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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb für einen Motor, und insbesondere auf einen Ventiltrieb für einen Motor, der eine Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung zum Verstellen der Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle aufweist.
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Im Allgemeinen ist ein Ventiltrieb zum Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen zu Zeitpunkten, die mit einer Drehung einer Kurbelwelle synchronisiert sind (d.h., zu Zeitpunkten, wenn jedes Ventil dieselbe Drehphase wie die Kurbelwelle aufweist), in einem Motor angeordnet. Bei dem mit einem solchen Ventiltrieb vorgesehenen Motor ist allerdings bekannt, dass die optimalen Öffnungs-/ Schließzeitpunkte der Einlassventile und der Auslassventile z.B. gemäß dem Betriebszustand des Motors, wie etwa der Motorgeschwindigkeit oder der Motorlast, geändert werden. Es ist deshalb ein Motor vorgeschlagen worden einschließlich eines Ventiltriebs, der mit einer Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung zum Verstellen der Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle vorgesehen ist, um die Öffnungs-/Schließzeitpunkte von Einlassventilen und Auslassventilen gemäß dem Betriebszustand des Motors zu ändern.
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Wie in
JP 2010-31855 A oder
JP 2013-7293 A offenbart ist, weist ein Ventiltrieb für einen Motor gemäß dem Stand der Technik eine Konfiguration auf, bei welcher ein angetriebenes Element, ein Führungselement, ein Zentrifugalgewicht und ein Vorbelastungselement an einer Nockenwelle individuell installiert sind. Das angetriebene Element kann nicht relativ zu der Nockenwelle axial versetzt sondern relativ zu der Nockenwelle verdreht werden. Das Führungselement ist an der Nockenwelle drehend vorgesehen, so dass das Führungselement relativ zu dem angetriebenen Element verdreht und axial versetzt sein kann. Das Zentrifugalgewicht ist zwischen dem angetriebenen Element und dem Führungselement angeordnet. Das Vorbelastungselement belastet das angetriebene Element und das Führungselement so vor, dass sie nahe zueinander gebracht werden. Das Zentrifugalgewicht bewegt sich gegen die Vorbelastungskraft des Vorbelastungselements radial auswärts aufgrund des durch Drehung des Motors verursachten Effekts einer Zentrifugalkraft. Somit wird das Führungselement relativ zu dem angetriebenen Element verdreht und axial versetzt, so dass die Drehphase der Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle geändert wird und die Öffnungs-/Schließzeitpunkte von Ventilen geändert werden.
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Die vorstehend erwähnte Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung kann nicht zufriedenstellend betrieben werden, wenn eine Änderung der auf das Zentrifugalgewicht wirkenden Zentrifugalkraft oder der zwischen dem angetriebenen Element und dem Zentrifugalgewicht und zwischen dem Führungselement und dem Zentrifugalgewicht erzeugten Reibungskraft während der Drehung von Nocken vorliegt. Damit die Motorgeschwindigkeit, mit welcher die Öffnungs-/Schließzeitpunkte der Ventile geändert werden sollen, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird, muss deshalb die Bearbeitungsgenauigkeit von jeder Bestandskomponente verbessert werden, während das Zentrifugalgewicht, das Vorbelastungselement usw. angepasst werden müssen, um die Motorgeschwindigkeit zu bestätigen und einzustellen, nachdem die Bestandskomponenten installiert worden sind.
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Allerdings muss in dem vorstehend erwähnten Ventiltrieb für einen Motor gemäß dem Stand der Technik jede Bestandskomponente der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung individuell als einzelner Körper an der Nockenwelle installiert werden, und die Motorgeschwindigkeit muss in dem Zustand bestätigt und eingestellt werden, in welchem die Bestandskomponenten installiert worden sind. Es ist deshalb notwendig, die Bestandskomponenten an der Nockenwelle häufig wiederholt zu montieren und zu demontieren, oder jede Bestandskomponente individuell als einzelnen Körper zu ersetzen. Dies erfordert allerdings umfangreiche Arbeiten.
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Wenn zusätzlich jede Bestandskomponente individuell als einzelner Körper ersetzt wird, kann eine Reibungskraft oder dergleichen zwischen einander berührenden Komponenten geändert werden, um eine Änderung der Leistung, wie etwa Motorgeschwindigkeit zum Ändern, Haltbarkeit, Reproduzierbarkeit usw. zu erzeugen. Somit besteht ein weiteres Problem, dass es schwierig ist, die Leistung zu gewährleisten.
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Aus der
DE 102 57 706 A1 ist ein Ventiltrieb mit einem elektrischen Antrieb für die Drehwinkellage einer Nockenwelle zur Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors bekannt. Die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung dieses Ventiltriebs hat einen Halter, der drehfest an einem axialen Ende einer Nockenwelle befestigbar ist, und ein angetriebenes Element in Form eines Zahnrads, das über ein Doppelexzentergetriebe relativ zu dem Halter verdrehbar ist.
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Die
JP S60-38 105 U beschreibt einen Ventiltrieb für einen Motor, der ein angetriebenes Element in Form eines Zahnrads und ein Führungselement in Form einer Nabe aufweist, die drehfest an einem axialen Endabschnitt einer Nockenwelle über eine einzelne Passfeder festgelegt ist. Die Passfeder sichert die Nabe gegen eine Verdrehung auf dem Endabschnitt der Nockenwelle. Die Nabe ist mittels eines Bolzens fest gegen einen Stufenabsatz der Nockenwelle in Axialrichtung festgelegt.
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Die
JP 2010-138 735 A offenbart einen weiteren Ventiltrieb für einen Motor mit Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung.
