposition infolge einer flatternden bzw. unruhigen Bewegung des Führungsstifts in einer Führungsaussparung geführt werden, die durch positive und negative Fluktuationen beim wechselnden Drehmoment, das auf die Nockenwelle wirkt, hervorgerufen wird.
Jedoch wird im Fall der VTC-Vorrichtung, die in der DE 10 2008 011 916 A1 offenbart ist, angenommen, dass sich der Führungsstift aus der zugehörigen Führungsaussparung mit einer Zeitverzögerung bewegt, nachdem die Verriegelungsstifte außer Eingriff mit den jeweiligen Verriegelungsbohrungen herausbewegt sind. Es tritt eine zunehmende Tendenz auf, dass sich der Führungsstift unerwünscht auf der Kante der Führungsaussparung verhakt bzw. verfängt. In diesem Fall ist es schwierig, eine gewünschte VTC-Funktion zu erreichen. Somit ist es wünschenswert, eine Einrichtung vorzusehen, durch die es möglich ist, das unerwünschte Verhaken auf der Kante der Führungsaussparung mit dem Führungsstift während einer nicht verriegelten Periode des Verriegelungsmechanismus' zu unterdrücken oder zu vermeiden.
Folglich ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die eingerichtet ist, um ein unerwünschtes Verhaken des Führungsstifts auf einer Kante einer Führungsaussparung während einer nicht verriegelten Periode eines Verriegelungsmechanismus' zu unterdrücken.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 19 bzw. 20. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Um die zuvor erwähnten und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung auszuführen, weist eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors auf: ein Gehäuse, das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, und eingerichtet ist, um darin eine Arbeitsfluidkammer durch Teilen eines Innenraums durch Schuhe zu bilden, die radial nach innen von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses hervorstehen, einen Flügelrotor, der einen Rotor, der mit einer Nockenwelle fest verbunden ist, und sich radial erstreckende Flügel aufweist, die auf einem Außenumfang des Rotors zum Teilen der Arbeitsfluidkammer des Gehäuses durch die Schuhe und die Flügel, um Phasen-Vorrück-Hydraulikkammern und Phasen-Verzögerungs-Hydraulikkammern zu bilden, einen Verriegelungsmechanismus umfassend: ein erstes Verriegelungselement und ein zweites Verriegelungselement, die beide entweder im Flügelrotor oder dem Gehäuse angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen;, und einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich, die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Flügelrotor oder dem Gehäuse angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, wobei der Verriegelungsmechanismus eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des ersten Flügelrotors relativ zum Gehäuse an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen, einen Führungsmechanismus, umfassend: ein Führungselement, das entweder im Flügelrotor oder im Gehäuse angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen, wobei das Führungselement eingerichtet ist, um sich durch einen Hydraulikdruck, der dem Führungselement zugeführt wird, zurückzuziehen, und einen Führungs-Ausnehmungsbereich, der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Flügelrotor oder dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des Flügelrotors bezüglich des Gehäuses zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich zu führen, wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente zum Ausgriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen verwendet wird, durch eine erste Verzweigungsleitung zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von einer Entriegelungsleitung abzuzweigen, die eingerichtet ist, um mit einer Abgabeleitung einer Ölpumpe in Verbindung zu stehen, und wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung des Führungselements außer Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich verwendet wird, durch eine zweite Verzweigungsleitung zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von der Entriegelungsleitung abzuzweigen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung weist eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors auf: ein Antriebsdrehelement, das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, ein angetriebenes Drehelement, das eingerichtet ist, um sich relativ in einer Phasen-Vorrückrichtung oder in einer Phasen-Verzögerungsrichtung bezüglich des Antriebsdrehelements durch Zuführen oder Auslassen bzw. Ableiten eines Arbeitsfluids zu drehen, einen Verriegelungsmechanismus umfassend: ein erstes Verriegelungselement und ein zweites Verriegelungselement, die beide entweder im Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen, und einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich, die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, wobei der Verriegelungsmechanismus eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des angetriebenen Drehelement relativ zum Antriebsdrehelement an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen, einen Führungsmechanismus umfassend: ein Führungselement, das entweder im Antriebsdrehelement oder im angetriebenen Drehelement angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen, wobei das Führungselement eingerichtet ist, um sich durch einen Hydraulikdruck, der dem Führungselement zugeführt wird, zurückzuziehen, und einen Führungs-Ausnehmungsbereich, der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des angetriebenen Drehelements bezüglich des Antriebsdrehelements zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich zu führen, wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente zum Ausgriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen verwendet wird, durch eine erste Verzweigungsleitung zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von einer Entriegelungsleitung abzuzweigen, die eingerichtet ist, um mit einer Abgabeleitung einer Ölpumpe in Verbindung zu stehen, und wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung des Führungselements außer Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich verwendet wird, durch eine zweite Verzweigungsleitung zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von der Entriegelungsleitung abzuzweigen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung weist eine Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors auf: ein Antriebsdrehelement, das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, ein angetriebenes Drehelement, das eingerichtet ist, um sich relativ in einer Phasen-Vorrückrichtung oder in einer Phasen-Verzögerungsrichtung bezüglich des Antriebsdrehelements durch Zuführen oder Auslassen bzw. Ableiten eines Arbeitsfluids zu drehen, einen Verriegelungsmechanismus umfassend: eine erstes Verriegelungselement und ein zweites Verriegelungselement, die beide entweder im Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen und einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich, die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich zu ermöglichen, wobei der Verriegelungsmechanismus eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des angetriebenen Drehelement relativ zum Antriebsdrehelement an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen, einen Führungsmechanismus umfassend: ein Führungselement, das entweder im Antriebsdrehelement oder im angetriebenen Drehelement angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen; und einen Führungs-Ausnehmungsbereich, der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des angetriebenen Drehelements bezüglich des Antriebsdrehelements zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich zu führen, wobei der Führungsmechanismus eingerichtet ist, um dem Führungselement zu ermöglichen, sich vom ausgesparten Führungsbereich vor der Rückzugsbewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente außer Eingriff mit dem ersten und zweiten ausgesparten Verriegelungsbereichen zurückzuziehen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale dieser Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 ein Systemschaubild, das eine Ausführungsform einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.
2 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Ventilsteuerungsvorrichtung (VTC) einer Ausführungsform darstellt, wobei der wesentliche Teil der Vorrichtung herausgestellt ist.
3 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 1 aufgenommen ist, und einen maximalen phasenverzögerten Zustand darstellt, in dem der Flügelrotor der VTC-Vorrichtung der Ausführungsform zu einer Winkelposition gemäß einer maximal verzögerten Phase gedreht wurde.
4 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 1 aufgenommen ist, und einen Zwischenphasenzustand darstellt, in dem der Flügelrotor der VTC-Vorrichtung an einer Winkelposition gemäß einer Zwischenphase gehalten wird.
5 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 1 aufgenommen ist, und einen maximalen Phasen-vorgerückten Zustand darstellt, in dem der Flügelrotor der VTC-Vorrichtung zu einer Winkelposition gemäß einer maximalen vorgerückten Phase gedreht wurde.
6 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor, der an der maximalen Phasen-Verzögerungsposition gehalten wird, darstellt.
7 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine weitere Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor darstellt, der etwas von der maximalen Phasen-Verzögerungsposition zur Phasen-Vorrückseite infolge eines wechselnden Drehmoments gedreht wird.
8 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine weitere Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor darstellt, die von der Winkelposition aus 7 zur Phasen-Vorrückseite weiter gedreht sind.
9 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine noch weitere Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor darstellt, die von der Winkelposition aus 8 zur Phasen-Vorrückseite weiter gedreht sind.
10 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine weitere Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor darstellt, die von der Winkelposition aus 9 zur Phasen-Vorrückseite weiter gedreht sind.
11 eine Fortentwicklungs-Querschnittsansicht, die eine weitere Betätigung von jedem der Verriegelungsstifte mit dem Flügelrotor darstellt, die von der Winkelposition aus 10 zur Phasen-Vorrückseite weiter gedreht sind.
Gemäß der Zeichnung, insbesondere von 1 bis 3, wird eine Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform in einer Phasensteuerungsvorrichtung beispielhaft dargestellt, die auf einer Ansaugventilseite eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), eines Kraftfahrzeugs mit einem Leerlauf-Stopp-System und dergleichen, verwendet wird.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, umfasst eine Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform ein Steuerzahnrad 1, das durch eine Motorkurbelwelle über eine Steuerkette angetrieben wird und als Antriebs-Drehelement dient, eine Ansaugventilseitige Nockenwelle 2, die in einer Längsrichtung des Motors angeordnet und eingerichtet ist, um relativ drehbeweglich mit dem Zahnrad 1 zu sein, einen Phasenänderungsmechanismus 3, der zwischen dem Zahnrad 1 und Nockenwelle 2 angeordnet ist, um eine relative Winkelphase der Nockenwelle 2 zum Zahnrad 1 (der Kurbelwelle) zu ändern, einen Sperr- bzw. Verriegelungsmechanismus 4, der zum Verriegeln oder Halten des Phasenänderungsmechanismus' 3 an einer maximalen Phasen-Verzögerungsposition sowie einer Zwischenphasen-Winkelposition zwischen einer maximalen Phasen-Vorrückposition und der maximalen Phasen-Verzögerungsposition vorgesehen ist, einen Führungsmechanismus 5, um die Nockenwelle 2 zu einer Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus' 4 zu führen, und einen Hydraulikschaltkreis bzw. eine Hydraulikschaltung 6, die zur hydraulischen Betätigung des Phasenänderungsmechanismus' 3, Verriegelungsmechanismus' 4 und Führungsmechanismus' 5, abhängig voneinander, vorgesehen ist.
Das Zahnrad 1 ist als eine hintere Abdeckung konstruiert, die die hintere Endöffnung eines Gehäuses (wird später beschrieben) hermetisch bzw. luftdicht abschließt. Das Zahnrad 1 ist in einer dickwandigen Scheibenform ausgebildet. Der äußere Umfang des Zahnrads 1 weist einen gezahnten Bereich 1a auf, um den die Steuerkette gewickelt ist. Das Zahnrad 1 ist auch mit einer Abstützbohrung 1d (eine mittlere Durchgangsbohrung) ausgebildet, die auf dem äußeren Umfang eines axialen Endes 2a der Nockenwelle 2 drehbeweglich abgestützt ist. Das Zahnrad 1 weist auch vier umfangsmäßig abstandsgleiche Innengewindebohrungen 1b auf, die auf seiner äußeren Umfangsseite ausgebildet sind.
Die Nockenwelle 2 wird auf einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) über Nockenlagerungen (nicht dargestellt) drehbeweglich abgestützt. Die Nockenwelle 2 weist eine Mehrzahl von Nocken, die auf ihrem äußeren Umfang einstückig ausgebildet und voneinander in axialer Richtung der Nockenwelle 2 beabstandet sind, zum Betätigen von Motorventilen (das heißt, Ansaug- bzw. Einlassventilen) auf. Die Nockenwelle 2 weist eine Innengewindebohrung 2b auf, die entlang des Nockenwellenmittelpunkts am axialen Ende 2a ausgebildet ist.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, weist der Phasenänderungsmechanismus 3 ein Gehäuse 7, einen Flügelrotor 9, vier Phasen-Verzögerungs-Hydraulikkammern, die als vier Phasen-Verzögerungs-Arbeitsfluid- bzw. Arbeitsflüssigkeitskammern 11, 11, 11, 11 (vereinfacht vier Phasen-Verzögerungskammern) dienen, und vier Phasen-Vorrück-Hydraulikkammern, die als vier Phasen-Vorrück-Arbeitsfluidkammern 12, 12, 12, 12 (vereinfacht vier Phasen-Vorrückkammern) dienen, auf. Das Gehäuse 7 ist mit dem Zahnrad 1 in axialer Richtung einstückig verbunden. Der Flügelrotor 9 ist mit dem axialen Ende der Nockenwelle 2 mittels eines Nockenbolzens 8 fest verbunden, der in die Innengewindebohrung 2b des axialen Endes der Nockenwelle 2 eingeschraubt ist, und dient als angetriebenes Drehelement, das im Gehäuse 7 drehbeweglich umschlossen ist. Das Gehäuse 7 weist vier radiale nach innen hervorstehende Schuhe bzw. Backen (die später beschrieben werden) auf, die auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 7 einstückig ausgebildet sind. Vier Phasen-Verzögerungskammern 11 und vier Phasen-Vorrückkammern 12 sind durch Teilen bzw. Trennen der Arbeitsfluidkammer (des Innenraums) des Gehäuses 7 durch vier Schuhe des Gehäuses 7 und vier Flügel (die später beschrieben werden) des Flügelrotors 9 definiert bzw. ausgebildet.
Das Gehäuse 7 umfasst einen zylindrischen Gehäusekörper 10, eine vordere Platte bzw. Stirnplatte 13 und das Zahnrad 1, das als hintere Abdeckung für das hintere Öffnungsende des Gehäuses 7 dient. Der Gehäusekörper 10 ist als zylindrisches hohles Gehäuseelement ausgebildet, das an zwei Enden in die beiden entgegen gesetzten axialen Richtungen offen ist. Die vordere Platte 13 wird durch Pressen erzeugt. Die vordere Platte 13 ist zum luftdichten Abdecken des vorderen Endes der Öffnung des Gehäusekörpers 10 vorgesehen.
Der Gehäusekörper 10 ist aus gesinterten legierten Werkstoffen bzw. Legierungsmaterialien, wie zum Beispiel eisenbasierten gesinterten Legierungsmaterialien, hergestellt. Der Gehäusekörper 10 weist vier radial, nach innen hervorstehende Schuhe 10a, 10b, 10c und 10d auf, die auf seinem inneren Umfang einstückig ausgebildet sind. Vier Bolzeneinsetzöffnungen, nämlich axiale Durchgangsbohrungen 10e, 10e, 10e, 10e, sind in jeweiligen Schuhen 10a bis 10d ausgebildet.
Die vordere Platte 13 ist als eine dünnwandige Metallscheibe ausgebildet. Die vordere Platte 13 ist mit einer mittleren Durchgangsbohrung 13a ausgebildet. Die Frontplatte 13 weist ebenfalls vier umfangsmäßig abstandsgleiche Bolzeneinsetzöffnungen auf, nämlich axiale Durchgangsbohrungen 13b, 13b, 13b, 13b.
Das Zahnrad 1, der Gehäusekörper 10 und die vordere Platte 13 sind miteinander durch Befestigen mit vier Bolzen 14, 14, 14, 14 einstückig verbunden, die die jeweiligen Bolzeneinsetzöffnungen (das heißt, vier Durchgangsbohrungen 13b, die in der vorderen Platte 13 ausgebildet sind, und vier Durchgangsbohrungen 10e, die in jeweiligen Schuhen 10a bis 10d ausgebildet sind) durchdringen und in jeweilige Innengewindebohrungen 1b des Zahnrades 1 eingeschraubt sind.
In 2 bis 3 ist ein Stift, der durch die Bezugsziffer 50 bezeichnet ist, ein Positionierstift, der auf der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 angeordnet ist, während eine axial verlängerte Nut, die durch die Bezugsziffer 51 bezeichnet ist, eine Positioniernut ist, die im Außenumfang des ersten Schuhs 10a des Gehäusekörpers 10 ausgebildet ist. Bei der Montage wird der Positionierstift 50 des Zahnrades 1 in die Positioniernut 51 des ersten Schuhs 10a des Gehäusekörpers 10 eingepasst, wodurch ein leichtes Positionieren des Gehäusekörpers 10 relativ zum Zahnrad 1 gewährleistet ist.
