DE102016225110A1

DE102016225110A1 - Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102016225110A1
Application number: DE102016225110.4A
Authority: DE
Inventors: Koun Young JANG; Sung Dae Kim; Sang Ho Lee; Jae Young Kang; Sung Hoon Baek; Soo Deok AHN
Original assignee: Pine Eng Ltd; Pine Engineering Ltd; Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Delphi Powertrain Systems Korea LLC
Current assignee: Buradawarner Changwon Si Kr LLC; Pine Engineering Ltd Changwon Si Kr; Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: DE102016225110B8; CN106907205A; US10718239B2; DE102016225110B4; US20170183985A1; KR101679016B1; CN106907205B

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit. Die Vorrichtung weist einen Antirotationsmechanismus zum Verhindern einer Positionsänderung zwischen einem Rotor und einem Gehäuse durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse auf. Der Antirotationsmechanismus weist auf: eine Vielzahl von Verriegelungsnuten, die auf der Ratschenplatte mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet sind und miteinander verbunden sind; und ein Verriegelungsstiftelement, das einen hohlen Außenstift, der elastisch in einer Passbohrung, die in einem der Flügel ausgebildet ist, vorgesehen ist, und einen Innenstift, der elastisch innerhalb des Außenstifts vorgesehen ist, aufweist, wobei insbesondere der Innenstift den Rotor an dem Gehäuse verriegelt, wenn der Außenstift und der Innenstift durch ein Drehmoment von der Nockenwelle nacheinander in die Verriegelungsnuten eingesetzt sind.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Erfindung und stellen keinen Stand der Technik dar.
Im Allgemeinen ist ein Verbrennungsmotor (im Folgenden als ein ”Motor” bezeichnet) mit einer Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung (valve timing adjustment apparatus) ausgestattet, die die Steuerzeit (timing) der Einlassventile und der Auslassventile in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors ändern kann. Eine solche Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung stellt normalerweise die Steuerzeit der Einlassventile oder der Auslassventile durch Änderung eines Phasenwinkels entsprechend der Verlagerung oder Drehung einer Nockenwelle, die mittels einem Zahnriemen oder einer Kette mit einer Kurbelwelle verbunden ist, ein, wobei verschiedene Arten von Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtungen vorgeschlagen wurden.
Im Allgemeinen wird eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung vom Flügelzellentyp verwendet, die einen Rotor mit einer Vielzahl von Flügeln aufweist, der frei in einem Gehäuse durch ein Arbeitsfluid gedreht wird.
Die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung vom Flügelzellentyp stellt die Ventilsteuerzeit unter Verwendung eines Unterschieds in der Drehphase ein, der durch relatives Drehen in einer Voreilrichtung oder einer Verzögerungsrichtung eines Rotors, der durch Flügeln, die durch den Druck des Arbeitsfluids angetrieben werden, zwischen einem Vollvoreilphasenwinkel und einem Vollverzögerungsphasenwinkel in eine Voreilkammer oder einer Verzögerungskammer gedreht werden kann.
Es wurde erkannt, dass ein positives Drehmoment durch Reibung erzeugt wird, wenn ein Nocken in entgegengesetzter Richtung zu der Drehrichtung des Nockens gedreht wird. Andererseits wird ein negatives Drehmoment in gleicher Richtung wie die Drehrichtung des Nocken durch die Rückstellkraft einer Ventilfeder erzeugt, wenn ein Ventil beginnt zu schließen, wobei das negative Drehmoment kleiner ist als das positive Drehmoment.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit, womit die Vorrichtung die Leistung des Motors verbessern kann und dazu beiträgt, die Größe eines Motors zu reduzieren, indem der Einstellbereich eines Phasenwinkels eines Rotors durch mehrere Schritte des Verriegelns, das ein negatives Drehmoment nutzt, vergrößert wird.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Ventilzeiteinstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereit. Die Vorrichtung ist mit einer Nockenwelle, die mit einer Kurbelwelle operiert, verbunden, um die Ventilsteuerzeit von mindestens einem Einlassventil oder einem Auslassventil unter Verwendung des Drehmoments der Nockenwelle und des Drucks des Arbeitsfluids einzustellen. Die Ventilzeiteinstellvorrichtung weist auf: ein Gehäuse, das einen Raum mit einer Ratschenplatte (latchet plate) definiert, und operativ mit einer Kurbelwelle verbunden ist; einen Rotor, der eine Vielzahl von Flügeln aufweist und dazu eingerichtet ist, durch einen Druck eines Arbeitsfluids sich relativ zu dem Gehäuse innerhalb eines voreingestellten Winkelbereichs zu drehen, wobei der Rotor in dem Gehäuse angeordnet ist, um mit einer Nockenwelle zu operieren, und einen Antirotationsmechanismus, der eine Positionsänderung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse hemmt oder verhindert.