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Die
US 2010/0 025 138 A1 offenbart einen Ventiltrieb mit Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung für einen Motor, bei dem ein angetriebenes Element, das mit einer Nockenwelle verbunden ist und mit dieser dreht ein paar schraubenförmige Vorsprünge besitzt, die in ebenfalls schraubenförmige Nuten in einer Nabe eines als Antriebselement bezeichneten Zahnrads in Eingriff ist, um die Drehung des Zahnrads auf einer Spiralbahn zu führen.
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Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Ventiltrieb für einen Motor vorzusehen, das in der Lage ist, eine Motorgeschwindigkeit zum Ändern oder Ersetzen von Bestandskomponenten zu bestätigen und einzustellen, und die Leistung leicht zu gewährleisten.
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Die Erfindung ist auf einen Ventiltrieb für einen Motor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gerichtet.
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Wenn der Halter somit vorgesehen ist, kann der Halter an der Nockenwelle installiert werden, nachdem die Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Halter gehalten worden sind. Demgemäß kann ein Bestätigen oder ein Einstellen von Betätigungen jeder Bestandskomponente der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in einer Stufe durchgeführt werden, in welcher der Halter, der die Bestandskomponente hält, noch nicht an der Nockenwelle installiert worden ist. Eine solche Betätigung kann deshalb leicht und sicher ausgeführt werden. Falls zusätzlich ein Problem in einer Bestandskomponente als einzelner Körper in dieser Stufe festgestellt worden ist, kann die Komponente als einzelner Körper leicht und schnell ersetzt werden. Es kann verhindert werden, dass eine Änderung der Leistung, wie etwa eine Motorgeschwindigkeit zum Ändern, eine Haltbarkeit, eine Reproduzierbarkeit usw. aufgrund einer Änderung der Reibungskraft zwischen einander berührenden Komponenten auftritt. Somit kann die Leistung leicht gewährleistet werden.
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Ferner ist in dem Ventiltrieb für einen Motor gemäß der Erfindung ein Keilprofil in dem Halter vorgesehen, und das Führungselement ist in dem Halter so gehalten, dass sich das Führungselement axial entlang dem Keilprofil bewegen kann.
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Da das Keilprofil somit an dem Halter von der Nockenwelle verschieden ausgebildet ist, so dass sich das Führungselement axial entlang dem Keilprofil bewegen kann, kann ein anderes Material, das einen hohen Abriebwiderstand aufweist, als das Material der Nockenwelle für das Keilprofil verwendet werden. Somit kann die Haltbarkeit verbessert werden.
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In dem Ventiltrieb für einen Motor gemäß der Erfindung kann der Halter an einem axialen Ende der Nockenwelle so angebracht sein, dass der Halter nicht drehen kann.
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Mit dieser Konfiguration kann das Ventiltrieb oder die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung eine vorbestimmte Leistung sicher aufweisen.
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In dem Ventiltrieb für einen Motor gemäß der Erfindung kann ein Öldurchgang im Inneren der Nockenwelle vorgesehen sein, und ein Ölzufuhrweg zu den Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung kann in dem Halter so ausgebildet sein, dass er mit dem Öldurchgang kommuniziert.
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In dem Ventiltrieb für einen Motor gemäß der Erfindung kann der Ölzufuhrweg mit einer kleineren Durchgangsquerschnittsfläche ausgebildet sein, als die des Öldurchgangs, und an einer Position, an welcher Öl dem in dem Halter vorgesehenen Keilprofil zugeführt werden kann.
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Wenn der Ölzufuhrweg somit in dem Halter ausgebildet wird, so dass er mit dem Öldurchgang in der Nockenwelle kommuniziert, kann an die Nockenwelle zugeführtes Motoröl erforderlichen Orten in der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung zuverlässig zugeführt werden, um die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung zu schmieren. Die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung kann deshalb zuverlässig betrieben werden, und der Abriebwiderstand der Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung kann verbessert werden.
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Gemäß der Erfindung können verschiedene Effekte erhalten werden, wie etwa ein Effekt, dass eine Motorgeschwindigkeit zum Ändern, mit welcher die Zeitpunkte zum Öffnen/Schließen von Ventilen geändert werden sollen, leicht bestätigt und eingestellt wird, oder Bestandskomponenten leicht ersetzt werden können, und ein Effekt, dass die Leistung leicht gewährleistet werden kann.
- 1 ist eine Schnittansicht, die einen mit einem Ventiltrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehenen Motor zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Ventiltrieb für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Einzelteildarstellung, welche die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Ventiltrieb für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Halter der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Ventiltrieb für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 5 ist eine Seitenansicht, welche die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Ventiltrieb für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 6 ist eine entlang der Linie A-A in 5 gemachte Schnittansicht.
- 7 ist eine Vorderansicht, welche die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung in dem Ventiltrieb für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 8 ist eine entlang der Linie B-B in 7 gemachte Schnittansicht.
- 9 ist eine entlang der Linie C-C in 7 gemachte Schnittansicht.
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Ein Ventiltrieb für einen Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst wird ein mit einem Ventiltrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehener Motor mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die den mit dem Ventiltrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehenen Motor zeigt.
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Ein Motor 10 ist z.B. ein paralleler Viertakt-Vierzylindermotor, welcher hauptsächlich aus einem Kopfdeckel 11, einem Zylinderkopf 12, einem Zylinderblock 13 und einem Motorgehäuse 14 gebildet ist. Das Motorgehäuse 14 ist vertikal in drei Teile aufgeteilt, einschließlich eines oberen Motorgehäuses 14a, eines mittleren Motorgehäuses 14b und eines unteren Motorgehäuses 14c. Der Zylinderblock 13 ist mit dem oberen Motorgehäuse 14a integral ausgebildet.