Der Flügelrotor 9 wird aus einem Metallwerkstoff hergestellt. Der Flügelrotor 9 weist einen Rotor 15, der mit dem axialen Ende der Nockenwelle 2 durch den Bolzen 8 fest verbunden ist, und vier sich radial erstreckende Flügelräder (vereinfacht, Flügel) 16a, 16b, 16c und 16d auf, die auf dem Außenumfang des Rotors 15 ausgebildet und durch ungefähr 90° voneinander umfangsmäßig beabstandet sind.
Der Rotor 15 ist in einer axialen dickwandigen, mit unterschiedlichem Durchmesser geformten Scheibenform ausgebildet. Der Rotor 15 ist einstückig mit einer mittleren Bolzeneinsetzöffnung 15a (eine axiale Durchgangsbohrung) ausgebildet. Eine im Wesentlichen kreisförmig ausgesparte Lagerungsfläche 15b, auf der der Kopf des Bolzens 8 sitzt, ist in der vorderen Endfläche des Rotors 15 ausgebildet.
Bezüglich der Form des Rotors 15 ist insbesondere die seitliche Querschnittskonfiguration des Rotors 15, die Kontur bzw. der Umriss zwischen dem ersten Flügel 16a und dem vierten Flügel 16d, die benachbart zueinander sind, als kleiner Durchmesserbereich 15c eingerichtet bzw. konfiguriert, während die Kontur zwischen dem zweiten Flügel 16b und dem dritten Flügel 16c, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind, ebenfalls als kleiner Durchmesserbereich 15d eingerichtet bzw. konfiguriert. Das kleine Durchmesserpaar (das heißt, der erste kleine Durchmesserbereich 15c und der zweite kleine Durchmesserbereich 15b) dient als Grundkreis. Im Gegensatz dazu ist die Kontur zwischen dem ersten Flügel 16a und dem zweiten Flügel 16b, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind, als erster großer Durchmesserbereich 15e mit einem Außendurchmesser, der größer als die ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d ist, eingerichtet bzw. konfiguriert. Die Kontur zwischen dem dritten Flügel 16c und dem vierten Flügel 16d, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind, ist ebenfalls als ein zweiter großer Durchmesserbereich 15f mit einem Außendurchmesser, der größer als die ersten und zweiten Durchmesserbereiche 15c bis 15d sind, eingerichtet bzw. konfiguriert.
Der erste kleine Durchmesserbereich 15c und zweite kleine Durchmesserbereich 15d sind an Winkelpositionen angeordnet, die um ungefähr 180° voneinander umfangsmäßig beabstandet sind. Das heißt, die ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d sind angeordnet, um sich diametral gegenüber zu liegen. Die äußere Umfangsfläche von jedem der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d ist kreisbogenförmig mit demselben Kurvenradius ausgebildet.
Andererseits sind die ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f an Winkelpositionen angeordnet, die um etwa 180° voneinander umfangsmäßig beabstandet sind. Das heißt, die ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f sind ebenfalls angeordnet, um sich diametral gegenüber zu. Die äußere Umfangsfläche von jedem der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f ist kreisbogenförmig mit demselben Kurvenradius ausgebildet. Der Außendurchmesser der äußeren Umfangsflächen der großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f ist jedoch eingerichtet, um um eine Größenordnung größer als der der kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d zu sein.
Daher ist der erste Schuh 15a, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des ersten kleinen Durchmesserbereichs 15c zugewandt ist, als eine vergleichsweise lange, radial nach innen hervorstehende Trennwand mit im Wesentlichen rechtwinkligen Seitenflächen ausgebildet. Ähnlich ist der zweite Schuh 10b, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des zweiten kleinen Durchmesserbereichs 15d zugewandt ist, als vergleichsweise lange, radial nach innen hervorstehende Trennwand mit im Wesentlichem rechtwinkligen Seitenflächen ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist der dritte Schuh 10c, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des ersten großen Durchmesserbereichs 15e zugewandt ist, als eine vergleichsweise kurze, radial nach innen hervorstehende Trennwand mit im Wesentlichen kreisbogenförmigen Seitenflächen ausgebildet ist. Ähnlich ist der vierte Schuh 10d, dessen Spitze der äußeren Umfangsfläche des zweiten großen Durchmesserbereichs 15f zugewandt ist, als vergleichsweise kurze, radial nach innen hervorstehende Trennwand mit im Wesentlichen kreisbogenförmigen Seitenflächen ausgebildet ist.
Vier Schuhe 10a bis 10d weisen jeweils axial verlängerte Dichtungshaltenuten auf, die in den innersten Enden (Spitzen) ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken. Jede der vier Dichtungshaltenuten der Schuhe ist im Wesentlichen rechtwinklig ausgebildet. Vier Öldichtelemente (vier Dichtleisten) 17a, 17a, 17a, 17a, wobei jedes einen im Wesentlichen viereckigen seitlichen Querschnitt aufweist, sind in jeweilige Dichtungshaltenuten der vier Schuhe 10a bis 10d eingepasst, um somit die vier Dichtleisten 17a mit den jeweiligen äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d und ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f in Gleitkontakt zu bringen. Blattfedern (nicht dargestellt) sind in jeweilige Dichtungshaltenuten der vier Schuhe 10a bis 10d zum permanenten Vorspannen der vier Dichtleisten der vier Schuhe 10a bis 10d in Richtung der jeweiligen äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c und 15d und der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f eingebaut bzw. installiert, wodurch eine Dichtwirkung zwischen der äußeren, mit unterschiedlichem Durchmesser verformten Umfangsfläche des Rotors 15 und der innersten Enden (Spitzen) der Schuhe 10a bis 10d geschaffen wird.
Hinsichtlich der vier Flügel 16a bis 16d, die mit dem Rotor 15 einstückig ausgebildet sind und sich radial nach außen von der äußeren Umfangsfläche des Rotors 15 aus erstrecken, sind die Gesamtlängen dimensioniert, um einander im Wesentlichen identisch zu sein. Umfangsbreiten der vier Flügel 16a bis 16d sind dimensioniert, um einander im Wesentlichen identisch zu sein, und somit ist jeder der Flügel 16a bis 16d auf einer dünnwandigen Platte ausgebildet. Vier Flügel 16a bis 16d sind in jeweiligen Innenräumen angeordnet, die durch die vier Schuhe 10a bis 10d definiert bzw. gebildet werden. Ähnlich wie die vier Schuhe 10a bis 10d weisen die vier Flügel 16a bis 16d jeweilige axial verlängerte Dichtungshaltenuten auf, die in den äußersten Enden (Spitzen) ausgebildet sind und sich in axialer Richtung erstrecken. Jede der vier Dichtungshaltenuten der Flügel ist im Wesentlichen rechtwinklig ausgebildet. Vier Öldichtungselemente (vier Dichtleisten) 17b, 17b, 17b, 17b, wobei jedes einen im Wesentlichen viereckigen seitlichen Querschnitt aufweist, sind in jeweilige Dichtungshaltenuten der vier Flügel 16a bis 16d eingepasst, um somit die vier Dichtleisten 17b mit der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 in Gleitkontakt zu bringen. Blattfedern (nicht dargestellt) sind in die jeweiligen Dichtungshaltenuten der vier Flügel 16a bis 16d zum permanenten Vorspannen der vier Dichtleisten der vier Flügel 16a bis 16d in Richtung der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 eingebaut, wodurch eine Dichtwirkung zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäusekörpers 10 und den äußersten Enden (Spitzen) der Flügel 16a bis 16d geschaffen wird.
Wie oben erörtert, wirken die Dichtleisten 17a der Schuhe 10a bis 10d und Dichtleisten 17d der Flügel 16a bis 16d zusammen, um eine flüssigkeitsdichte Dichtstruktur zwischen der Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12 zu gewährleisten.
Wie in 3 dargestellt, wenn sich der Flügelrotor 9 relativ zum Gehäuse 7 (oder dem Zahnrad 1) in die Phasen-Verzögerungrichtung dreht, wird eine Seitenfläche (eine Seitenfläche 16e gegen den Uhrzeigersinn, wie in 3 ersichtlich) des ersten Flügels 16a in eine Anlage an einer radial nach innen hervorstehenden Fläche gebracht, die auf einer Seitenfläche (eine Seitenfläche im Uhrzeigersinn, wie aus 3 ersichtlich) des gegenüberliegenden ersten Schuhs 10a ausgebildet ist, und somit wird eine maximale Phasen-Verzögerungs-Winkelposition des Flügelrotors 9 eingeschränkt bzw. begrenzt.
Wie in 5 dargestellt, wenn sich umgekehrt ein Flügelrotor 9 relativ zum Gehäuse 7 (oder dem Zahnrad 1) in die Phasen-Vorrückrichtung dreht, wird die andere Seitenfläche (Seitenfläche im Uhrzeigersinn, wie in 5 ersichtlich) des ersten Flügels 16a in Anlage an einer radial nach innen hervorstehenden Fläche gebracht, die auf einer Seitenfläche (eine Seitenfläche gegen den Uhrzeigersinn, wie in 5 ersichtlich) des gegenüberliegenden dritten Schuhs 10c ausgebildet, und somit wird eine maximale Phasen-Vorrück-Winkelposition des Flügelrotors 9 eingeschränkt.
Das heißt, der dritte Schuh 10c wirkt mit dem ersten Flügel 16a zusammen, um eine Stopp- bzw. Anschlagfunktion (das heißt, einen maximalen Phasen-Vorrück-Seitenstopper) zum Begrenzen einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition des Flügelrotors 9 (mit anderen Worten, eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung) vorzusehen. Ähnlich wirkt der erste Schuh 10a mit dem ersten Flügel 16a zusammen, um eine Anschlagfunktion (das heißt, einen maximalen Phasen-Verzögerungs-Seitenstopper) zum Begrenzen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition des Flügelrotors 9 (mit anderen Worten, eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Verzögerungrichtung) vorzusehen.
Mit dem ersten Flügel 16a, der in seiner maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition (siehe 3) gehalten wird oder mit dem ersten Flügel 16a, der in seiner maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition (siehe 5) gehalten wird, werden beide Seitenflächen von jedem der anderen Flügel 16b bis 16d in einem beabstandeten berührungslosen Verhältnis mit den jeweiligen Seitenflächen der zugehörigen Schuhe gehalten. Daher kann die Genauigkeit des Anliegens zwischen dem Flügelrotor 9 und dem Schuh (das heißt, dem ersten Schuh 10a) verbessert werden, und die Geschwindigkeit der Hydraulikdruckzuführung zu jeder der Hydraulikkammern 11 und 12 kann zusätzlich erhöht werden, wodurch ein Ansprechverhalten einer normalen/umgekehrten Drehung des Flügelrotors 9 verbessert werden kann.
Während der normalen relativen Drehsteuerung des Flügelrotors 9 zum Gehäuse 7 wird im Übrigen die Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7 innerhalb eines vorgegebenen Phasenwinkelbereichs zwischen einer Winkelposition, die von der maximalen Phasen-Verzögerungsposition, an der der erste Flügel 16a in Anlage mit dem ersten Schuh 10a gehalten wird, etwas Phasen-vorgerückt, und einer Winkelposition gesteuert, die von der maximalen Phasen-Vorrückposition, an der der erste Flügel 16a in Anlage mit dem dritten Schuh 10c gehalten wird, etwas Phasenverzögert ist.
Die vorab erörterten vier Phasen-Verzögerungskammern 11 und vier Phasen-Vorrückkammern 12 werden durch beide Seitenflächen (in Drehachsenrichtung) von jedem der Flügel 16a bis 16d und durch beide Seitenflächen von jedem der Schuhe 10a bis 10d gebildet. Bezüglich der Volumenkapazitäten der Phasen-Verzögerungskammern 11 und Phasen-Vorrückkammern 12 infolge der äußeren, mit unterschiedlichem Durchmesser verformten Umfangsfläche des Rotors 15 wird die gesamte Volumenkapazität der Hydraulikkammern 11a und 12a, die im Bereich angeordnet sind, der dem kleinen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d) des Rotors 15 entspricht, größer als die gesamte Volumenkapazität der Hydraulikkammern 11b und 12b eingestellt bzw. festgelegt, die im Bereich angeordnet sind, der dem großen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f) entspricht. Somit wird der druckaufnehmende Flächenbereich von jeder der Seitenflächen 16e bis 16h der Flügel 16a bis 16d, die den Hydraulikkammern 11a und 12a zugewandt sind, die in dem Bereich angeordnet sind, der dem kleinen Durchmesserbereich (jeder der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d) entspricht, größer als der von jeder der Seitenflächen der Flügel 16a bis 16d festgelegt, die den Hydraulikkammern 11b und 12b zugewandt sind, die in dem Bereich angeordnet sind, der dem großen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f) entspricht.
Jede der zweiten und dritten Kammern 11 ist eingerichtet, um mit einer Abgabeleitung 40a einer Ölpumpe 40 (wird später beschrieben) über die erste Verbindungsöffnung 11c, die im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung zu stehen. Ähnlich ist jede der Phasen-Vorrückkammern 12 eingerichtet, um mit der Abgabeleitung 40a der Ölpumpe 40 über die zweite Verbindungsöffnung 12c, die im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung zu stehen.
Der Verriegelungsmechanismus 4 ist zum Halten oder Verriegeln bzw. Sperren einer Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7 entweder an einer Zwischenphase-Winkelposition, die einer vorgeschriebenen Winkelposition (einer vorgeschriebenen Zwischenverriegelungsposition) des Flügelrotors 9 in 4 zwischen der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition (wie in 3) und der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition (wie in 5) entspricht, oder an der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition in Abhängigkeit davon vorgesehen, ob der Motor manuell durch Drehen eines Zündschalters auf AUS oder automatisch mittels eines Leerlauf-Stopp-Systems gestoppt wird.
Das heißt, wie in 2 und 6 bis 11 dargestellt, der Verriegelungsmechanismus 4 umfasst eine erste Verriegelungsöffnung 24, eine zweite Verriegelungsöffnung 25, einen ersten Verriegelungsstift 27, einen zweiten Verriegelungsstift 28 und eine Entriegelungsleitung 20. Die ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24, 25 (die als erste und zweite Riegel-Ausnehmungsbereiche dienen) sind in der Innenfläche des Zahnrads 1 angeordnet und an jeweiligen vorgegebenen Umfangspositionen angeordnet. Der erste Verriegelungsstift 27 (der als im Wesentlichen zylindrisches Verriegelungselement dient, das mit dem dazugehörigen ausgesparten Bereich in Eingriff steht) ist funktionsfähig im ersten großen Durchmesserbereich 15e des Rotors 15 angeordnet, so dass eine Bewegung des ersten Verriegelungsstifts in und aus einem Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 ermöglicht wird. Der zweite Verriegelungsstift 28 (der als ein im Wesentlichen zylindrisches Verriegelungselement dient), ist funktionsfähig im ersten großen Durchmesserbereich 15e des Rotors 15 angeordnet, so dass eine Bewegung des zweiten Verriegelungsstifts 28 in und aus einem Eingriff mit der zweiten Verbindungsöffnung 25 ermöglicht wird. Die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 und 28 sind an jeweiligen vorgegebenen Umfangspositionen des Rotors 15 angeordnet. Die Entriegelungsleitung 20 ist zum Ausgriff des ersten Verriegelungsstifts 27 aus der ersten Verriegelungsöffnung 24 und zum Ausgriff des zweiten Verriegelungsstifts 28 aus der zweiten Verriegelungsöffnung 25 vorgesehen.