Insbesondere weist der Antirotationsmechanismus auf: eine Vielzahl von Verriegelungsnuten, die auf der Ratschenplatte mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet sind und miteinander verbunden sind; und ein Verriegelungsstiftelement, das aufweist: einen hohlen Außenstift, der elastisch in einer Passbohrung, die in mindestens einem Flügel der Vielzahl von Flügeln ausgebildet ist, vorgesehen ist, und einen Innenstift, der elastisch innerhalb des Außenstifts vorgesehen ist. Der Innenstift ist dazu eingerichtet, den Rotor an dem Gehäuse zu verriegeln, wenn der Außenstift und der Innenstift nacheinander in die Vielzahl von Verriegelungsnuten eingesetzt werden.
Die Vielzahl von Verriegelungsnuten kann eine große Nut mit einem großen Durchmesser und eine kleine Nut mit einem kleinen Durchmesser aufweisen, um einen gestuften Abschnitt mit voreingestellter Tiefe zu bilden.
Die Breite des gestuften Abschnitts kann doppelt so groß sein wie die Dicke des Außenstifts, und ein Innendurchmesser der kleinen Nut kann die gleiche Größe aufweisen wie ein Außendurchmesser des Außenstifts.
Das Verriegelungsstiftelement kann ferner eine obere Kappe aufweisen, mit einer ersten Vertiefung darin, und dazu eingerichtet sein, um ein erstes Ende der Passbohrung zu schließen.
Eine zweite Vertiefung kann an einem ersten Ende des Außenstifts ausgebildet sein, und eine Außenfeder kann zwischen der zweiten Vertiefung und einem ersten Ende der oberen Kappe vorgesehen sein, welche eine Federkraft auf die Vielzahl von Verriegelungsnuten ausübt.
Eine dritte Vertiefung kann an einem ersten Ende des Innenstifts ausgebildet sein, und eine Innenfeder kann zwischen der dritten Vertiefung und einer ersten Vertiefung der oberen Kappe vorgesehen sein, welche eine Federkraft auf die Vielzahl von Verriegelungsnuten ausübt.
Der Rotor in dem Gehäuse kann vier Flügeln aufweisen.
Eine Dichtungsnut kann in einer Längsrichtung der Nockenwelle an Enden der Vielzahl von Flügeln, die einer Innenseite des Gehäuses zugewandt sind, ausgebildet sein und eine Dichtung kann in der Dichtungsnut vorgesehen sein.
Das Verriegelungsstiftelement kann ferner eine unter Kappe aufweisen, die an einem zweiten Ende der Passbohrung vorgesehen ist, und die untere Kappe kann dazu eingerichtet sein, eine Außenseite des Außenstifts zu stützen.