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Der Zylinderblock 13 ist nicht aufrecht sondern leicht vorwärts geneigt angeordnet. Jeder der Lagerabschnitte 15 ist ausgebildet, um in obere und untere Teile an den Innenseiten von zusammenpassenden Flächen zwischen dem oberen Motorgehäuse 14a und dem mittleren Motorgehäuse 14b aufgeteilt zu sein. Eine sich in einer Breitenrichtung des Motors 10 erstreckende Kurbelwelle 16 wird um diese Lagerabschnitte 15 drehend getragen.
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Große Endabschnitte 17a von Verbindungsstäben (Pleuel) 17 sind mit der Kurbelwelle 16 verbunden, und Kolben 18 sind mit kleinen Endabschnitten 17b der Verbindungsstäbe 17 verbunden. Die Kolben 18 werden im Wesentlichen in einer Auf/Ab-Richtung gleitend im Inneren des Zylinderblocks 13 aufgenommen. Eine Brennkammer 19 ist in einem Raum zwischen dem Zylinderkopf 12 und jedem Kolben 18 ausgebildet. In einem Mittelabschnitt der Brennkammer 18 ist eine Zündkerze 20 von außen eingeschraubt.
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Sich hin und her bewegende Hübe des Kolbens 18 werden durch die Kurbelwelle 16 in eine Drehbewegung umgewandelt.
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Die Drehbewegung wird von einem nicht gezeigten Kupplungsmechanismus und einem nicht gezeigten Übertragungsmechanismus auf ein Hinterrad durch eine Antriebskette übertragen. Der Kupplungsmechanismus und der Übertragungsmechanismus befinden sich in einem durch das mittlere Motorgehäuse 14b und das untere Motorgehäuse 14c ausgebildeten Raum. Das Hinterrad dient als Antriebsrad.
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Der Motor 10 weist ein Ventiltrieb 23 zum Antreiben von Einlassventilen 21 und Auslassventilen 22 auf, die im Inneren des Zylinderkopfs 12 angeordnet sind, so dass die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 geöffnet und geschlossen werden. Der Ventiltrieb 23 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist von einem DOHC-Typ (DOHC: „Double OverHead Camshaft“).
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Der Ventiltrieb 23 weist eine Konfiguration auf, welche die Kurbelwelle 16, eine einlassseitige Nockenwelle 25, eine auslassseitige Nockenwelle 26, eine Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 und eine Nockenkette 27 umfasst. Ein Nockenantriebskettenrad 24 ist mit der Kurbelwelle 16 drehend und damit integral vorgesehen. Die einlassseitige Nockenwelle 25 und die auslassseitige Nockenwelle 26 sind zwischen dem Zylinderkopf 12 und dem Kopfdeckel 11 angeordnet. Die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 ist an einem axialen Ende von zumindest einer der einlassseitigen Nockenwelle 25 und der auslassseitigen Nockenwelle 26 vorgesehen. Die Nockenkette 27 ist um das Nockenantriebskettenrad 24 und die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 gewunden.
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Die einlassseitige Nockenwelle 25 und die auslassseitige Nockenwelle 26 sind so angeordnet, dass sie sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstrecken, in der Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet sind, und parallel zueinander sind. Einlassnocken 28 sind integral mit der einlassseitigen Nockenwelle 25 ausgebildet, und Auslassnocken 29 sind integral mit der auslassseitigen Nockenwelle 26 ausgebildet. Die einlassseitige Nockenwelle 25 und die auslassseitige Nockenwelle 26 werden durch einen Lagerabschnitt 30 des Zylinderkopfs 12 und ein an dem Lagerabschnitt 30 angebrachtes Nockengehäuse 31 drehend getragen.
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Im Folgenden wird die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 2 bis 9 detailliert beschrieben. Im Übrigen wird in der folgenden Beschreibung der Fall anhand eines Beispiels beschrieben, in welchem die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 an der einlassseitigen Nockenwelle 25 angeordnet ist. Hier ist 2 eine die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zeigende perspektivische Ansicht. 3 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, welche die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zeigt. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Halter der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zeigt. 5 ist eine Seitenansicht, welche die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zeigt. 6 ist eine entlang der Linie A-A in 5 gemachte Schnittansicht. 7 ist eine die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zeigende Vorderansicht. 8 ist eine entlang der Linie B-B in 7 gemachte Schnittansicht. 9 ist eine entlang der Linie C-C in 7 gemachte Schnittansicht.
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Die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 weist eine Konfiguration auf, in welcher ein Halter 42 ausgestaltet ist, um an einem axialen Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 durch einen Bolzen 41 entfernbar angebracht zu sein, und ein angetriebenes Element 43, ein Führungselement 44, Zentrifugalgewichte 45, Vorbelastungselemente 46 und ein Sicherungsring 47 werden in dem Halter 42 gehalten. Das Führungselement 44 ist dem angetriebenen Element 43 gegenüberliegend vorgesehen. Die Zentrifugalgewichte 45 sind zwischen dem angetriebenen Element 43 und dem Führungselement 44 angeordnet. Die Vorbelastungselemente 46 belasten das angetriebene Element 43 und das Führungselement 44 so vor, dass sie nahe zueinander liegen.