Wie in 2 und 6 bis 11 dargestellt, umfasst der Verriegelungsmechanismus 5 in ähnlicher Weise eine Führungsöffnung 26, einen Führungsstift 29 und die Entriegelungsleitung 20. Die Führungsöffnung 26 (die als ein ausgesparter Führungsbereich dient) ist in der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 angeordnet und diametral gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt der ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24, 25 angeordnet. Der Führungsstift 29 (der als ein im Wesentlichen zylindrisches Führungselement dient) ist funktionsfähig im zweiten großen Durchmesserbereich 15f des Rotors 15 angeordnet, so dass eine Bewegung des Führungsstifts in und aus einem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 ermöglicht wird. Dieselbe Entriegelungsleitung 20 für den Verriegelungsmechanismus 4 wird auch zum Ausgriff des Führungsstifts 29 aus der Führungsöffnung 26 verwendet.
Wie in 2 und 6 bis 11 ersichtlich, ist die erste Verriegelungsöffnung 24 auf der Seite des ersten großen Durchmesserbereichs 15e angeordnet. Die erste Verriegelungsöffnung 24 ist in einer hohlzylindrischen Form mit einem Innendurchmesser, der größer als ein Außendurchmesser der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 ist, ausgebildet, um somit eine geringe Umfangsbewegung der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27, der mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 in Eingriff steht, ausgebildet. Die erste Verriegelungsöffnung 24 ist auch in der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 ausgebildet und an einer Zwischenposition angeordnet, die etwas zur Phasen-Vorrückseite bezüglich der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition des Flügelrotors 9 versetzt ist. Zusätzlich ist die Tiefe der Bodenfläche 24a des ersten Verriegelungsstifts 24 dimensioniert oder festgelegt, um fast dieselbe Tiefe wie die zweite Bodenfläche 25b des zweiten Verriegelungsstifts 25 aufzuweisen, und auch dimensioniert, um fast dieselbe Tiefe wie die zweite Bodenfläche 26b (die Führungsbodenfläche) der Führungsöffnung 26 aufzuweisen. Daher wird die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 bei einer Bewegung des ersten Verriegelungsstifts 27 zum Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 infolge der Drehbewegung des Flügelrotors 9 in Phasen-Vorrückrichtung daher in Anlage mit der Bodenfläche 24a der ersten Verriegelungsöffnung 24 gebracht. Gleichzeitig wird der Außenumfang (die Kante) der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in Anlage mit der aufrechten Innenfläche 24b der ersten Verriegelungsöffnung 24 gebracht, wodurch eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasen-Verzögerungsrichtung begrenzt wird (siehe 11).
Die zweite Verriegelungsöffnung 25 ist auf der Seite des ersten großen Durchmesserbereichs 15e, ähnlich wie die erste Verriegelungsöffnung 24, angeordnet. Die zweite Verriegelungsöffnung 25 ist in einer elliptischen oder ovalen Form (eine umfangsmäßig verlängerte Nut) ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung des Zahnrades 1 erstreckt. Das heißt, die zweite Verriegelungsöffnung 25 ist als eine zweistufig abgestufte Öffnung bzw. Bohrung ausgebildet, deren Bodenfläche sich stufenweise von der Phasen-Verzögerungsseite zur Phasen-Vorrückseite verringert oder vertieft. Angenommen, dass die Innenfläche 1c des Zahnrades 1 als das höchste Niveau betrachtet wird, dann wird die zweite Verriegelungsführungsnut 25 (die zweistufig abgestufte ausgesparte Nut) eingerichtet, um sich in dieser Reihenfolge allmählich von der ersten Bodenfläche 25a zur zweiten Bodenfläche 25b zu verringern oder zu vertiefen. Jede der Innenflächen, die sich von jeweiligen Bodenflächen 25a bis 25b auf der Phasen-Verzögerungsseite vertikal erstrecken, wird als eine aufrechte Wandfläche ausgebildet (siehe 6 bis 11). Die Innenfläche 25c, die sich von der zweiten Bodenfläche 25b auf der Phasen-Vorrückseite erstreckt, wird ebenfalls als eine aufrechte Wandfläche ausgebildet (siehe 6 bis 11).
Die zweite Bodenfläche 25b ist als eine etwas umfangsmäßig verlängerte ausgesparte Nut ausgebildet, die sich zur Phasen-Vorrückseite erstreckt. Mit der Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28, der mit der zweiten Bodenfläche 25b in Eingriff steht, ermöglicht die etwas umfangsmäßig verlängerte zweite Bodenfläche 25b eine geringe Bewegung des zweiten Verriegelungsstifts 28 in die Phasen-Vorrückrichtung (siehe 10 bis 11).
Die Führungsöffnung 26 ist auf der Seite des zweiten großen Durchmesserbereichs 15f angeordnet und in einer Kokon- bzw. Hüllenform (oder einer umfangsmäßig verlängerten Kreisbogen-Nut) ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung des Zahnrades 1 erstreckt, und dimensioniert ist, um länger als die zweite Verriegelungsöffnung 25 zu sein.
Die Führungsöffnung 26 ist in der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 ausgebildet und an einer Zwischenposition angeordnet, die etwas zur Phasen-Vorrückseite bezüglich der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition des Flügelrotors 9 versetzt ist. Zusätzlich ist die Führungsöffnung 26 als eine zweistufig abgestufte Öffnung, deren Bodenfläche sich stufenweise von der Phasen-Verzögerungsseite zur Phasen-Vorrückseite verringert oder vertieft, ausgebildet. Wie später beschrieben, ist die Führungsöffnung 26 (das heißt, die zweistufig abgestufte ausgesparte Nut) eingerichtet, um als eine verriegelte Führungsnut zu dienen.
Wie in 6 bis 11 ersichtlich, bei der Annahme, dass die Innenfläche 1c des Zahnrades 1 als ein höchstes Niveau betrachtet wird, ist die Führungsöffnung 26 (die zweistufig abgestufte ausgesparte Nut) eingerichtet, um sich in der Reihenfolge allmählich von der ersten Bodenfläche 26a zur zweiten Bodenfläche 26b zu verringern oder zu vertiefen. Jede der Innenflächen, die sich von jeweiligen Bodenflächen 26a bis 26b auf der Phasen-Verzögerungsseite vertikal erstrecken, ist als eine aufrechte Wandfläche ausgebildet (siehe 6 bis 11). Die Innenfläche 26c, die sich von der zweiten Bodenfläche 26b auf der Phasen-Vorrückseite vertikal erstreckt, ist ebenfalls als eine aufgerichtete Wandfläche ausgebildet (siehe 6 bis 11).
Wie am besten aus 2 und 6 bis 11 ersichtlich, ist der erste Verriegelungsstift 27 gleitbeweglich in einer ersten Verriegelungs-Stiftöffnung 31a (eine axiale Durchgangsbohrung) angeordnet, die im ersten großen Durchmesserbereich 15e des Rotors 15 ausgebildet ist. Der erste Verriegelungsstift 27 ist als eine abgestufte Form umrissen bzw. konturiert, der die vergleichsweise kleine Durchmesserspitze 27a, einen vergleichsweise hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 27b, der einstückig kontinuierlich mit dem hinteren Ende der kleinen Durchmesserspitze 27a ausgebildet ist, und einer abgestuften druckaufnehmenden Fläche 27c aufweist, die auf dem Außenumfang des ersten Verriegelungsstifts 27 ausgebildet und zwischen der Spitze 27a und dem hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 27b definiert bzw. gebildet wird. Die Endfläche der Spitze 27a ist als ebene Fläche ausgebildet, die mit jeder der Bodenflächen 24a und 24b in Anlage (genau in Wandberührung bzw. Wandkontakt) gebracht werden kann.
Der erste Verriegelungsstift 27 wird permanent in einer Richtung einer Bewegung des ersten Verriegelungsstifts 27 im Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 durch eine Federkraft einer ersten Feder 36 (ein erstes Vorspannelement oder erste Vorspanneinrichtung) vorgespannt. Die erste Feder 36 ist zwischen der Bodenfläche einer axialen Federbohrung, die im hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 27b in einer Weise angeordnet ist, um sich somit von der hinteren Endfläche und der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 30 unter Vorspannung bzw. Vorlast zu erstrecken.
Der erste Verriegelungsstift 27 ist auch eingerichtet, so dass der Hydraulikdruck von einer ersten entriegelten druckaufnehmenden Kammer 32, deren Kammer in einer Seitenwand des Rotors 15 in axialer Richtung ausgebildet ist (als eine sich radial erstreckende ausgesparte Leitung), auf die gestufte druckaufnehmende Fläche 27c aufgebracht wird. Der aufgebrachte Hydraulikdruck bewirkt eine Rückwärtsbewegung des ersten Verriegelungsstifts 27 gegen die Federkraft der ersten Feder 36, und somit wird der erste Verriegelungsstift 27 außer Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 gebracht.
Ähnlich wie beim ersten Verriegelungsstift 27 wird der zweite Verriegelungsstift 28 gleitbeweglich in einer zweiten Verriegelungs-Stiftöffnung 31b (eine axiale Öffnungsbohrung), die im ersten großen Durchmesserbereich 15e des Rotors 15 ausgebildet ist, angeordnet. Der zweite Verriegelungsstift 28 ist als eine gestufte Form konturiert, der die vergleichsweise kleine Durchmesserspitze 28a, einen vergleichsweise hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 28b, der kontinuierlich mit dem hinteren Ende der kleinen Durchmesserspitze 28a einstückig ausgebildet ist, und eine gestufte, druckaufnehmende Fläche 28c aufweist, die auf dem Außenumfang des zweiten Verriegelungsstifts 28 ausgebildet ist und zwischen der Spitze 28a und dem hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 28b gebildet wird. Die Endfläche der Spitze 28a ist als ebene Fläche ausgebildet, die mit jeder den Bodenflächen 25a und 25b in Anlage (exakt, in eine Wandberührung) gebracht werden kann.
Der zweite Verriegelungsstift 28 wird permanent in einer Richtung einer Bewegung des zweiten Verriegelungsstifts 28 in einen Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 durch eine Federkraft einer zweiten Feder 37 (ein zweites Vorspannelement oder zweite Vorspanneinrichtung) vorgespannt. Die zweite Feder 37 ist zwischen der Bodenfläche einer axialen Federöffnung, die im hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 28b derart ausgebildet, um sich von der hinteren Endfläche axial zu erstrecken, und der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 13 unter Vorspannung angeordnet.
Der zweite Verriegelungsstift 28 ist ebenfalls eingerichtet, so dass der Hydraulikdruck von einer zweiten entriegelten druckaufnehmenden Kammer 30, deren Kammer in der einen Seitenwand des Rotors 15 in axialer Richtung (als eine sich radial erstreckende ausgesparte Leitung) ausgebildet ist, auf die gestufte druckaufnehmende Fläche 28c aufgebracht wird. Der aufgebrachte Hydraulikdruck bewirkt eine Rückwärtsbewegung des zweiten Verriegelungsstifts 28 gegen die Federkraft der zweiten Feder 37 und somit wird der zweite Verriegelungsstift 28 von der zweiten Verriegelungsöffnung 25 außer Eingriff gebracht. Wie aus dem Querschnitt von 3 verständlich ist, sind die ersten und zweiten entriegelten druckaufnehmenden Kammern 32, 33 (erste und zweite sich radial erstreckenden ausgesparten Leitungen) in der axialen Endfläche des Flügelrotors 9 ausgebildet und eingerichtet, um von einer ersten Leitung von zwei Verzweigungs- bzw. Abzweigleitungen 20b bis 20c (wird später beschrieben), die einen Teil der Entriegelungsleitung 20 gestalten bzw. bilden, abzuzweigen.
Der Führungsstift 29 ist gleitbeweglich in einer dritten Führung (Stiftöffnung 31c (eine axiale Durchgangsbohrung)) angeordnet, die im zweiten großen Durchmesserbereich 15f des Rotors 15 ausgebildet ist. Der Führungsstift 29 ist als eine gestufte Form konturiert, der die vergleichsweise kleine Durchmesserspitze 29a, einen vergleichsweise hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 29b, der kontinuierlich mit dem hinteren Ende der kleinen Durchmesserspitze 29a einstückig ausgebildet ist, und eine gestufte druckaufnehmende Fläche 29c aufweist, die auf dem äußeren Umfang des Führungsstifts 29 ausgebildet ist und zwischen der Spitze 29a und dem hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 29b gebildet wird. Die Endfläche der Spitze 29a ist als ebene Fläche ausgebildet, die in Anlage (exakt, in eine Wandberührung) mit der Bodenfläche 26a gebracht werden kann.
Der Führungsstift 29 wird in einer Richtung einer Bewegung des Führungsstifts 29 für einen Eingriff mit der Führungsöffnung 26 durch eine Federkraft einer dritten Feder 38 (ein drittes Vorspannelement oder dritte Vorspanneinrichtung) permanent vorgespannt. Die dritte Feder 38 ist zwischen der Bodenfläche einer axialen Federbohrung, die im hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser 29b derart ausgebildet ist, um sich axial von der hinteren Endfläche aus zu erstrecken, und der inneren Wandfläche der vorderen Abdeckung 13 unter Vorspannung angeordnet.
Der Führungsstift 29 ist auch eingerichtet, so dass der Hydraulikdruck von einer dritten entriegelten druckaufnehmenden Kammer 34, deren Kammer in der einen Seitenwand des Rotors 15 in axialer Richtung (als eine sich radial erstreckende ausgesparte Leitung) ausgebildet, auf die gestufte druckaufnehmende Fläche 29c aufgebracht wird. Der aufgebrachte Hydraulikdruck bewirkt eine Rückwärtsbewegung des Führungsstifts 29 gegen die Federkraft der dritten Feder 38, und somit wird der Führungsstift 29 aus der Führungsöffnung 26 außer Eingriff gebracht.
Die druckaufnehmenden Flächenbereiche der gestuften druckaufnehmenden Flächen 27c bis 29c der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 sind im Übrigen dimensioniert, um einander identisch zu sein. Die druckaufnehmenden Flächenbereiche der Endflächen der Spitzen 27a bis 29a der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 und 28 und der Führungsstift 29 sind dimensioniert, um einander identisch zu sein.
Die ersten, zweiten und dritten entriegelten druckaufnehmenden Kammern 32, 33 und 34 werden auch durch sich radial erstreckende ausgesparte Nuten gebildet, die in der einen Seitenwand des Rotors 15 in axialer Richtung und der Innenfläche der vorderen Platte 13 ausgebildet sind.
Das relative Positionsverhältnis der ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24, 25 und der Führungsöffnung 26, die in der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 ausgebildet sind, und die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und Führungsstift 29, die im Rotor 15 angeordnet und eingebaut sind, ergibt sich wie folgt.
D. h., wie in 6 dargestellt, wenn der Flügelrotor 9 relativ zum Zahnrad 1 gedreht wird und die maximale Phasen-Verzögerungsposition erreicht, wird der erste Verriegelungsstift 27 mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 in Eingriff gebracht, und somit wird die axiale Endfläche der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in eine Anlage an der zweiten Bodenfläche 25b der zweiten Verriegelungsöffnung 25 gebracht und gleichzeitig wird der äußere Umfang (die Kante) der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in eine Anlage an der Phasen-Vorrückseite der aufrechten Innenfläche 25c gebracht.
Danach wird angenommen, dass sich der Flügelrotor 9 mit dem ersten Verriegelungsstift 27, der aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 gleitet, etwas in die Phasen-Vorrückrichtung von der maximalen Phasen-Verzögerungsposition dreht. In einer Phase, wobei der Führungsstift 29 in Eingriff mit der ersten Bodenfläche 26a der Führungsöffnung 26 (siehe 7) gebracht wird, und in einer Phase, direkt nachdem der Führungsstift 29 in Eingriff mit der zweiten Bodenfläche 26b (siehe 8) gebracht wird, werden die axiale Endfläche der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 und die axiale Endfläche der Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 weiter in einer Anlage an der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 beibehalten bzw. aufrecht erhalten.
Wie in 9 ersichtlich, wenn danach die axiale Endfläche der Spitze 29a des Führungsstifts 29 infolge einer geringen Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasen-Vorrückrichtung entlang der zweiten Bodenfläche 26b der Führungsöffnung 26 gleitet und danach einen im Wesentlichen mittleren Punkt der zweiten Bodenfläche 26b erreicht, wird die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 in eine Anlage an die ersten Bodenfläche 25a der zweiten Verriegelungsöffnung 25 gebracht.
Zu diesem Zeitpunkt gleitet die axiale Endfläche der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in die Phasen-Vorrückrichtung, während sie weiterhin Anlage mit der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 bleibt.
Wenn danach infolge einer weiteren Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasen-Vorrückrichtung der zweite Verriegelungsstift 28, der in Ansage mit der zweiten Bodenfläche 25b beibehalten ist, und der Führungsstift 29, der in Anlage mit der zweiten Bodenfläche 26b beibehalten ist, sich weiter in dieselbe Phasen-Vorrückrichtung bewegen, gleitet die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 (siehe 11) zum Eingriff. So wird das relative Positionsverhältnis unter den ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und der Führungsöffnung 26 und den ersten und zweiten Verriegelungsstiften 27 bis 28 und dem Führungsstift 29 voreingestellt. Mit den drei Stiften 27 bis 29, die mit den jeweiligen Öffnungen 24 bis 26 in Eingriff stehen, liegen die umfangsmäßig gegenüberliegenden äußeren Umfangskanten der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28, die einander umfangsmäßig gegenüberliegen, an den umfangsmäßig gegenüberliegenden, aufrechten inneren Flächen 24b und 24c der ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24, 25 jeweils an, so dass der spezifizierte Bereich der Innenfläche 1c des Zahnrades 1, der in einem Bereich zwischen den beiden aufrechten Innenflächen 24b und 24c liegt, zwischen den beiden Verriegelungsstiften 27 bis 28 dazwischengelegt bzw. als Sandwich angeordnet ist.
Wie am besten aus 11 ersichtlich, wird zu diesem Zeitpunkt eine weitere Bewegung des Führungsstifts 29 in die Phasen-Vorrückrichtung durch eine kombinierte Verriegelungsaktion der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 (das heißt, durch Anlage an den äußeren Umfang (der Kante)) der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 mit der aufrechten Innenfläche 24b und durch Anlage an den äußeren Umfang (der Kante) der Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 mit der aufrechten Innenfläche 25c) bei einem spezifizierten Zustand begrenzt, wo der äußere Umfang der Spitze 29a des Führungsstifts 29 etwas von der aufrechten Innenfläche 26c, die sich von der zweiten Bodenfläche 26b aus vertikal erstreckt, beabstandet ist.
Kurz gesagt, wie aus den Querschnitten von 6 bis 11 gesehen werden kann, wird der Führungsstift 29 gemäß einer Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 von der Phasen-Verzögerungsposition zur Phasen-Vorrückposition in eine Anlage an den ersten und zweiten Bodenflächen 26a bis 26b nacheinander (in einer stufenweisen Art) gebracht und bewegt sich weiter in die Phasen-Vorrückrichtung, während er in Gleitkontakt mit der zweiten Bodenfläche 26b bleibt. Von der Mitte der Gleitbewegung der Spitze 29a des Führungsstifts 29 entlang der zweiten Bodenfläche 26b gleitet der zweite Verriegelungsstift 28 mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 in Eingriff und wird dann in eine Anlage an den ersten und zweiten Bodenflächen 25a bis 25b nacheinander (in einer stufenweisen Art) gebracht. Anschließend wird der erste Verriegelungsstift 27 sequentiell mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 in Eingriff gebracht.
So ermöglicht die vorab erörterte Sperranordnung (die gestufte Nutanordnung mit der Führungsöffnung 26) eine normale Drehung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung, aber begrenzt oder verhindert eine umgekehrte bzw. Rückwärtsdrehung (Gegendrehung) des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Verzögerungrichtung infolge einer gesamten fünfstufigen Verriegelungs- bzw. Sperraktion. Schließlich wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 an der Zwischenphase-Winkelposition (siehe 4) zwischen der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition (siehe 3) und der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition (siehe 5) gehalten oder verriegelt.
Gemäß 1 ist das hintere Ende von jeder der ersten, zweiten und dritten Stiftöffnungen 31a bis 31c eingerichtet, um zur Atmosphäre über eine Entlüftung 39 geöffnet zu sein, wodurch eine reibungslose Gleitbewegung von jedem der Stifte 27, 28 und 29 gewährleistet wird.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Hydraulikkreis 6 eine Phasen-Verzögerungsleitung 18, eine Phasen-Vorrückleitung 19, die Entriegelungsleitung 20, die Ölpumpe 40, (die als Fluiddruck-Zuführtquelle dient), ein erstes elektromagnetisches Wege- bzw. Richtungssteuerventil 41 und ein zweites elektromagnetisches Richtungssteuerventil 42. Die Phasen-Verzögerungsleitung 18 ist zum Zuführen und Ableiten eines Fluiddrucks für jede der Phasen-Verzögerungskammern 11 für die erste Verbindungsöffnung 11c vorgesehen. Die Phasen-Vorrückleitung 19 ist zur Zufuhr und Abgabe eines Fluiddrucks für jede der Phasen-Vorrückkammern 12 über die zweite Verbindungsleitung 12c vorgesehen. Die Entriegelungsleitung 20 ist zur Zufuhr und Abgabe eines Fluiddrucks für jede der ersten, zweiten und dritten entriegelten druckaufnehmenden Kammern 32, 34 vorgesehen. Die Ölpumpe 40 ist zum Zuführen eines Arbeitsfluiddrucks an zumindest eine der Phasen-Verzögerungsleitung 18 oder Phasen-Vorrückleitung 19 und auch zum Zuführen eines Arbeitsfluiddrucks an die Entriegelungsleitung 20 vorgesehen. Das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 ist zum Schalten unter einer Vielzahl von Durchflussweg- bzw. Strömungswegkonfigurationen, die sich auf die Phasen-Verzögerungsleitung 18, Phasen-Vorrückleitung 19, Abgabeleitung 40a und Auslassleitung 46 (wird später beschrieben) beziehen, in Abhängigkeit eines Motorbetriebszustands vorgesehen. Das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 ist zum Schalten zwischen einer Arbeitsfluidzufuhr zur Entriegelungsleitung 20 und Arbeitsfluidabgabe von der Entriegelungsleitung 20 vorgesehen.
Ein Ende der Phasen-Verzögerungsleitung 18 und ein Ende der Phasen-Vorrückleitung 19 sind mit jeweiligen Öffnungen bzw. Anschlüssen (nicht dargestellt) des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 verbunden. Das andere Ende der Phasen-Verzögerungsleitung 18 ist eingerichtet, um mit jeder der Phasen-Verzögerungskammern 11 über einen axialen Leitungsbereich 18a, die in der Nockenwelle 2 ausgebildet ist, und über die erste Verbindungsöffnung 11c, die im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung zu stehen. Das andere Ende der Phasen-Vorrückleitung 19 ist eingerichtet, um mit jeder der Phasen-Vorrückkammern 12 über einen sich axial erstreckenden, aber teilweise radial gebogenen Leitungsbereich 19a, der in der Nockenwelle 2 ausgebildet ist, und die zweite Verbindungsöffnung 12c, die im Rotor 15 ausgebildet ist, in Verbindung zu stehen.
Wie in 1 bis 2 dargestellt, ist ein Ende der Entriegelungsleitung 20 mit einem Verriegelungsanschluss (nicht dargestellt) des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 verbunden. Das andere Ende der Entriegelungsleitung 20, die als ein Fluidleitungsbereich 20a dient, ist in der Nockenwelle ausgebildet, um von der radialen Richtung zur axialen Richtung gebogen zu sein. Der Fluidleitungsbereich 20a der Entriegelungsleitung 20 ist eingerichtet, um mit den jeweiligen nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32, 34 über erste und zweite Ölleitungs-Verzweigungsleitungen 20b bis 20c (erste und zweite Verzweigungsleitung), die im Rotor 15 ausgebildet sind und abzweigen, in Verbindung zu stehen. Die Fließleitungsbereiche der ersten und zweiten Ölleitungs-Verzweigungsleitungen 20b bis 20c sind eingerichtet, um einander identisch zu sein. Die Fließleitungsbereiche der ersten, zweiten und dritten nicht verriegelten bzw. gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32, 34 sind ebenfalls eingerichtet, um einander identisch zu sein. Somit ermöglicht dies dem Hydraulikdruck, der von der Entriegelungsleitung 20 über erste und zweite Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c zugeführt wird, um die druckaufnehmenden Kammern 32, 34 zu entriegeln und denselben Druckwert bzw. dieselbe Druckgröße aufzuweisen, um zum selben Zeitpunkt auf jeweilige gestufte druckaufnehmende Flächen 27c, 28c und 29c zu wirken.
In der dargestellten Ausführungsform wird eine Innenzahnrad-Rotationspumpe, wie zum Beispiel eine Trochoidpumpe, mit inneren und äußeren Rotoren, als Ölpumpe 40 verwendet, die durch die Motorkurbelwelle angetrieben wird. Während des Betriebs der Ölpumpe 40, wenn der innere Rotor angetrieben wird, dreht sich auch der äußere Rotor in dieselbe Drehrichtung wie der innere Rotor durch einen Eingriff zwischen dem äußeren Rotor-innenverzahnten Bereich und dem inneren Rotor-außenverzahnten Bereich. Ein Arbeitsfluid in einer Ölwanne 43 wird durch eine Ansaugleitung in die Pumpe eingeleitet und danach durch die Abgabeleitung 40a abgegeben. Ein Teil des Arbeitsfluids, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, wird durch einen Hauptölkanal M/G gefördert bzw. zugeführt, um Motorteile gleiten zu lassen oder zu bewegen. Das verbleibende Arbeitsfluid, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, wird den ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventilen 41 bis 42 durch jeweilige Verzweigungsleitungen, nämlich den ersten und zweiten Verzweigungsleitungen 44 bis 45, zugeführt. Ein Ölfilter (nicht dargestellt) ist auf der stromabwärts liegenden Seite der Abgabeleitung 40a angeordnet. Ein Drosselventil bzw. Strömungsventil (nicht dargestellt) ist ebenfalls vorgesehen, um eine geeignete Menge des Arbeitsfluids zu steuern bzw. zu regeln, das von der Ölpumpe 40 in die Abgabeleitung 40a abgegeben wird, womit einem Überschuss eines Arbeitsfluids, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, ermöglicht wird, über die Auslassleitung 46 der Ölwanne 43 abgeleitet werden.
Wie in 1 ersichtlich, ist das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 ein Elektromagnet-betätigtes, Vier-Anschluss-, Vier-Position-, Vier-Wege-Federendstellung-Proportionalsteuerventil. Das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 weist einen im Wesentlichen hohlzylindrischen axial verlängerten Ventilkörper (ein Ventilgehäuse), ein Schieberventil (ein elektrisch betätigtes Ventilelement), das gleitbeweglich im Ventilkörper so eingebaut ist, um in einer sehr engen Einpassbohrung des Ventilkörpers axial zu gleiten, eine Ventilfeder, die innerhalb eines axialen Endes des Ventilkörpers zum permanenten Vorspannen des Schieberventils in axialer Richtung angeordnet ist, und einen Elektromagneten (eine elektromagnetische Spule) auf, die am Ventilkörper angeordnet ist, um somit eine axiale Gleitbewegung des Schieberventils gegen die Federkraft der Ventilfeder zu bewirken.
Andererseits ist das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 ein Elektromagnet-betätigtes, 3-Anschluss-, 2-Position-, 2-Wege-Federendstellungs-Ventil. Die grundsätzliche Konstruktion des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42, die durch einen Ventilkörper (ein Ventilgehäuse), ein Schieberventil, eine Ventilfeder und einen Elektromagneten gebildet wird, ist ähnlicher der des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41.
Die ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41, 42 werden ansprechbar durch jeweilige Befehlssignale (Steuerströme) von einer elektronischen Steuerung bzw. Regler 35 (eine elektronische Steuerungseinheit) gesteuert bzw. geregelt.
Das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 ist eingerichtet, um das Schiebeventil zu einer von vier axialen Positionen durch zwei entgegen gesetzte Druckkräfte zu regeln, die durch eine Federkraft der Ventilfeder und einen Steuerstrom erzeugt wird, der von der Steuerung 35 erzeugt wird und durch die elektromagnetische Magnetspule fließt, um somit einen Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a der Ölpumpe 40 und jeder der beiden Leitungen (d. h. die Phasen-Verzögerungsleitung 18 und Phasen-Vorrückleitung 19) zu ändern und gleichzeitig einen Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Auslassleitung 46 und jeder der beiden Leitungen 18 und 19 in Abhängigkeit einer vorgegebenen axialen Position des Schieberventils des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 zu ändern, mit anderen Worten, in Abhängigkeit einer Größe des Steuerstroms, der an der elektromagnetischen Spule des Steuerventils 41 angelegt ist.
Andererseits ist das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 eingerichtet, um das Schieberventil zu jeder Position der beiden axialen Positionen durch eine EIN-AUS-Steuerung für die elektromagnetische Magnetspule, d. h. in Abhängigkeit, ob ein Befehlssignal von der Steuerung 35 zur Magnetspule des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 ein EIN-Signal (aktiviertes Signal) oder ein AUS-Signal (nicht aktiviertes Signal) ist, zu bewegen, um somit einen Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a und der Entriegelungsleitung 20 zu ändern und gleichzeitig einen Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Auslassleitung 46 und der Entriegelungsleitung 20 in Abhängigkeit einer ausgewählten Position von den beiden axialen Positionen des Schieberventils des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 zu ändern.
Wie oben erörtert ist das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 eingerichtet, um den Fließ- bzw. Strömungsweg durch das Richtungssteuerventil 41 durch wahlweises Schalten zwischen den Anschlüssen in Abhängigkeit einer vorgegebenen axialen Position des Schieberventils zu ändern, die auf der Basis der neuesten aktuellen Information über einen Motorbetriebszustand (d. h. Motordrehzahl und Motorlast) bestimmt wird, wodurch eine relative Winkelphase des Flügelrotors 9 (Nockenwelle 2) zum Steuerzahnrad 1 (die Kurbelwelle) geändert wird. Andererseits ist das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 eingerichtet, um ein selektives Schalten zwischen den verriegelten und entriegelten Zuständen des Verriegelungsmechanismus 4 zu ermöglichen, mit anderen Worten, ein selektives Schalten zwischen einem verriegelten (in Eingriff stehenden) Zustand der Stifte 27 bis 29 bezüglich der Öffnungen 24 bis 26 und einem entriegelten (nicht in Eingriff stehenden) Zustand der Stifte 27 bis 29 von den jeweiligen Öffnungen 24 bis 26 zu ermöglichen.