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Wie in 8 und 9 gezeigt ist, ist ein säulenförmiger Hohlraumabschnitt 32 im Inneren der einlassseitigen Nockenwelle 25 axial ausgebildet, und ein Gewindeloch 33 ist in einem axialen Endabschnitt des Hohlraumabschnitts 32 so ausgebildet, dass der Bolzen 41 in das Gewindeloch 33 eingefügt und eingeschraubt werden kann. Der andere Teil des Hohlraumabschnitts 32, der sich von dem Gewindeloch 33 unterscheidet, wird als Hauptöldurchgang 34 verwendet.
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In dem axialen Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 sind zwei säulenförmige Nebenöldurchgänge 35 an symmetrischen Positionen mit Bezug auf das Gewindeloch 33 axial ausgebildet. Die Nebenöldurchgänge 35 kommunizieren mit dem Hauptöldurchgang 34 über zwei Verbindungslöcher 36, die von einem Distalende des Hauptöldurchgangs 34 zu einem Außenumfangsabschnitt desselben schräg ausgebildet sind. Zusätzlich ist in dem axialen Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 ein Stiftloch 37 an der axialen Außenseite des Gewindelochs 33 so ausgebildet, dass es sich parallel zu den Nebenöldurchgängen 35 erstreckt. Ein Drückstift 38 kann in das Stiftloch 37 eingefügt werden.
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Der Bolzen 41 weist einen Schraubabschnitt 48 und einen Kopfabschnitt 49 auf. Der Schraubabschnitt 48 ist so ausgebildet, dass der Schraubabschnitt 48 in das Gewindeloch 33 geschraubt und eingefügt werden kann. Der Durchmesser des Kopfabschnitts 49 ist größer als der des Schraubabschnitts 48. Eine hexagonale Nut 50 ist an der Distalendseite des Kopfabschnitts 49 ausgebildet, und ein Kragenabschnitt 51 ist an der Basisendseite des Kopfabschnitts 49 ausgebildet.
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Wie in 2, 3, 8 und 9 gezeigt ist, ist der Halter 42 z.B. aus Kohlenstoffstahl oder dergleichen hergestellt und weist eine Konfiguration auf, in welcher ein großer Durchmesserabschnitt 52, ein mittlerer Durchmesserabschnitt 53 und ein kleiner Durchmesserabschnitt 54 mit zylindrischen Formen, die unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, sequentiell und kontinuierlich vorgesehen sind. In der Außenumfangsfläche des Halters 42 ist ein erster Außenumfangsstufenabschnitt 55 zwischen dem großen Durchmesserabschnitt 52 und dem mittleren Durchmesserabschnitt 53 ausgebildet, und ein zweiter Außenumfangsstufenabschnitt 56 ist zwischen dem mittleren Durchmesserabschnitt 53 und dem kleinen Durchmesserabschnitt 54 ausgebildet.
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Der große Durchmesserabschnitt 52 weist eine flache zylindrische Form auf. Das axiale Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 kann in ein axiales Loch 52a des großen Durchmesserabschnitts 52 eingepasst werden.
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Der mittlere Durchmesserabschnitt 53 weist eine zylindrische Form auf, deren Außendurchmesser und deren Innendurchmesser kleiner als die des großen Durchmesserabschnitts 52 sind. Der Schraubabschnitt 58 des Bolzens 41 kann in ein axiales Loch 53a des mittleren Durchmesserabschnitts 53 eingefügt werden. Ein erster Innenumfangsstufenabschnitt 57 ist an der Innenumfangsseite zwischen dem großen Durchmesserabschnitt 52 und dem mittleren Durchmesserabschnitt 53 ausgebildet. Das axiale Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25, das in den großen Durchmesserabschnitt 52 eingepasst ist, kann gegen den ersten Innenumfangsstufenabschnitt 57 stoßen. Wie offensichtlich in 4 gezeigt ist, sind zwei schmale Nuten 58 in dem ersten Innenumfangsstufenabschnitt 57 radial so ausgebildet, dass das axiale Loch 53a zwischen den beiden schmalen Nuten 58 angeordnet ist. Zusätzlich ist eine Längsnut 59 radial und senkrecht zu jeder schmalen Nut 58 ausgebildet.
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Ein Keilprofil 60 ist in der Außenumfangsfläche des mittleren Durchmesserabschnitts 53 so ausgebildet, dass es sich von dem zweiten Außenumfangsstufenabschnitt 56 axial erstreckt. Eine Umfangsfläche 61 ist wie ein Gürtel um den Umfang zwischen dem Keilprofil 60 und dem ersten Außenumfangsstufenabschnitt 55 ausgebildet. In der Umfangsfläche 61 sind zwei Ölzufuhrwege 62 an Positionen vorgesehen, an welchen sich die Ölzufuhrwege 62 radial erstrecken und an der Mittellinie des mittleren Durchmesserabschnitts 53 einander gegenüberliegen. Die Ölzufuhrwege 62 sind ausgebildet, um jeweils mit den Nebenöldurchgängen 35 zu kommunizieren, und ausgebildet, um so schmal zu sein, dass die Durchgangsquerschnittsfläche (Querschnittsfläche senkrecht zu der Strömungsrichtung des Öls) von jedem Ölzufuhrweg 62 kleiner als die von jedem Nebenöldurchgang 35 ist.