Durch das oben erörterte selektive Schalten, das durch das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 ausgeführt wird, kann folglich eine freie Drehung des Flügelrotors 9 relativ zum Steuerzahnrad 1 in Abhängigkeit des Motorbetriebszustands ermöglicht (erlaubt) oder verhindert (eingeschränkt) werden, und eine reibungslose Führung des Flügelrotors 9 zur oben erörterten Zwischenphase-Winkelposition (die Zwischen-Verriegelungsposition) durch die Hilfe des Führungsmechanismus, der den Führungsstift 29 und die Führungsöffnung 26 aufweist, gewährleistet werden.
Die Steuerung 35 (ECU) weist üblicherweise einen Mikrocomputer auf. Die Steuerung 35 umfasst ein Input/Output-Interface (I/O), Speicher (RAM, ROM) und einen Mikroprozessor oder eine zentrale Recheneinheit (CPU = Central Processing Unit).
Das Input/Output-Interface (I/O) der Steuerung 35 empfängt Inputinformationen von verschiedenen Motor-/Fahrzeugschaltern und Sensoren, nämlich einem Kurbelwinkelsensor (einen Kurbelstellungssensor), einem Luftmengensensor, einem Motortemperatursensor (z. B. einen Motorkühlmitteltemperatursensor), einem Drosselklappenöffnungssensor (einen Drosselklappenpositionssensor), einem Nockenwinkelsensor, einem Ölpumpen-Abgabedrucksensor und dergleichen. Der Kurbelwinkelsensor ist zum Erfassen von Drehzahlen der Motorkurbelwelle und zum Berechnen einer Motordrehzahl vorgesehen. Der Luftmengenmesser ist zum Erzeugen eines Ansaugluftmengenstromsignals vorgesehen, das einen tatsächlichen Ansaugluftmengenstrom oder eine tatsächliche Luftmenge anzeigt. Der Motortemperatursensor ist zum Erfassen einer tatsächlichen Betriebstemperatur des Motors vorgesehen. Der Nockenwinkelsensor ist zum Erfassen der neuesten aktuellen Information über eine Winkelphase der Nockenwelle 2 vorgesehen. Der Abgabedrucksensor ist zum Erfassen eines Abgabedrucks des Arbeitsfluids, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, vorgesehen. Innerhalb der Steuerung 35 ermöglicht die zentrale Rechnereinheit (CPU) den Zugang über das I/O-Interface der Input-Informationsdatensignale von den oben erörterten Motor-Fahrzeugschaltern und Sensoren, um somit den gegenwärtigen Motorbetriebszustand zu erfassen und um auch einen Steuerimpulsstrom, der auf der Basis der neuesten aktuellen Information über den erfassten Motorbetriebszustand und den erfassten Abgabedruck bestimmt wird, zur elektromagnetischen Magnetspule von jedem der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42 zu erzeugen, um die axiale Position von jedem der gleitenden Schieberventile der Richtungssteuerventile 41 bis 42 zu steuern, wobei ein selektives Schalten zwischen den Anschlüssen in Abhängigkeit der gesteuerten axialen Position von jedem der Schieberventile erreicht wird.
Wie nachstehend detailliert beschrieben wird, wird die Output- bzw. Ausgabesteuerung für einen Impulsstrom, der an jedem der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42 angelegt ist, in eine sogenannte manuelle Motorstopp-Impulsstrom-Outputsteuerung, die ausgeführt wird, wenn der Motor durch manuelles Drehen des Zündschalters in die AUS-Position gestoppt wird, und in eine sogenannte automatische Motorstopp-Impulsstrom-Outputsteuerung klassifiziert wird, die ausgeführt wird, wenn der Motor automatisch vorübergehend mittels eines Leerlauf-Stopp-Systems, z. B. gemäß einer Leerlaufreduzierung bzw. Leerlaufdrosselung-(Leerlaufstopp-)Aktion.
[Betätigung der Ventilsteuerungsvorrichtung einer Ausführungsform]
Die Betätigungsdetails der Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
[Manueller Motorstopp]
Wenn ein Zündschalter auf AUS nach einer normalen Fahrzeugfahrt gedreht wird und somit sich der Motor nicht mehr dreht, wird z. B. eine Zuführung eines Steuerstroms von der Steuerung 35 zu jeder der elektromagnetischen Spulen der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42 gestoppt und somit werden diese Magnete energielos bzw. stromlos. Somit werden die beiden Schieberventile an ihren federbelasteten oder Federendstellung-Positionen durch die Federkräfte positioniert. Somit steht die Abgabeleitung 40a mit sowohl der Phasen-Verzögerungsleitung 18 als auch der Phasen-Vorrückleitung 19 in Verbindung, während die Entriegelungsleitung mit der Auslassleitung 46 in Verbindung steht.
Gleichzeitig wird die Ölpumpe 40 in einem unwirksamen bzw. funktionsunfähigen Zustand angeordnet und somit wird die Arbeitsfluidzuführung zur Phasen-Verzögerungskammer 11 oder Phasen-Vorrückkammer 12 gestoppt, und die Arbeitsfluidzuführung zu jeder der ersten, zweiten und dritten nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 wird ebenfalls gestoppt.
Das heißt, während des Leerlaufs, bevor der Motor in einen Stoppzustand gebracht wird, wird der Flügelrotor 9 in der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition, die in 3 dargestellt gestellt ist, durch die Arbeitsfluiddruckzuführung zu jeder der Phasen-Verzögerungskammern 11 angeordnet. Wie in 6 ersichtlich, werden hierbei der zweite Verriegelungsstift 28 und der Führungsstift 29 vom Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen 25 bis 26 abgehalten, aber in Anlage mit der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 bei Belastung beibehalten. Andererseits wird der erste Verriegelungsstift 27 in Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 beibehalten.
Wenn der Zündschalter bei diesen Zuständen manuell auf AUS gedreht wird, ergibt sich eine Impulsstromausgabe an den Magneten von jedem der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42, sofort bevor der Motor während des Anfangs der AUS-Schaltaktion des Zündschalters stoppt, und somit ergibt sich eine Arbeitsfluidzuführung von der Ölpumpe 40 gleichzeitig zu jeder der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34, die auf die Impulsstromausgabe ansprechbar sind. Wie durch die gepunktete Linie in 6 angezeigt, tritt somit eine Rückwärtsbewegung des ersten Verriegelungsstifts 27 gegen die Federkraft der ersten Feder 36 ein. Folglich gleitet der erste Verriegelungsstift 27 aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25.
Unmittelbar bevor der Motor stoppt, tritt auch ein wechselndes Drehmoment, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, auf. Wenn insbesondere die Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung infolge des negativen Drehmoments des wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, auftritt und somit die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 die Zwischenphase-Winkelposition (siehe 4) erreicht, werden die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27, die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 und die Spitze 29a des Verriegelungsstifts 29 in Eingriff mit jeweiligen Öffnungen (d. h. die ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und Führungsöffnung 26) durch die Federkräfte der ersten, zweiten und dritten Federn 36 bis 38 (siehe 11) gebracht. Als Ergebnis davon wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 an der Zwischenphase-Winkelposition (siehe 4) zwischen der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition (siehe 3) und der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition (siehe 5) gehalten oder verriegelt.
Konkreter, zu einem Zeitpunkt, wenn eine geringe Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung (siehe die Richtung, die durch den Pfeil in 6 angezeigt wird) von der Winkelposition von 6 zur Winkelposition von 7 infolge der negativen Drehmomentgröße des wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, auftritt, wird eine Impulsstromausgabe von der Steuerung 35 zur elektromagnetischen Spule von jedem der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42 gestoppt, und somit wird auch eine Arbeitsfluidzuführung von der Ölpumpe 40 zu jeder der nicht gesperrten bzw. verriegelten, druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 gestoppt.
Wie in 7 ersichtlich, wird somit eine Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in Anlage mit der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 bei Belastung (durch die Federkraft der ersten Feder 36) gebracht, und die Spitze 29a des Führungsstifts 29 wird in Anlage an der ersten Bodenfläche 26a der Führungsöffnung 26 durch die Federkraft der dritten Feder 38 gebracht. Auch wenn hier der Flügelrotor 9 dazu neigt, sich relativ zum Zahnrad 1 in die entgegengesetzte Richtung (d. h. in die Phasen-Verzögerungsrichtung) infolge des positiven Drehmoments des wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, zu drehen, kann diese Drehbewegung des Flügelrotors 9 in die Phasen-Verzögerungsrichtung (siehe die Richtung, die durch den Pfeil in 7 angezeigt wird) durch ein Anlegen des Außenumfangs (der Kante) der Spitze 29a des Führungsstifts 29 an die aufrechten gestuften Innenfläche, die sich von der ersten Bodenfläche 26a vertikal erstreckt, eingeschränkt werden.
Wenn eine weitere Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung infolge des negativen Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, auftritt, wie in 7 bis 8 dargestellt, dann verringert oder vertieft sich der Führungsstift 29 von der ersten Bodenfläche 29a zur zweiten Bodenfläche 29b stufenweise in die Phasen-Vorrückrichtung und somit wird die Spitze 29a des Führungsstifts 29 in eine Anlage an der zweiten Bodenfläche 26b gebracht. Dann bewegt sich die Spitze 29a des Führungsstifts 29 durch die Sperrwirkung entlang der zweiten Bodenfläche 26 in die Phasen-Vorrückrichtung und erreicht dann einen im Wesentlichen mittleren Punkt der zweiten Bodenfläche 26b. Wie in 9 dargestellt, gleitet hier die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 in eine Anlage an der ersten Bodenfläche 25a der zweiten Verriegelungsöffnung 25 durch die Federkraft der zweiten Feder 37. Wenn sich danach der Flügelrotor 9 weiter in die Phasen-Vorrückrichtung dreht, wie in 9 bis 10 dargestellt, bewegt sich die Spitze 29a des Führungsstifts 29 in die Nähe der aufrechten Innenfläche 26c der Führungsöffnung 26. Gleichzeitig wird die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 in eine Anlage an der zweiten Bodenfläche 25b durch die Sperraktion gebracht.
Wenn der Flügelrotor 9 sich noch weiter in die Phasen-Vorrückrichtung infolge des negativen Drehmoments dreht, wie in 10 bis 11 dargestellt, gleitet die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 in Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24, während der zweite Verriegelungsstift 28 und der Führungsstift 29 in dieselbe Richtung gleiten. Bei diesen Bedingungen, wie oben erörtert, liegen die umfangsmäßig gegenüberliegenden, äußeren Umfangskanten der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28, die umfangsmäßig einander gegenüber liegen, an den umfangsmäßig gegenüberliegenden aufrechten Innenflächen 24b und 25c der ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 jeweils an, sodass der angegebene Bereich der Innenfläche 1c des Zahnrades 1, der zwischen den beiden aufrechten Innenfläche 24b und 25c liegt, mit den beiden Verriegelungsstiften 27 bis 28 in Sandwichform angeordnet wird. Somit kann der Flügelrotor 9 stabil und sicher an der Zwischenphase-Winkelposition (siehe 4) zwischen der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition gehalten oder verriegelt werden.
Unmittelbar nachdem der Zündschalter in die EIN-Position geschaltet wird, um den Motor vom Kaltstart nach langer Zeit infolge einer anfänglichen Explosion (der Start des Anlassens) zu starten, nimmt dann die Ölpumpe 40 ihren Betrieb wieder auf. Nunmehr wird der Abgabedruck des Arbeitsfluides, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, jeder Phasen-Verzögerungskammer 11 und jeder Phasen-Vorrückkammer 12 über jeweilige Leitungen 18 und 19 zugeführt. Andererseits wird die Entriegelungsleitung 20 in einem Fluidverbindungsverhältnis mit der Auslassleitung 46 gehalten. Somit werden die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 in Eingriff mit jeweiligen Öffnungen (d. h. erste und zweite Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und Führungsöffnung 26) durch die Federkräfte der ersten, zweiten und dritten Federn 36 bis 38 gehalten.
Wie oben erörtert, wird die axiale Position des Schieberventils des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 durch eine Steuerung 35 in Abhängigkeit der neuesten aktuellen Information über den erfassten Motorbetriebszustand gesteuert. Somit werden die Eingriffszustände (verriegelten Zustände) der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 und 28 mit dem Motor bei einem Leerlauf bzw. Leerlaufdrehzahl, bei der der Abgabedruck des Arbeitsfluids, das von der Ölpumpe 40 abgegeben wird, instabil ist, aufrecht erhalten.
Unmittelbar bevor der Motorbetriebszustand sich vom Leerlaufzustand zu einem Betriebszustand mit geringer Drehzahl und geringer Last oder einem Betriebszustand mit hoher Drehzahl und hoher Last verschiebt, wird hiernach ein Steuerstrom von der Steuerung 35 an die elektromagnetische Spule des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 ausgegeben. Somit wird das Schieberventil gegen die Federkraft der Ventilfeder versetzt. Mit dem Schieberventil, das von seiner Federendstellungsposition (eine AUS-Position (nicht aktivierten Position) zu seiner EIN-Position (aktivierten Position), wird die Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a und der Entriegelungsleitung 20 ausgeführt. Andererseits wird das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 kontinuierlich in seinem stromlosen Zustand beibehalten und somit verbleiben sowohl die Phasen-Verzögerungsleitung 18 als auch die Phasen-Vorrückleitung 19 in einem Fluidverbindungsverhältnis mit der Abgabeleitung 40a.
Daher kann ein Arbeitsfluid des selben Druckniveaus über den Fluidleitungsbereich 20a der Entriegelungsleitung 20 und den ersten und zweiten Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c zu jeder der ersten, zweiten und dritten nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 zum selben Zeitpunkt zugeführt werden. Somit treten eine Bewegung der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 22 aus dem Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24 gegen die Federkraft der ersten Feder 36, eine Bewegung der Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 gegen die Federkraft der zweiten Feder 37 und eine Bewegung der Spitze 29a des Führungsstifts 29 aus dem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 gegen die Federkraft der dritten Feder 38 gleichzeitig auf. Somit kann eine freie Drehung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die normale Drehrichtung oder in die Rückwärts-Drehrichtung ermöglicht werden. Gleichzeitig wird ein Arbeitsfluid sowohl in der Phasen-Verzögerungskammer 11 als auch der Phasen-Vorrückkammer 12 zugeführt.
Es wird angenommen, dass daraufhin der Arbeitsfluiddruck nur entweder der Phasen-Verzögerungskammer 11 oder der Phasen-Vorrückkammer 12 zugeführt wird. In diesem Fall tritt eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in entweder die Phasen-Verzögerungsrichtung oder die Phasen-Vorrückrichtung auf, und somit muss der erste Verriegelungsstift 27 eine Scher- bzw. Schubkraft aufnehmen, die durch eine Umfangsverschiebung der ersten Verriegelungs-Stiftöffnung 31a des Rotors 15 relativ zur ersten Verriegelungsöffnung 24 bewirkt wird. Der zweite Verriegelungsstift 28 muss ebenfalls eine Scherkraft aufnehmen, die durch eine Umfangsverschiebung der zweiten Verriegelungs-Stiftöffnung 31b des Rotors 15 relativ zur zweiten Verriegelungsöffnung 25 bewirkt wird. Der Führungsstift 29 muss ebenfalls eine Scherkraft aufnehmen, die durch eine Umfangsverschiebung der dritten Führungs-Stiftöffnung 31c des Rotors 15 relativ zur Führungsöffnung 26 bewirkt wird. Das Ergebnis davon ist, dass der erste Verriegelungsstift 27 in einen sogenannten blockierten bzw. geklemmten Zustand (Eingriffszustand) zwischen der ersten Führungsstiftöffnung 31a und der ersten Verriegelungsöffnung 24, die relativ verschoben ist, gebracht wird. Der zweite Verriegelungsstift 28 wird auch in einen sogenannten blockierten bzw. geklemmten Zustand (Eingriffszustand) zwischen der zweiten Führungsstiftöffnung 31b und der zweiten Verriegelungsöffnung 25, die relativ verschoben ist, gebracht. Der Führungsstift 29 wird auch in einen sogenannten blockierten bzw. geklemmten Zustand (Eingriffszustand) zwischen der dritten Führungsstiftöffnung 31c und der Führungsöffnung 26, die relativ verschoben ist, gebracht. Somit gibt es die Möglichkeit, dass der verriegelte Zustand (Eingriffszustand) der Stifte 27 bis 29 mit den jeweiligen Öffnungen 24, 26 nicht leicht gelöst werden kann.