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Der kleine Durchmesserabschnitt 54 weist eine zylindrische Form auf, deren Außendurchmesser kleiner und deren Innendurchmesser größer als die des mittleren Durchmesserabschnitts 53 sind. Der Kopfabschnitt 49 des Bolzens 41 kann in ein axiales Loch 54a des kleinen Durchmesserabschnitts 54 eingepasst werden. Ein zweiter Innenumfangsstufenabschnitt 63 ist an der Innenumfangsseite zwischen dem mittleren Durchmesserabschnitt 53 und dem kleinen Durchmesserabschnitt 54 ausgebildet. Der Kragenabschnitt 51 des Kopfabschnitts 49 des Bolzens 41 kann gegen den zweiten Innenumfangsstufenabschnitt 63 stoßen. Zusätzlich ist eine Schlitznut 64 an der Außenumfangsfläche des kleinen Durchmesserabschnitts 54 ausgebildet.
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Wie in 3 offensichtlich gezeigt ist, ist das angetriebene Element 43 aus einem Doughnut-förmigen plattenartigen Element ausgebildet und über dem großen Durchmesserabschnitt 52 des Halters 42 und der Umfangsfläche 61 des mittleren Durchmesserabschnitts 53 desselben angeordnet. Das angetriebene Element 43 weist ein kreisförmiges Mittelloch 65 auf. Das Mittelloch 65 umfasst ein erstes Einpassloch 66, in welches der große. Durchmesserabschnitt 52 des Halters 42 eingepasst werden kann, und ein zweites Einpassloch 67, in welches die Umfangsfläche 61 des mittleren Durchmesserabschnitts 53 eingepasst werden kann. Ein Stufenabschnitt 68 ist zwischen dem ersten Einpassloch 66 und dem zweiten Einpassloch 67 ausgebildet. Der Stufenabschnitt 68 kann gegen den ersten Außenumfangsstufenabschnitt 55 stoßen.
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Ein einlassseitiges Nocken-angetriebenes Kettenrad 69 ist in der Außenumfangsfläche des angetriebenen Elements 43 ausgebildet. Die Nockenkette 27 ist um das einlassseitige Nocken-angetriebene Kettenrad 69 und das Nockenantriebskettenrad 24 der Kurbelwelle 16 gewunden. Somit wird die Drehung der Kurbelwelle 16 an das angetriebene Element 43 durch die Nockenkette 27 so übertragen, dass das angetriebene Element 43 dieselbe Drehphase wie die Kurbelwelle 16 aufweisen kann.
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Eine Vielzahl von ovalen Führungsnuten 70 sind in einer Fläche des angetriebenen Elements 43, die dem Führungselement 44 gegenüberliegt, radial ausgebildet. Die Führungsnuten 70 dienen dem Führen der Zentrifugalgewichte 45. Jede Führungsnut 70 ist ausgebildet, um eine konstante Nuttiefe aufzuweisen und zu einer Seite mit einem vorbestimmten Winkel mit Bezug auf die radiale Richtung des angetriebenen Elements 43 umlaufend geneigt zu sein (s. die untere Hälfte von 6) .
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Das Führungselement 44 ist aus einem Doughnut-förmigen plattenähnlichen Element ausgebildet, dessen Durchmesser kleiner als der des angetriebenen Elements 43 ist. Das Führungselement 44 ist an dem Keilprofil 60 des mittleren Durchmesserabschnitts 53 des Halters 42 angeordnet. Das Führungselement 44 weist ein kreisförmiges Mittelloch 71 auf. Eine Keilnut 72, die mit dem Keilprofil 60 in Eingriff stehen kann, ist in der Innenumfangsfläche des Mittellochs 71 axial ausgebildet.
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Korrespondierend zu den Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 ist eine Vielzahl von Führungsnuten 73 in einer dem angetriebenen Element 43 zugewandten Fläche des Führungselements 44 radial ausgebildet. Die Führungsnuten 73 dienen zum Führen der Zentrifugalgewichte 45. Jede Führungsnut 73 ist ausgebildet, um sich in der radialen Richtung des Führungselements 44 zu erstrecken. Jede Führungsnut 73 ist mit einer Neigung vorgesehen, deren Tiefe kleiner ist, wenn sie zu der radialen Außenseite des Führungselements 44 verläuft. Die Neigung ist ausgebildet, um steiler zu sein, wenn sie zu der radialen Außenseite des Führungselements 44 verläuft. Aufgrund der Neigungen der Führungselemente 73 sind die Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 und die Führungsnuten 73 des Führungselements 44 so ausgestaltet, dass sich ihre Nutbodenabschnitte einander nähern können, wenn sie zu der radialen Außenseite verlaufen.
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Die Zentrifugalgewichte 45 sind aus einem Material mit hohem spezifischem Gewicht ausgebildet, wie etwa Stahl oder Wolfram. Jedes Zentrifugalgewicht 45 weist eine kugelartige Form auf. Die Zentrifugalgewichte 45 werden jeweils zwischen den Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 und den Führungsnuten 73 des Führungselements 44 gehalten. Die Anzahl von Zentrifugalgewichten 45 entspricht der Anzahl von Führungsnuten 70 und der Anzahl von Führungsnuten 73.
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Die Vorbelastungselemente 46 bestehen aus zwei Tellerfedern, wobei jede ein Durchgangsloch 74 in ihrer Mitte aufweist. Die aufeinander angeordneten Vorbelastungselemente 46 sind zwischen dem zweiten Außenumfangsstufenabschnitt 56 des Halters 42 und der Schlitznut 64 des kleinen Durchmesserabschnitts 54 desselben angeordnet. Eine Vielzahl von Kerbenabschnitten 75 ist um die Durchgangslöcher 74 der Vorbelastungselemente 46 radial so ausgebildet, dass sie sich zu der radialen Außenseite erstrecken. Im Übrigen können die Vorbelastungselemente 46 aus irgendwelchen anderen Elementen als den Tellerfedern bestehen, wie etwa Wellfedern oder Schraubenfedern, falls die Elemente das angetriebene Element 43 und das Führungselement 44 vorbelasten können, so dass sie nahe zueinander sind.