Es wird ebenfalls angenommen, dass keine Hydraulikdruckzuführung zu sowohl der Phasen-Verzögerungskammer 11 als auch der Phasen-Vorrückkammer 12 erfolgt. In diesem Fall neigt der Flügelrotor 9 infolge des wechselnden Drehmoments, das von der Nockenwelle 2 übertragen wird, zum Schwanken, somit wird der Flügelrotor 9 (insbesondere der erste Flügel 16a) in einen Kollisionskontakt mit dem Schuh 10a des Gehäusekörpers 10 gebracht, wobei sich eine erhöhte Tendenz für ein hämmerndes Geräusch, das eintritt, ergibt.
Im Gegensatz zum Obigen kann gemäß der Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Arbeitsfluiddruck (Hydraulikdruck) gleichzeitig sowohl der Phasen-Verzögerungskammer 11 als auch der Phasen-Vorrückkammer 12 zugeführt werden. Daher ist es möglich, ein Schwanken des Flügelrotors 9 und auch den blockierten Zustand (Eingriffszustand) des ersten Verriegelungsstifts 27 zwischen der ersten Verriegelungs-Stiftsöffnung 31a und der ersten Verriegelungsöffnung 24, den blockierten Zustand (Eingriffszustand) des zweiten Verriegelungsstifts 28 zwischen der zweiten Verriegelungs-Stiftsöffnung 31b und der zweiten Verriegelungsöffnung 25 und den blockierten Zustand (Eingriffszustand) des Führungsstifts 29 zwischen der dritten Führungs-Stiftsöffnung 31c und der Führungsöffnung 26 adäquat zu unterdrücken.
Wenn dann der Motorbetriebszustand in einen Betriebsbereich mit geringer Drehzahl und geringer Last verschoben wird, wird die elektromagnetische Magnetspule des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 auch mit einer kleinen Größe bzw. kleinem Betrag eines Steuerstroms mit Strom versorgt und daher wird jedes der Schieberventile gegen die Federkraft verschoben. Sowohl die Entriegelungsleitung 20 als auch die Phasen-Verzögerungsleitung 18 verbleiben in einem Fluidverbindungsverhältnis mit der Abgabeleitung 40a. Die Fluidverbindung zwischen der Phasen-Vorrückleitung 19 und der Auslassleitung 46 wird eingerichtet bzw. aufgebaut.
Als Ergebnis werden die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 vom Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen (d. h. den ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und Führungsöffnung 26) abgehalten. Das Arbeitsfluid in der Phasen-Vorrückkammer 12 wird auch durch die Auslassleitung 46 ausgelassen und somit wird der Hydraulikdruck in der Phasen-Vorrückkammer 12 gering, während das Arbeitsfluid über die Abgabeleitung 40a zur Phasen-Verzögerungskammer 11 zugeführt wird und somit der Hydraulikdruck in der Phasen-Verzögerungskammer 11 groß wird. Folglich dreht sich der Flügelrotor 9 relativ zum Gehäuse 7 (d. h. Zahnrad 1) in Richtung der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition (siehe 3).
Folglich wird eine Ventilüberdeckung der offenen Perioden bzw. Zeiträume der Ansaug- bzw. Einlassventile und Auslass- bzw. Abgasventile klein und somit reduziert sich auch das Ausmaß des Restgases bzw. der Gasrückstand im Zylinder, wodurch eine Verbrennungswirkung erhöht wird und folglich stabile Motordrehzahlen und eine Kraftstoffverbrauchsverbesserung gewährleistet werden.
Wenn danach der Motorbetriebszustand in einen Betriebsbereich mit hoher Drehzahl und hoher Last verschoben wird, wird ein Betrag eines Steuerstroms, der durch die elektromagnetische Spule des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 fließt, erhöht und somit wird die Spule des Steuerventils 41 mit einem großen Betrag eines Steuerstroms versorgt. Folglich wird eine Fluidverbindung zwischen der Phasen-Verzögerungsleitung 18 und der Auslassleitung 46 errichtet. Die Entriegelungsleitung 20 verbleibt in einem Fluidverbindungsverhältnis mit der Abgabeleitung 40a. Gleichzeitig wird eine Fluidverbindung zwischen der Phasen-Vorrückleitung 19 und der Abgabeleitung 40a errichtet bzw. aufgebaut.
Dadurch werden die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 vom Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen (d. h. die ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und Führungsöffnung 26) abgehalten. Ein Arbeitsfluid in der Phasen-Verzögerungskammer 11 wird auch durch die Auslassleitung 46 ausgelassen und somit wird der Hydraulikdruck in der Phasen-Verzögerungskammer 11 gering, während ein Arbeitsfluid über die Abgabeleitung 40a zur Phasen-Vorrückkammer 12 zugeführt wird und somit der Hydraulikdruck in der Phasen-Vorrückkammer 12 groß wird. Folglich dreht sich der Flügelrotor 9 relativ zum Gehäuse 7 (d. h. Zahnrad 1) in Richtung der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition (siehe 5). Somit wird die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zum Zahnrad in die maximale vorgerückte relative Drehphase umgewandelt.
Folglich wird eine Ventilüberdeckung der offenen Perioden der Ansaug- und Abgasventile groß und somit wird die Ansaugluft-Ladewirkung bzw. -Mengenwirkung erhöht, wodurch ein Motordrehmomentoutput verbessert wird.
Wenn sich umgekehrt der Motorbetriebszustand vom Betriebsbereich mit kleiner Drehzahl und geringer Last oder vom Betriebsbereich mit großer Drehzahl und hoher Last zum Leerlaufzustand verschiebt, wird eine Zuführung eines Steuerstroms von der Steuerung 35 zur elektromagnetischen Spule von jedem der ersten und zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventile 41 bis 42 gestoppt und somit werden die jeweiligen Magneten stromlos. Somit steht die Entriegelungsleitung 20 mit der Auslassleitung 46 in Verbindung, während die Abgabeleitung 40a mit sowohl der Phasen-Verzögerungsleitung 18 als auch der Phasen-Vorrückleitung 19 in Verbindung steht. Folglich werden Hydraulikdrücke mit fast demselben Druckwert bzw. Druckbetrag auf die jeweiligen Hydraulikkammern (Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12) aufgebracht.
Auch wenn wegen der oben erörterten Gründe der Flügelrotor 9 an einer Phasen-Verzögerungs-Winkelposition positioniert wird, tritt eine Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die Phasen-Vorrückrichtung infolge eines wechselnden Drehmoments, das auf die Nockenwelle 2 wirkt, auf. Durch die Federkräfte der ersten, zweiten und dritten Federn 36, 37 und 38 tritt somit eine Vorrückbewegung der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und des Führungsstifts 29 auf.
Infolge der oben erörterten Sperrwirkung bewegt sich zusätzlich die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27, die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 und die Spitze 29a des Verriegelungsstifts 29 in einen Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen (d. h. den ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und Führungsöffnung 26). Dies ermöglicht der Winkelposition des Flügelrotors 9, an der Zwischenphase-Winkelposition (siehe 4) zwischen der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und der maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch die Hilfe des Führungsmechanismus, der den Führungsstift 29 und die Führungsöffnung 26 aufweist, relativ vom Zahnrad 1 gehalten oder verriegelt zu werden.
Wenn der Motor manuell gestoppt wird, wird der Zündschalter auch zur AUS-Position gedreht. Wie oben beschrieben, werden die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 in ihren Eingriffszuständen beibehalten, in denen die Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 mit der Bodenfläche 24a der ersten Verriegelungsöffnung 24 in Eingriff steht, die Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 mit der zweiten Bodenfläche 25b der zweiten Verriegelungsöffnung 25 in Eingriff steht, und die Spitze 29a des Führungsstifts 29 mit der zweiten Bodenfläche 26b des Führungsstifts 26 in Eingriff steht.
Es wird außerdem angenommen, dass der Motor in einem vorgegebenen Motorbetriebsbereich kontinuierlich betrieben wird, dann wird die elektromagnetische Spule des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 und gleichzeitig die elektromagnetische Spule des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 mit einem mittleren Betrag bzw. Mittelwert eines Steuerstroms mit Strom versorgt, und folglich steht die Phasen-Vorrückleitung 19 weder mit der Abgabeleitung 40a noch mit der Auslassleitung 46 in Verbindung und auch die Phasen-Verzögerungsleitung 18 steht weder mit der Abgabeleitung 40a noch mit der Auslassleitung 46 in Verbindung. Andererseits wird die Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a und der Entriegelungsleitung 20 errichtet. Somit werden der Hydraulikdruck des Arbeitsfluids in jeder der Phasen-Verzögerungskammern 11 und der Hydraulikdruck des Arbeitsfluids in jeder der Phasen-Vorrückkammern 12 konstant gehalten. Durch die Hydraulikdruckzuführung von der Abgabeleitung 40a zur Entriegelungsleitung 20 werden auch die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 vom Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen (d. h., den ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und die Führungsöffnung 26) abgehalten und daher wird der nicht gesperrte Zustand aufrecht erhalten.
Dadurch wird die Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 an einer gewünschten Winkelposition in Abhängigkeit des vorgegebenen Betrags des Steuerstroms, der am ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventil 41 angelegt ist, und des EIN/AUS-Zustands des zweiten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 42 gehalten, und somit wird die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zum Zahnrad 1 (d. h. Gehäuse 7) an einer gewünschten relativen Drehphase gehalten. Folglich können ein Ansaugventil-Öffnungszeitpunkt (IVO) und ein Ansaugventil-Schließzeitpunkt (IVC) an jeweiligen gewünschten Zeitpunkten gehalten werden.
Durch eine Stromversorgung des Magneten des ersten elektromagnetischen Richtungssteuerventils 41 mit einem gewünschten Betrag eines Steuerstroms oder einer Unterbrechung der Stromversorgung des Magneten des Steuerventils 41 und durch eine Stromversorgung oder keine Stromversorgung des Magneten des zweiten Richtungssteuerventils 42 durch eine Steuerung 35, die von der neuesten aktuellen Information über einen Motorbetriebszustand abhängt, können so sowohl der oben erwähnte Phasenänderungsmechanismus 3 als auch der Verriegelungsmechanismus 4 optimal gesteuert werden, so dass die Winkelphase der Nockenwelle 2 relativ zum Zahnrad 1 (d. h. Gehäuse 7) auf eine gewünschte relative Drehphase (eine optimale relative Drehphase) eingestellt oder gesteuert werden kann, und somit die Steuerungsgenauigkeit der Ventileinstellung sicherer erhöhen kann.
[Automatischer Motorstopp]
Wenn der Motor automatisch durch ein Leerlauf-Stopp-System gestoppt wird, wird das erste elektromagnetische Richtungssteuerventil 41 in ähnlicher Weise zu dem oben erörterten manuellen Motorstoppbetrieb während des Leerlaufs, bevor der Motor automatisch stoppt, mit Strom versorgt, während das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 stromlos ist. Als Ergebnis davon wird die Fluidverbindung zwischen der Phasen-Verzögerungsleitung 18 und der Abgabeleitung 40a errichtet, während die Fluidverbindung zwischen der Phasen-Vorrückleitung 19 und der Auslassleitung 46 errichtet wird. Gleichzeitig wird die Fluidverbindung zwischen der Entriegelungsleitung 20 und der Auslassleitung 46 errichtet. Dadurch werden die ersten, zweiten und dritten Verriegelungsstifte 27 bis 29 an ihren zurückgezogenen Positionen beim Hydraulikdruck gehalten. Das Arbeitsfluid wird über die Abgabeleitung 40a zur Phasen-Verzögerungskammer 11 zugeführt und somit wird der Hydraulikdruck in der Phasen-Verzögerungskammer 11 groß, während das Arbeitsfluid in der Phasen-Vorrückkammer 12 durch die Auslassleitung 16 ausgelassen wird und somit der Hydraulikdruck in der Phasen-Vorrückkammer 12 gering wird. Daher wird der Flügelrotor 9 in der maximale Phasen-Verzögerungs-Winkelposition, wie in 3 dargestellt, angeordnet.
Es gibt hier keine Zuführung eines Arbeitsfluids von der Ölpumpe 40 zu jeder der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34, und somit werden die ersten, zweiten und dritten Verriegelungsstifte 27 bis 29 in ihre ausweitenden bzw. ausgedehnten Richtungen durch die Vorspannkräfte der ersten, zweiten und dritten Federn 36 bis 38 gedrückt. Wie in 6 ersichtlich, werden der zweite Verriegelungsstift 28 und Führungsstift 29 folglich vom Ausgriff mit den jeweiligen Öffnungen 25 bis 26 abgehalten, aber in Anlage mit der Innenfläche 1c des Zahnrades 1 unter Belastung (durch die Vorspannkräfte der zweiten und dritten Federn 37 bis 38) gehalten. Andererseits wird der erste Verriegelungsstift 27 in Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 durch die Vorspannkraft der ersten Feder 36 gehalten.
Dadurch kann der Flügelrotor 9 an der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelphase (siehe 3) stabil und sicher gehalten oder verriegelt werden. Wenn ein automatischer Neustart des Motors erfolgt, d. h. zu Beginn des Anlassens, kann dadurch der Motor zum Ansaugventilzeitpunkt gemäß der maximalen verzögerten Phase neu gestartet werden. Dies unterstützt ein geeignetes reduziertes effektives Verdichtungs- bzw. Druckverhältnis, wodurch Lärm und Vibrationen des Motors adäquat unterdrückt werden, während eine gute Startfähigkeit gewährleistet ist.
Nachdem der Motor automatisch neu gestartet wurde, in der selben Weise wie oben erörtert, wird im Übrigen das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 mit Strom versorgt, und somit wird die Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a und der Entriegelungsleitung 20 errichtet. Somit tritt eine Bewegung der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 gegen die Federkraft der ersten Feder 36 ein. Daher kann eine freie Drehung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in die normale Drehrichtung oder in die umgekehrte Drehrichtung ermöglicht werden.
Wie oben erörtert, wird in der Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform das zweite elektromagnetische Richtungssteuerventil 42 mit Strom versorgt (aktiviert), das auf ein EIN-Signal (Aktivierungssignal) anspricht, und somit wird eine Fluidverbindung zwischen der Abgabeleitung 40a und der Entriegelungsleitung 20 errichtet. Der Arbeitsfluiddruck, der von der Abgabeleitung 40a der Ölpumpe 40 zur Entriegelungsleitung 20 zugeführt wird und den selben Druck aufweist, wird über den Fluidleitungsbereich 20a der Entriegelungsleitung 20 und die ersten und zweiten Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c zu den jeweiligen nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 zum selben Zeitpunkt zugeführt. Dies ermöglicht somit einer Rückzugsbewegung der Spitze 27a des ersten Verriegelungsstifts 27 aus dem Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24, einer Rückzugsbewegung der Spitze 28a des zweiten Verriegelungsstifts 28 aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25, und einer Rückzugsbewegung der Spitze 29a des Führungsstifts 29 aus dem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 ein gleichzeitiges Eintreten.