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Der Sicherungsring 47 weist eine Kreisringform auf. Der Sicherungsring 47 ist in der Schlitznut 64 des kleinen Durchmesserabschnitts 54 des Halters 42 angeordnet. Eine kreisringförmige Beilagscheibe 76 ist zwischen einem der Vorbelastungselemente 46 und dem Sicherungsring 47 angeordnet. Die Beilagscheibe 76 kann gegen die Stellen stoßen, an welchen die Kerbenabschnitte 75 um das Durchgangsloch 74 des Vorbelastungselements 46 ausgebildet sind.
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Im Folgenden wird das Verfahren beschrieben, in welchem die somit konfigurierte Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 an der einlassseitigen Nockenwelle 45 installiert ist.
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Zunächst wird der Halter 42 in das Mittelloch 65 des angetriebenen Elements 43 von der Seite des kleinen Durchmesserabschnitts 54 eingefügt. Dann wird der Stufenabschnitt 68 des angetriebenen Elements 43 mit dem ersten Außenumfangsstufenabschnitt 55 des Halters 42 in Kontakt gebracht, und das angetriebene Element 43 wird über den großen Durchmesserabschnitt 52 des Halters 42 und die Umfangsfläche 61 des mittleren Durchmesserabschnitts 53 desselben angeordnet.
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Dann wird der Halter 42 in das Mittelloch 71 des Führungselements 44 eingefügt, in dem Zustand, in welchem die Zentrifugalgewichte 45 jeweils in den Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 empfangen worden sind. Das Keilprofil 60 des Halters 42 steht mit der Keilnut 72 des Führungselements 44 in Eingriff. Dann wird das Führungselement 44 auf dem angetriebenen Element 43 angeordnet, und die Zentrifugalgewichte 45 werden jeweils zwischen den Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 und den Führungsnuten 73 des Führungselements 44 gehalten.
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Dann wird der kleine Durchmesserabschnitt 54 des Halters 42 in die Durchgangslöcher 74 der beiden Vorbelastungselemente 46, die aufeinander angeordnet worden sind, eingefügt. Dann wird der Außenumfangsabschnitt von einem der Vorbelastungselemente 46 in den Außenumfangsabschnitt des Führungselements 44 gebracht, so dass die Vorbelastungselemente 46 zwischen dem zweiten Außenumfangsstufenabschnitt 56 des Halters 42 und der Schlitznut 64 des kleinen Durchmesserabschnitts 54 desselben angeordnet werden können.
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Dann wird der kleine Durchmesserabschnitt 54 des Halters 42 in die Beilagscheibe 76 eingefügt, und der Sicherungsring 47 wird dann in die Schlitznut 64 des kleinen Durchmesserabschnitts 54 so eingepasst, dass die Vorbelastungselemente 46 axial gedrückt werden können.
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Demzufolge werden das angetriebene Element 43 und das Führungselement 44 durch die Vorbelastungselemente 46 axial so gedrückt, dass das angetriebene Element 43 und das Führungselement 44 an dem Halter 42 installiert werden können, in dem Zustand, in welchem die Zentrifugalgewichte 45 jeweils zwischen den Führungsnuten 70 und 73 der beiden Elemente gehalten worden sind.
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Dann wird das axiale Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 in das axiale Loch 52a des großen Durchmesserabschnitts 52 des Halters 42 eingepasst, der das angetriebene Element 43, das Führungselement 44, die Zentrifugalgewichte 45, die Vorbelastungselemente 46 und den Sicherungsring 47 hält, welche Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40, wie vorstehend beschrieben ist, darstellen. Somit wird das axiale Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 mit dem ersten Innenumfangsstufenabschnitt 57 in Kontakt gebracht. Zu diesem Zeitpunkt ist, wie in 3 gezeigt ist, ein Ende des Drückstifts 38, dessen anderes Ende in das Stiftloch 37 der einlassseitigen Nockenwelle 25 eingefügt worden ist, in der Längsnut 59 des Halters 42 eingefügt. Demzufolge ist die Drehbewegung zwischen der einlassseitigen Nockenwelle 25 und dem Halter 42 beschränkt. Zusätzlich werden die beiden Nebenöldurchgänge 35, die an der Seite der einlassseitigen Nockenwelle 25 ausgebildet sind, und die beiden schmalen Nuten 58, die an der Seite des Halters 42 ausgebildet sind, angeordnet, um jeweils miteinander zu kommunizieren. Somit werden Öldurchgänge ausgebildet, um von dem Hauptöldurchgang 34 über die beiden Verbindungslöcher 36 und die Nebenöldurchgänge 35 zu strömen und dann die beiden Ölzufuhrwege 62 von den Längsnuten 59 zu erreichen.
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Dann wird in dem vorstehend beschriebenen Einpasszustand der Schraubabschnitt 48 des Bolzens 41 von der Seite des axialen Lochs 54a des kleinen Durchmesserabschnitts 54 des Halters 42 eingefügt. Ein Werkzeug (nicht gezeigt) wird an der hexagonalen Nut 50 angebracht, um den Schraubabschnitt 48 in das Gewindeloch 33 der einlassseitigen Nockenwelle 25 zu schrauben und einzufügen, so dass der Kragenabschnitt 51 gegen den zweiten Innenumfangsstufenabschnitt 63 stoßen kann. Somit wird der die jeweiligen Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 haltende Halter 42 an dem axialen Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 fixiert. Das angetriebene Element 43 wird an der einlassseitigen Nockenwelle 25 installiert, so dass das angetriebene Element 43 nicht relativ zu der einlassseitigen Nockenwelle 25 verdreht werden kann, sondern relativ zu derselben axial versetzt werden kann. Das Führungselement 44 ist zusammen mit der einlassseitigen Nockenwelle 25 drehend vorgesehen und so installiert, dass das Führungselement 44 relativ zu dem angetriebenen Element 43 verdreht und axial versetzt werden kann.