D. h., die Strömungs- bzw. Fließleitungsbereiche der ersten und zweiten Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c sind in der dargestellten Ausführungsform eingerichtet, um einander identisch zu sein. Ebenso sind die Fließleitungsbereiche der ersten, zweiten und dritten nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 eingerichtet, um zueinander identisch zu sein. Somit ermöglicht dies dem Hydraulikdruck, der von der Entriegelungsleitung 20 über erste und zweite Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c zugeführt wird, die druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 zu entriegeln, und weisen den selben Druck auf, um auf jeweilige gestufte druckaufnehmende Flächen 27c, 28c und 29c der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und des Führungsstifts 29 zum selben Zeitpunkt zu wirken. Dies ermöglicht einer Rückzugbewegung des ersten Verriegelungsstifts 27 aus dem Eingriff mit der ersten Verriegelungsöffnung 24, einer Rückzugbewegung des zweiten Verriegelungsstifts 28 aus dem Eingriff mit der zweiten Verriegelungsöffnung 25 und einer Rückzugsbewegung des Führungsstifts 29 aus dem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 ein gleichzeitiges Eintreten. Dadurch ist es möglich, ein Risiko effektiver zu vermeiden, dass ein Führungsstift auf der Kante einer Führungsaussparung (einer Führungsöffnung) infolge einer Verzögerung bei der Rückzugsbewegung des Führungsstifts aus dem Eingriff mit der Führungsöffnung (der Führungsaussparung) während einer nicht gesperrten Periode eines Verriegelungsmechanismus sich verhaken oder in Eingriff kommen kann. Dies ergibt eine gewünschte Ventileinstellung mit einem hohen Steuerungsansprechverhalten bzw. Steuerungsantwortverhalten.
Die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 werden in der Ventilsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform auch im Rotor 15 des Flügelrotors 9 über jeweilige Stiftöffnungen 31a bis 31c ohne einen Einbau in die Flügel 16a bis 16d des Flügelrotors 9 eingebaut. Somit ist es möglich, eine Umfangsdicke von jedem der Flügel 16a bis 16d adäquat zu reduzieren, wodurch ein relativer Drehwinkel des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7 adäquat vergrößert wird.
Um bisher Verriegelungsstifte zurückzuhalten oder zu halten, musste der Rotordurchmesser eines Flügelrotors (ein Flügelelement) an sich erweitert werden. Im Gegensatz dazu weist der Rotor 15 des Flügelrotors 9 in der Vorrichtung der Ausführungsform teilweise erweiterte, umfangsmäßig beabstandete große Durchmesserbereiche 15e bis 15f auf, ohne dass der Gesamtumfang des Rotors 15 erweitert wird, und die ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und der Führungsstift 29 sind in den teilweise erweiterten großen Durchmesserbereichen 15e bis 15f des Rotors 15 installiert. Aufgrund der mit unterschiedlichem Durchmesser verformten äußeren Umfangsfläche des Rotors 15 wird die gesamte Volumenkapazität der Hydraulikkammern 11a und 12a, die in dem Bereich angeordnet sind, der dem kleinen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d) des Rotors entspricht, größer als die gesamte Volumenkapazität der Hydraulikkammern 11b und 12b festgelegt, die im Bereich angeordnet sind, der dem großen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f) entspricht.
Somit wird der druckaufnehmende Flächenbereich von jeder der Seitenflächen 16e bis 16h der Flügel 16a bis 16d, die den Hydraulikkammern 11a und 12a zugewandt sind, die in dem Bereich angeordnet sind, der dem kleinen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten kleinen Durchmesserbereiche 15c bis 15d) entspricht, festgelegt, um adäquat größer als der von jeder der Seitenflächen der Flügel 16a bis 16d zu sein, die den Hydraulikkammern 11b und 12b zugewandt sind, die im Bereich angeordnet sind, der dem großen Durchmesserbereich (jedem der ersten und zweiten großen Durchmesserbereiche 15e bis 15f) entspricht. Während der Ventileinstellung kann daher eine relative Drehzahl des Flügelrotors 9 zum Gehäuse 7 erhöht werden, wodurch ein Umwandlungs-Ansprechverhalten der relativen Drehphase der Nockenwelle 2 zum Gehäuse 7 (der Kurbelwelle) adäquat erhöht und ein Ansprechverhalten einer Ansaugventileinstellung befriedigend verbessert wird.
Außerdem sind zwei kleine Durchmesserbereiche 15c bis 15d an Winkelpositionen angeordnet, die umfangsmäßig voneinander beabstandet sind und diametral einander gegenüberliegen (konkret um ungefähr 180°), während zwei große Durchmesserbereiche 15e bis 15f an Winkelpositionen angeordnet sind, die umfangsmäßig voneinander beabstandet sind und einander diametral gegenüberliegen (konkret um 180°). Insgesamt kann das Gewicht des Flügelrotors 9 umfangsmäßig ausgewogen werden und einheitlich sein, wodurch eine Drehunwucht bzw. Drehungleichgewicht des Flügelrotors 9 vermieden wird. Dies gewährleistet eine reibungslose Drehbewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Gehäuse 7.
Wenn in der Ausführungsform zusätzlich der Motor automatisch gestoppt wird, kann der Flügelrotor 9 an der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition eher mechanisch mittels des Verriegelungsmechanismus 4 als hydraulisch verriegelt oder gehalten werden. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer separaten Hydraulikdruckquelle zum Halten des Flügelrotors an der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition. Dies trägt zu einer vereinfachten VTC-Vorrichtung und reduzierten Systemkosten bei.
Außerdem ist es möglich, die Haltefähigkeit der Winkelposition des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 an der Zwischenphase-Winkelposition mittels des Verriegelungsmechanismus 4 zu erhöhen, wenn der Motor manuell gestoppt wird. Aufgrund der vergleichsweise kurzen, sich umfangsmäßig erstreckenden, zweistufigen ausgesparten Nut der zweiten Verriegelungsöffnung 25 mit den beiden Bodenflächen 25a bis 25b, die als Einwegkupplung oder Sperre dienen und der vergleichsweise langen, sich umfangsmäßig erstreckenden, zweistufigen ausgesparten Nut der Führungsöffnung 26 mit den beiden Bodenflächen 26a bis 26b, die als Einwegkupplung oder Sperre dient, können zusätzlich der zweite Verriegelungsstift 28 und der Führungsstift 29 zwangsläufig nur in Richtung der Phasen-Vorrückseite der Bodenfläche 25b und der Phasen-Vorrückseite der Bodenfläche 26b jeweils aufgrund der Sperrwirkung geführt werden. Dies gewährleistet eine sichere und bestimmte Führungsaktion für eine Bewegung von jedem Stift des zweiten Verriegelungsstifts 28 und Führungsstifts 29 in einen Eingriff. Mit Hilfe der vergleichsweise langen, sich umfangsmäßig erstreckenden, zweistufigen ausgesparten Nut der Führungsöffnung 26 mit den beiden Bodenflächen 26a bis 26b ist es insbesondere möglich, den zweiten Führungsstift 28 in einen Eingriff mit der Phasen-Vorrückseite der Bodenfläche 25b der zweiten Verriegelungsöffnung 25 reibungslos zu führen, wodurch eine reibungslose Führung des Flügelrotors 9 zur Zwischenphase-Winkelposition gewährleistet wird.
Auch wenn der Flügelrotor 9 an einer Winkelposition nahe der maximalen Phasen-Verzögerungsposition positioniert wurde, ist es möglich, den Flügelrotor 9 zur Zwischenphase-Winkelposition aufgrund einer langen vierstufigen Sperraktion sicher und bestimmt zu führen, die durch die kurze, sich umfangsmäßig erstreckende, zweistufige ausgesparte Nut der zweiten Verriegelungsöffnung 25 mit den beiden Bodenflächen 25a bis 25b und der langen, sich umfangsmäßig erstreckenden, zweistufigen ausgesparten Nut der Führungsöffnung 26 mit den beiden Bodenflächen 26a bis 26b erzeugt wird.
Der Hydraulikdruck in jeder der Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12 wird nicht als Hydraulikdruck verwendet, der auf jede der ersten, zweiten und dritten nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 wirkt. Im Vergleich mit einem System, das den Hydraulikdruck in jeder der Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12 ebenfalls als Hydraulikdruck verwendet, der auf jede der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern wirkt, kann ein Ansprechverhalten des Hydrauliksystems der Ausführungsform auf die Hydraulikdruckzuführung zu jeder der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 stark verbessert werden. Somit ist es möglich, ein Ansprechverhalten von jedem der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 und dem Führungsstift 29 auf die Rückwärtsbewegung zum Entsperren bzw. Entriegeln (zum Ausgriff) zu verbessern. Das Hydrauliksystem der Ausführungsform, in dem der Hydraulikdruck zu jeder der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34 ohne Verwendung des Hydraulikdrucks in jeder der Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12 eliminiert auch die Notwendigkeit für eine flüssigkeitsdichte Dichtungsvorrichtung zwischen jeder der Phasen-Verzögerungskammer 11 und Phasen-Vorrückkammer 12 und jeder der nicht gesperrten druckaufnehmenden Kammern 32 bis 34.
Zusätzlich zum Obigen weist der Verriegelungsmechanismus 4 in der dargestellten Ausführungsform zwei separate Verriegelungsvorrichtungen auf, d. h. (i) den ersten Verriegelungsstift 27 und die erste Verriegelungsöffnung 24 (die erste ausgesparte Nut) mit der Bodenfläche 24a und (ii) den zweiten Verriegelungsstift 28 und die zweite Verriegelungsöffnung 25 (die kurze, sich umfangsmäßig erstreckende, zweistufige ausgesparte Nut) mit den ersten und zweiten Bodenflächen 25a bis 25b, wobei der Führungsmechanismus 5 den Führungsstift 29 und die Führungsöffnung 26 (die lange, sich umfangsmäßig erstreckende, zweistufige ausgesparte Nut) mit den ersten und zweiten Bodenflächen 26a bis 26b aufweist. Daher ist es möglich, die Wanddicke des Zahnrades 1 zu reduzieren, indem jede der ersten und zweiten Verriegelungsöffnungen 24 bis 25 und die Führungsöffnung 26 ausgebildet sind. Detaillierter, es wird z. B. angenommen, dass der Verriegelungsmechanismus durch einen einzelnen Verriegelungsstift und eine einzelne Verriegelungs-Führungsnut (eine einzelne mehrstufige ausgesparte Nut) konstruiert wird. In diesem Fall müssen drei Bodenflächen im Zahnrad derart ausgebildet werden, um sich kontinuierlich stufenweise von der Phasen-Verzögerungsseite zur Phasen-Vorrückseite zu verringern oder zu vertiefen. Um die dreistufige gestufte Nut vorzusehen, ist es daher selbstverständlich, dass die Wanddicke des Zahnrades ebenfalls vergrößert werden muss. Im Gegensatz dazu verwendet die Ausführungsform 3 separate Verriegelungs- und Führungsvorrichtungen 27, 24a; 28, 25a bis 25b; 29, 26a bis 26b als Verriegelungs- und Führungsmechanismus, und daher ist es möglich, die Dicke des Zahnrades 1 zu reduzieren, wodurch die axiale Länge der VTC-Vorrichtung gekürzt und folglich die Flexibilität eines Layouts bzw. einer Anordnung des VTC-Systems auf dem Motorkörper erhöht wird.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Fließleitungsbereiche der ersten und zweiten Öl-Verzweigungsleitungsöffnungen 20b bis 20c eingerichtet, um einander identisch zu sein. Als eine modifizierte Fluid-Fließleitungskonfiguration kann der Fließleitungsbereich der zweiten Öl-Verzweigungsleitungsöffnung 20c konfiguriert oder dimensioniert werden, um größer als der der ersten Öl-Verzweigungsleitungsöffnung 20b zu sein, so dass die Rückzugsgeschwindigkeit des Führungsstifts 29 aus dem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 früher erfolgt als die von jedem der ersten und zweiten Verriegelungsstifte 27 bis 28 aus dem Eingriff mit den jeweiligen Verriegelungsöffnungen 24 bis 25.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-209181 (eingereicht am 24. September 2012) wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 11 Bezug genommen.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
In einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die zwei Verriegelungsstifte, die in einem Flügelrotor 9 angeordnet sind, und zwei Verriegelungsöffnungen 24, 25 verwendet, die in einem Zahnrad 1 angeordnet sind, um somit eine Bewegung der Verriegelungsstifte 27, 28 in und aus einem Eingriff mit den jeweiligen Öffnungen zu ermöglichen, ist ein Führungsmechanismus 5 zum Führen einer Bewegung des Flügelrotors 9 relativ zum Zahnrad 1 in Richtung einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition vorgesehen. Der Führungsmechanismus 5 umfasst einen Führungsstift 29 und eine Führungsöffnung 26, die eingerichtet sind, um eine Bewegung des Führungsstifts 29 in und aus einem Eingriff mit der Führungsöffnung 26 zu ermöglichen. ein Hydraulikdruck, der zu Rückzugsbewegungen der Verriegelungsstifte 27, 28 aus dem Eingriff verwendet wird, wird durch eine erste Verzweigungsleitung 20b zugeführt, die von einer Entriegelungsleitung 20 abzweigt, die eingerichtet ist, um mit einer Pumpenabgabeleitung 40a in Verbindung zu stehen. ein Hydraulikdruck, der zur Rückzugsbewegung des Führungsstifts 29 aus dem Eingriff verwendet wird, wird durch eine zweite Verzweigungsleitung 20c zugeführt, die von derselben Entriegelungsleitung 20 abzweigt.