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Dann wird der Betrieb des Ventiltriebs 23 des Motors 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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Die auf die Zentrifugalgewichte 45 wirkende Zentrifugalkraft ist klein, wenn der Motor 10 in einem Drehbereich einer niedrigen Geschwindigkeit läuft. Demgemäß bleiben, wie in 8 und 9 gezeigt ist, die Zentrifugalgewichte 45 an ihren Anfangspositionen an den radialen Innenenden der Führungsnuten 70 und 73 aufgrund des Effekts der Neigungen der Führungsnuten 73 des Führungselements 44 und der Vorbelastungskraft der Vorbelastungselemente 46. Somit weist die einlassseitige Nockenwelle 25 dieselbe Drehphase wie die Kurbelwelle 16 auf, so dass integral mit der einlassseitigen Nockenwelle 25 ausgebildete Einlassnocken 28 die Einlassventile 21 mit denselben Phasen antreiben können, als wenn sie installiert wären. Demgemäß werden die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 zu Ventilzeitpunkten einer niedrigen/mittleren Geschwindigkeit mit einer hohen Ventilüberlappung angetrieben, so dass ein Drehmoment einer mittleren Geschwindigkeit verbessert werden kann.
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Wenn andererseits die Antriebsmaschine 10 einen Drehbereich einer hohen Geschwindigkeit erreicht, wird die auf die Zentrifugalgewichte 45 wirkende Zentrifugalkraft vergrößert. Somit bewegen sich die Zentrifugalgewichte 45 zu der radialen Außenseite im Inneren der Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 und der Führungsnuten 73 des Führungselements 44. Demzufolge bewegt sich das Führungselement 44 zu der axialen Außenseite (die Richtung des Pfeils P in 8 und 9) der einlassseitigen Nockenwelle 25 und gegen die Vorbelastungskraft der Vorbelastungselemente 46 aufgrund des Effekts der Neigungen der Führungsnuten 73. Zu diesem Zeitpunkt sind die Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 zu einer Seite mit Bezug auf die radiale Richtung umfänglich geneigt. Deshalb dreht sich das Führungselement 44 relativ zu dem angetriebenen Element 43 und entlang der Neigungen der Führungsnuten 70 (entgegengesetzt zu der Drehrichtung der einlassseitigen Nockenwelle 25).
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Demzufolge ändert sich die Drehphase der einlassseitigen Nockenwelle 25 relativ zu der der Kurbelwelle 16. Zu dieser Gelegenheit ändert sich die Phase der einlassseitigen Nockenwelle 25 in einer entgegengesetzten Richtung (Verzögerungsseite) zu der Drehrichtung der einlassseitigen Nockenwelle 25. Somit treiben die integral mit der einlassseitigen Nockenwelle 25 ausgebildeten Einlassnocken 28 die Einlassventile 21 mit Phasen, die zu der Verzögerungsseite geändert sind, relativ zu ihren Phasen zu dem Zeitpunkt an, wenn sie installiert worden sind. Demzufolge werden die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 zu Ventilzeitpunkten einer hohen Geschwindigkeit mit einer geringen Ventilüberlappung so angetrieben, dass der Motor 10 bezüglich der Ausgabeenergie und des Brennstoffverbrauchs verbessert werden kann und das Ausstoßen von schädlichen Substanzen unterdrückt werden kann.
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Wenn die Motorgeschwindigkeit des Motors 10 danach abnimmt, wird die auf die Zentrifugalgewichte 45 wirkende Zentrifugalkraft gering. Somit überschreitet die Vorbelastungskraft der Vorbelastungselemente 46 die Kraft, mit welcher das Führungselement 44 zu der axialen Außenseite (die Richtung des Pfeils P in 8 und 9) der einlassseitigen Nockenwelle 25 durch die Zentrifugalkraft bewegt wird, so dass sich das Führungselement 44 zu dem angetriebenen Element 43 durch den Effekt der Vorbelastungskraft der Vorbelastungselemente 46 bewegen kann. Demzufolge bewegen sich die Zentrifugalgewichte 45 zu der radialen Innenseite im Inneren der Führungsnuten 70 und 73, so dass das Führungselement 44 und die Zentrifugalgewichte 45 zu ihren Anfangspositionen zurückgebracht werden können, wie in 8 und 9 gezeigt ist. Aufgrund des Zurückbringens der Zentrifugalgewichte 45 zu ihren Anfangspositionen dreht sich das Führungselement 44 zu einer Vorlaufseite relativ zu dem angetriebenen Element 43, so dass die Phase der einlassseitigen Nockenwelle 25 zu der Vorlaufseite relativ zu der der Kurbelwelle 16 geändert werden kann. Demzufolge werden die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 zu Ventilzeitpunkten einer niedrigen/mittleren Geschwindigkeit mit einer hohen Ventilüberlappung so angetrieben, dass das Drehmoment der mittleren Geschwindigkeit verbessert werden kann, wie vorstehend beschrieben ist.