Bezugszeichenliste

1: Steuerzahnrad bzw. Steuerritzel
1a: gezahnter Bereich
1b: Innengewindebohrung
1c: Innenfläche
1d: Abstützbohrung
2: Nockenwelle
2a: axiales Ende
2b: Innengewindebohrung
3: Phasenänderungsmechanismus
4: Arretier- bzw. Sperr- bzw. Verriegelungsmechanismus
5: Führungsmechanismus
6: Hydraulikschaltung bzw. Hydraulikkreis
7: Gehäuse
8: Nockenbolzen
9: Flügelrotor
10: Gehäusekörper
10a: erster Schuh
10a–d: vier Schuhe bzw. Backen
10e: Durchgangsbohrungen
11: Phasen-Verzögerungs-Arbeitsfluid- bzw. Arbeitsflüssigkeitskammer
12: Phasen-Vorrück-Arbeitsfluid- bzw. Arbeitsflüssigkeitskammer
11a, 12a: Hydraulikkammer
11b, 12b: Hydraulikkammer
11c, 12c: Verbindungsöffnung
13: vordere Platte
13a: mittlere Durchgangsbohrung
13b: axiale Durchgangsbohrung
14: vier Bolzen
15: Rotor
15a: mittlere Bolzeneinsetzöffnung
15b: Lagerungsfläche bzw. Anlagefläche
15c, d: kleiner Durchmesserbereich
15e: erster großer Durchmesserbereich
15f: zweiter großer Durchmesserbereich
16a–d: Flügelräder
16e–h: Seitenfläche
17a, b: Öldichtungselemente bzw. Dichtleiste
18: Phasen-Verzögerungsleitung
18a: axialer Leitungsbereich
19: Phasen-Vorrückleitung
19a: Leitungsbereich
20: Entriegelungsleitung
20a: Fluidleitungsbereich
20b–c: Öl-Verzweigungsleitungsöffnung
24: erste Verriegelungs- bzw. Sperröffnung
24a: Bodenfläche
24b: Innenfläche
25: zweite Verriegelungs- bzw. Sperröffnung
25a: erste Bodenfläche
25b: zweite Bodenfläche
25c: Innenfläche
26: Führungsöffnung
26b: zweite Bodenfläche
27: erster Verriegelungs- bzw. Sperrstift
27a: Spitze
28: zweiter Verriegelungs- bzw. Sperrstift
28a: Spitze
29: Führungsstift
27a, 28a, 29a: kleine Durchmesserspitze
27b, 28b, 29b: hohlzylindrischer Basalbereich mit großer Durchmesser
27c, 28c, 29c: gestufte Druckaufnehmende Fläche
31a: erste Verriegelungs-Stiftöffnung
31b: zweite Verriegelungs-Stiftöffnung
31c: dritte Führungs-Stiftöffnung
32: erste druckaufnehmende Kammer
33: zweite druckaufnehmende Kammer
34: dritte druckaufnehmende Kammer
35: elektronische Steuerung bzw. elektronischer Regler
36: erste Feder
37: zweite Feder
38: dritte Feder
39: Entlüftung
40: Ölpumpe
40a: Abgabeleitung
41, 42: erstes und zweites elektromagnetisches Wege- bzw. Richtungssteuerventil
43: Ölwanne
46: Auflassleitung
50: Positionierstift
51: Positioniernut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008011916 A1 [0004, 0004, 0005]
JP 2012-209181 [0139]

Claims

Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, umfassend: – ein Gehäuse (7), das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, und eingerichtet ist, um darin eine Arbeitsfluidkammer durch Teilen eines Innenraums durch Schuhe (10a–10d) zu bilden, die radial nach innen von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (7) hervorstehen; – einen Flügelrotor (9), der einen Rotor (15), der mit einer Nockenwelle (2) fest verbunden ist, und sich radial erstreckende Flügel (16a–16d) aufweist, die auf einem Außenumfang des Rotors (15) zum Teilen der Arbeitsfluidkammer des Gehäuses (7) durch die Schuhe (10a–10d) und i die Flügel (16a–16d), um Phasen-Vorrück-Hydraulikkammern (12, 12, 12, 12) und Phasen-Verzögerungs-Hydraulikkammern (11, 11, 11, 11) zu bilden; – einen Verriegelungsmechanismus (4) umfassend: – ein erstes Verriegelungselement (27) und ein zweites Verriegelungselement (28), die beide entweder im Flügelrotor (9) oder dem Gehäuse (7) angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen; und – einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25), die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Flügelrotor (9) oder dem Gehäuse (7) angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich (24) eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements (27) in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich (25) eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements (28) in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25) zu ermöglichen; – wobei der Verriegelungsmechanismus (4) eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des ersten Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausneh-mungsbereichen (24, 25) durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen; – einen Führungsmechanismus (5), umfassend: – ein Führungselement (29), das entweder im Flügelrotor (9) oder im Gehäuse (7) angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen, wobei das Führungselement (29) eingerichtet ist, um sich durch einen Hydraulikdruck, der dem Führungselement (29) zugeführt wird, zurückzuziehen; und – einen Führungs-Ausnehmungsbereich (26), der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Flügelrotor (9) oder dem Gehäuse (7) angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich (26) eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des Flügelrotors (9) bezüglich des Gehäuses (7) zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements (29) in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) zu führen, – wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) zum Ausgriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) verwendet wird, durch eine erste Verzweigungsleitung (20d) zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von einer Entriegelungsleitung (20) abzuzweigen, die eingerichtet ist, um mit einer Abgabeleitung (40a) einer Ölpumpe (40) in Verbindung zu stehen, und – wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung des Führungselements (29) außer Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) verwendet wird, durch eine zweite Verzweigungsleitung (20c) zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von der Entriegelungsleitung (20) abzuzweigen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: – ein Boden des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) als eine gestufte Nut (26a, 26b) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um sich in Richtung der vorgeschriebenen Verriegelungsposition zu vertiefen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei: – Der Boden des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) als gestufte Nut (26a, 26b) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um sich in eine Phasen-Vorrückrichtung des Phasenwinkels des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) zu vertiefen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: – ein Boden von zumindest einem Bereich der ersten oder zweiten Riegel Ausnehmungsbereiche (24, 25) als eine gestufte Nut (25a, 26b) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um sich in Richtung der vorgeschriebenen Verriegelungsposition zu vertiefen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei: – Die gestufte Nut (25a, 25b) der eine Bereich der ersten und zweiten ausgesparten Verriegelungsbereiche (24, 25) eingerichtet ist, um sich in eine Phasen-Vorrückrichtung des Phasenwinkels des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) zu vertiefen, während eine Bewegung des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) innerhalb eines vorgegebenen Phasenwinkelbereichs von der vorgeschriebenen Verriegelungsposition zu einer bestimmten Winkelposition zu ermöglichen, die von der vorgeschriebenen Verriegelungsposition phasenverzögert ist.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei: – eine Tiefe der gestuften Nut (25a, 25b) von einem der ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereiche (24, 25) und eine Tiefe der gestuften Nut (26a, 26b) des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) dimensioniert sind, um einander im Wesentlichen identisch zu sein.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: – die Entriegelungsleitung (20) als eine separate Hydraulikleitung eingerichtet ist, zu der ein Hydraulikdruck von der Abgabeleitung (40a) der Ölpumpe (40), unabhängig von sowohl einer Phasen-Vorrückleitung (19) für die Phasen-Vorrück-Hydraulikkammern (12, 12, 12, 12) und einer Phasen-Verzögerungsleitung (18) für die Phasen-Verzögerungs-Hydraulikkammern (11, 11, 11, 11), ohne Verbindung mit den Phasen-Vorrück-Hydraulikkammern und den Phasen-Verzögerungs-Hydraulikkammern zugeführt wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner aufweist: – ein elektromagnetisches Richtungssteuerventil (42), das eingerichtet ist, um zwischen der Fluidverbindung der Entriegelungsleitung (20) mit der Abgabeleitung (40a) und der Fluidverbindung der Entriegelungsleitung (20) mit einer Auslassleitung (46) zu schalten.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: – die Entriegelungsleitung (20) mit zwei genuteten bzw. profilierten Leitungen (32, 33) ausgebildet ist, die in einer axialen Endfläche des Flügelrotors (9) ausgebildet sind, um die jeweiligen Verriegelungselemente (27, 28) abzuzweigen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei – die Entriegelungsleitung (20) mit den zwei genuteten bzw. profilierten Leitungen (32, 33) in einer axialen Endfläche des Rotors (15) des Flügelrotors (9) ausgebildet sind.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: – Die ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und das Führungselement (29) im Rotor (15) aufgenommen sind, um somit in eine Drehachsenrichtung des Rotors (15) beweglich zu sein.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: – Die ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und das Führungselement (29) eingerichtet sind, um sich durch eine Hydraulikdruckzufuhr zu jedem der ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereiche (24, 25) und dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) rückwärts zu bewegen und zurückzuziehen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei: – die ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und das Führungselement (29) auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors (15) angeordnet sind, so dass das Führungselement (29) den ersten und zweiten Verriegelungselementen (27, 28) diametral gegenüber angeordnet ist.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: – die ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und das Führungselement (29) jeweilige gestufte druckaufnehmende Flächen (27c, 28c, 29c) aufweisen, die auf ihren äußeren Umfängen konturiert sind; – die druckaufnehmenden Flächenbereiche der gestuften Druckaufnehmenden Flächen (27c, 28c, 29c) der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und des Führungselement (29) dimensioniert sind, um einander identisch zu sein, und – die druckaufnehmenden Flächenbereiche der Endflächen der Spitzen (27a, 28a, 29a) der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) und das Führungselement (29) dimensioniert sind, um einander identisch zu sein.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei: – ein Boden des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) als eine gestufte Nut (26a, 26b) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um sich in Richtung der vorgeschriebenen Verriegelungsposition zu vertiefen; und – einen Boden des zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichs (25) als eine gestufte Nut (25a, 25b) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um sich in Richtung der vorgeschriebenen Verriegelungsposition zu vertiefen.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei: – das erste Verriegelungselement (27) mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) in Eingriff gebracht wird, nach dem das Führungselement (29) in eine Anlage an den Bodenflächen (26a, 26b) der gestuften Nut des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) in einer stufenweisen Art geglitten ist, während es sich in Richtung der vorgeschriebenen Verriegelungsposition in einer Phasen-Vorrückrichtung des Phasenwinkels des Flügelrotors (9) relativ zum Gehäuse (7) gemäß der relativen Drehung des Flügelrotors (9) bezüglich des Gehäuses (7) von der maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition zu einer vorgegebenen Phasen-Vorrück-Winkelposition bewegt, und danach das zweite Verriegelungselement (28) in eine Anlage an den Bodenflächen (25a, 25b) der gestuften Nut des zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichs (25) in einer stufenweisen Art gemäß der relativen Drehung des Flügelrotors (9) bezüglich des Gehäuses (7) geglitten ist.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei: – ein Außendurchmesser des Führungselements (29) als eine gestufte Form konturiert ist; – das Führungselement (29) eine kleine Durchmesserspitze (29a), einen hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser (29b), der kontinuierlich mit einem hinteren Ende der kleinen Durchmesserspitze (29a) einstückig ausgebildet ist, und eine gestufte druckaufnehmende Fläche (29c) aufweist, die zwischen der kleinen Durchmesserspitze (29a) und dem hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser (29b) gebildet wird; und – eine Endfläche der kleinen Durchmesserspitze (29a) als eine ebene Fläche ausgebildet ist, die in eine Anlage an einem Boden (26a, 26b) des Führungs-Ausnehmungsbereichs (26) gebracht wird.
Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei: – das Führungselement permanent in einer Bewegungsrichtung des Führungselements (29) zum Eingriff bzw. Anlage an dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) durch eine Federkraft eines Vorspannelements (38) vorgespannt wird, das zwischen einer Bodenfläche einer axialen Bohrung, die im hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser (29b) ausgebildet ist, um somit axial von einem hinteren Ende des hohlzylindrischen Basalbereich mit großem Durchmesser (29b) gebohrt ist, und einer inneren Wandfläche des Gehäuses (7) unter Vorspannung angeordnet ist.
Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, umfassend: – ein Antriebsdrehelement (1), das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird; – ein angetriebenes Drehelement (9), das eingerichtet ist, um sich relativ in einer Phasen-Vorrückrichtung oder in einer Phasen-Verzögerungsrichtung bezüglich des Antriebsdrehelements (1) durch Zuführen oder Auslassen bzw. Ableiten eines Arbeitsfluids zu drehen; – einen Verriegelungsmechanismus (4) umfassend: – eine erstes Verriegelungselement (27) und ein zweites Verriegelungselement (28), die beide entweder im Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen; und – einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25), die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich (24) eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements (27) in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich (25) eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements (28) in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25) zu ermöglichen; – wobei der Verriegelungsmechanismus (4) eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des angetriebenen Drehelement (9) relativ zum Antriebsdrehelement (1) an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen; – einen Führungsmechanismus (5), umfassend: – ein Führungselement (29), das entweder im Antriebsdrehelement (1) oder im angetriebenen Drehelement (9) angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen, wobei das Führungselement (29) eingerichtet ist, um sich durch einen Hydraulikdruck, der dem Führungselement (29) zugeführt wird, zurückzuziehen; und – einen Führungs-Ausnehmungsbereich (26), der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich (26) eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des angetriebenen Drehelements (9) bezüglich des Antriebsdrehelements (1) zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements (29) in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) zu führen, – wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) zum Ausgriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) verwendet wird, durch eine erste Verzweigungsleitung (20d) zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von einer Entriegelungsleitung (20) abzuzweigen, die eingerichtet ist, um mit einer Abgabeleitung (40a) einer Ölpumpe (40) in Verbindung zu stehen, und – wobei der Hydraulikdruck, der zur verzögerten Bewegung des Führungselements (29) außer Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) verwendet wird, durch eine zweite Verzweigungsleitung (20c) zugeführt wird, die eingerichtet ist, um von der Entriegelungsleitung (20) abzuzweigen.
Ventilsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, umfassend: – ein Antriebsdrehelement (1), das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird; – ein angetriebenes Drehelement (9), das eingerichtet ist, um sich relativ in einer Phasen-Vorrückrichtung oder in einer Phasen-Verzögerungsrichtung bezüglich des Antriebsdrehelements (1) durch Zuführen oder Auslassen bzw. Ableiten eines Arbeitsfluids zu drehen; – einen Verriegelungsmechanismus (4) umfassend: – eine erstes Verriegelungselement (27) und ein zweites Verriegelungselement (28), die beide entweder im Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet sind, um somit vorzurücken und sich zurückzuziehen; und – einen ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) und einen zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25), die beide in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet sind, wobei der erste Riegel-Ausnehmungsbereich (24) eingerichtet ist, um eine Bewegung des ersten Verriegelungselements (27) in und aus einem Eingriff mit dem ersten Riegel-Ausnehmungsbereich (24) zu ermöglichen, und der zweite Riegel-Ausnehmungsbereich (25) eingerichtet ist, um eine Bewegung des zweiten Verriegelungselements (28) in und außer Eingriff mit dem zweiten Riegel-Ausnehmungsbereich (25) zu ermöglichen; – wobei der Verriegelungsmechanismus (4) eingerichtet ist, um einen Phasenwinkel des angetriebenen Drehelement (9) relativ zum Antriebsdrehelement (1) an einer vorgeschriebenen Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Phasen-Verzögerungs-Winkelposition und einer maximalen Phasen-Vorrück-Winkelposition durch eine Bewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) in einen Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) zu verriegeln, und auch eingerichtet ist, um einen verriegelten Zustand der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) durch Bewegen der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) außer Eingriff mit den ersten und zweiten Riegel-Ausnehmungsbereichen (24, 25) durch einen Hydraulikdruck, der den ersten und zweiten Verriegelungselementen zugeführt wird, zu lösen; – einen Führungsmechanismus (5), umfassend: – ein Führungselement (29), das entweder im Antriebsdrehelement (1) oder im angetriebenen Drehelement (9) angeordnet ist, um vorzurücken oder sich zurückzuziehen; und – einen Führungs-Ausnehmungsbereich (26), der in dem jeweils anderen Teil, entweder dem Antriebsdrehelement (1) oder dem angetriebenen Drehelement (9) angeordnet ist, wobei der Führungs-Ausnehmungsbereich (26) eingerichtet ist, um eine relative Bewegung des angetriebenen Drehelements (9) bezüglich des Antriebsdrehelements (1) zur vorgeschriebenen Verriegelungsposition durch eine Vorrückbewegung des Führungselements (29) in einen Eingriff mit dem Führungs-Ausnehmungsbereich (26) zu führen, – wobei der Führungsmechanismus (5) eingerichtet ist, um dem Führungselement (29) zu ermöglichen, sich vom ausgesparten Führungsbereich (26) vor der Rückzugsbewegung der ersten und zweiten Verriegelungselemente (27, 28) außer Eingriff mit dem ersten und zweiten ausgesparten Verriegelungsbereichen (24, 25) zurückzuziehen.