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Zusätzlich strömt während des Betriebs des Ventiltriebs 23 des Motors 10, wie vorstehend beschrieben ist, in Ölnuten (nicht gezeigt) des Lagerabschnitts 30 und des Nockengehäuses 31 eingeführtes Motoröl in den Hauptöldurchgang 34, wie durch den Pfeil Q in 9 gezeigt ist, läuft durch die beiden Verbindungslöcher 36 und die Nebenöldurchgänge 35 und erreicht die beiden Ölzufuhrwege 62 von den schmalen Nuten 58. Das Motoröl wird der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zugeführt (insbesondere den Gleitflächen zwischen dem Führungselement 44 und dem Halter 42, den Zentrifugalgewichten 45 im Inneren der Führungsnuten 70 und 73 usw.), um die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zu schmieren. Danach wird das Motoröl zu der Außenseite der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 über Ölausstoßlöcher (nicht gezeigt), die in den Führungsnuten 70 des angetriebenen Elements 43 ausgebildet sind, ausgestoßen.
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Gemäß dem Ventiltrieb 23 des Motors 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, wie vorstehend beschrieben ist, der Halter 42 an der einlassseitigen Nockenwelle 25 installiert werden, nachdem die Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 in dem Halter 42 gehalten worden sind. Demgemäß können die Operationen der Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 bestätigt und in einer Stufe eingestellt werden, in welcher der Halter 42, der die Bestandskomponenten hält, an der einlassseitigen Nockenwelle 25 noch nicht installiert worden ist. Es ist deshalb möglich, dies leicht und sicher durchzuführen. Falls zusätzlich ein Problem in einer Bestandskomponente als Einzelkörper in dieser Stufe auftritt, kann die Komponente als Einzelkörper leicht und schnell ersetzt werden. Es kann verhindert werden, dass in der Leistung, wie etwa eine Motorgeschwindigkeit zum Ändern, eine Haltbarkeit, eine Reproduzierbarkeit usw., eine Änderung auftreten kann aufgrund einer Änderung der Reibungskraft zwischen einander berührenden Komponenten. Somit kann die Leistung leicht gewährleistet werden.
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Zusätzlich kann, falls die Notwendigkeit auftritt, ein Bestätigen und ein Einstellen der Operationen durchzuführen, nachdem der die Bestandskomponenten der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 haltende Halter 42 an der einlassseitigen Nockenwelle 25 installiert worden ist, der Halter 42 durch den einzelnen Bolzen 41 leicht entfernt und an der einlassseitigen Nockenwelle 25 angebracht werden. Somit können die Arbeiten vereinfacht werden.
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Außerdem ist gemäß dem Ventiltrieb 23 des Motors 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung das Keilprofil 60 an dem Halter 42 von der einlassseitigen Nockenwelle 25 verschieden ausgebildet, so dass das Führungselement 44 an dem Keilprofil 60 verschoben werden kann. Ein von dem Material der einlassseitigen Nockenwelle 25 verschiedenes Material mit hohem Abriebwiderstand kann für das Keilprofil 60 verwendet werden. Somit kann die Haltbarkeit verbessert werden.
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Ferner kann der Halter 42 an dem axialen Ende 25a der einlassseitigen Nockenwelle 25 durch den Bolzen 41 oder den Drückstift 38 so angebracht werden, dass sich der Halter 42 nicht drehen kann. Somit kann der Ventiltrieb 23 oder die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 mit ihrer vorbestimmten Leistung sicher vorgesehen werden.
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Ferner kommunizieren der Hauptöldurchgang 34 und die Nebenöldurchgänge 35 der einlassseitigen Nockenwelle 25 mit den Ölzufuhrwegen 62 des Halters 42. Der einlassseitigen Nockenwelle 25 zugeführtes Motoröl kann zuverlässig den Gleitflächen zwischen dem Führungselement 44 und dem Halter 42 der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40, den Zentrifugalgewichten 45 im Inneren der Führungsnuten 70 und 73 usw. zugeführt werden. Somit kann die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 geschmiert werden. Deshalb kann die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 zuverlässig betrieben werden, und der Abriebwiderstand von jeder Bestandskomponente der Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 kann verbessert werden.
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Ferner können gemäß dem Ventiltrieb 23 des Motors 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Ventilzeitpunkte der Einlassventile 21 durch eine einfache Struktur sicher geändert werden. Die Betriebseigenschaften bezüglich der Änderung der Ventilzeitpunkte können stabilisiert werden, um dadurch die Zuverlässigkeit und Verantwortlichkeit zu verbessern.
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Im Übrigen ist der Fall in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden, in welchem die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 an der einlassseitigen Nockenwelle 25 installiert ist. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. D.h., beispielsweise kann die Konfiguration wie folgt angeordnet sein. Die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtung 40 kann an der auslassseitigen Nockenwelle 26 so installiert sein, dass die Drehphase der auslassseitigen Nockenwelle 26 zu der Vorlaufseite relativ zu der der Kurbelwelle 16 zu dem Zeitpunkt einer Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors geändert werden kann, um dadurch die Ventilzeitpunkte der Einlassventile 21 und der Auslassventile 22 auf Hochgeschwindigkeitsventilzeitpunkte mit geringer Ventilüberlappung zu ändern. Alternativ können die Nockenwellenphasen-Verstellvorrichtungen 40 sowohl an der einlassseitigen Nockenwelle 25 als auch an der auslassseitigen Nockenwelle 26 so installiert sein, dass die Ventilzeitpunkte der Einlassventile 21 und der Auslassventile 22 zu Hochgeschwindigkeitsventilzeitpunkten mit geringer Ventilüberlappung zu dem Zeitpunkt einer Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors geändert werden können.