Ein Auslassloch ist zusätzlich in dem Rotor ausgebildet und dazu eingerichtet, das Arbeitsfluid in der Vielzahl von Verriegelungsnuten auszulassen, wenn das Verriegelungsstiftelement verriegelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Die Vorrichtung ist mit einer Nockenwelle, die mit einer Kurbelwelle operiert, verbunden, um die Ventilsteuerzeit von mindestens einem Einlassventil oder einem Auslassventil unter Verwendung des Drehmoments der Nockenwelle und des Drucks des Arbeitsfluids einzustellen. Die Vorrichtung kann aufweisen: ein Gehäuse, das einen Raum mit einer Verschlussplatte definiert, die operativ mit der Kurbelwelle verbunden ist; einen Rotor, der eine Vielzahl von Flügeln aufweist und durch einen Druck eines Arbeitsfluids relativ zu dem Gehäuse innerhalb eines voreingestellten Winkelbereichs gedreht wird, und in einem Gehäuse angeordnet ist um mit der Nockenwelle zu operieren, und einen Antirotationsmechanismus, der eine Positionsänderung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse hemmt oder verhindert. Der Antirotationsmechanismus insbesondere aufweist: eine Vielzahl von Verriegelungsnuten, die in einem Flügel von der Vielzahl von Flügeln des Rotors ausgebildet ist, wobei die Vielzahl von Verriegelungsnuten unterschiedliche Tiefen aufweisen und miteinander verbunden sind; und ein Verriegelungsstiftelement, das einen hohlen Außenstift, der elastisch in einer Passbohrung, die in mindestens einer der Ratschenplatte ausgebildet ist, vorgesehen ist, und einen Innenstift, der elastisch innerhalb des Außenstifts vorgesehen ist, aufweist, und die den Rotor an dem Gehäuse verriegeln, wenn einer oder mehrere von dem Außenstift und dem Innenstift nacheinander in die Verriegelungsnuten eingesetzt sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Körper, der an einer Außenseite eine Vielzahl von Ölöffnungen aufweist und dazu eingerichtet ist, mit einer Nockenwelle zu operieren; ein Magnetventil mit einer Spule, die um eine Außenseite herum eine Vielzahl von Ölnuten aufweist und elastisch durch eine Feder gelagert wird, und in dem Körper angeordnet ist, um die Strömung eines Arbeitsfluids zu steuern, indem sie selektiv mit den Ölöffnungen des Körpers in Reaktion auf ein Steuersignal kommunizieret; eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Steuersignal an das Magnetventil zu übertragen, und ferner den Antirotationsmechanismus aufweist, um eine Positionsänderung zwischen einem Rotor und einem Gehäuse durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse zu hemmen oder zu verhindern, in Reaktion auf das Steuersignal von der Steuerung.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Verriegelungsstiftelement, das den Außenstift und den Innenstift aufweist, sequentiell durch ein Drehmoment von der Nockenwelle in die Verriegelungsnuten eingesetzt, sodass der Einstellbereich eines Phasenwinkels vergrößert werden kann. Daher ist es möglich, die Größe der Ventilzeiteinstellvorrichtung zu reduzieren und die Performance eines Motors durch Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und der Motorleistung zu verbessern.
Weitere Anwendungsgebiete werden durch die hier gegebene Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele zum Zwecke der Veranschaulichung gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
FIGUREN
Damit die Erfindung gut verstanden werden kann, werden nun verschiedene Ausführungsformen davon beschrieben, welche beispielhaft angegeben werden, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, in denen:
1 eine Querschnittsmontageansicht einer Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung ist;
2 eine Vorderansicht entlang der Linie II-II von 1 ist;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von 2 ist;
4A bis 4F Querschnittsansichten sind, die sequentiell zeigen, wie ein Verriegelungsstiftelement an einem Flügel durch ein negatives Drehmoment in eine Verriegelungsnut an einer Vollverzögerungsphasenwinkelstellung eingesetzt wird, und
5A bis 5C Querschnittsansichten sind, die sequentiell zeigen, wie ein Verriegelungsstiftelement in einer Verriegelungsnut an einer Vollvoreilphasenwinkelstellung eingesetzt wird.
Die hierin beschriebenen Figuren dienen nur für Veranschaulichungszwecke und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Erfindung, deren Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass in allen Figuren gleiche oder einander entsprechende Elemente und Merkmale mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Bezug auf die beigefügten Figuren nachfolgend im Detail näher beschrieben.
1 ist eine Querschnittsmontageansicht einer Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf die 1 bis 3, weist die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung 100 einen Körper 2, der mit einer Nockenwelle 1 in einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei ein Ritzel 4, das mit einer Kurbelwelle 3 über eine Kette oder einen Zahnriemen (nicht dargestellt) verbunden ist, drehbar an dem Körper 2 vorgesehen ist, und eine scheibenförmige Ratschenplatte 5 innerhalb des Ritzels 4 integral ausgebildet ist.
Eine Spule 6, die in dem Körper 2 vorgesehen ist und eine Vielzahl von Ölnuten 6a um die Außenseite herum aufweist, und eine Feder 7, die elastisch die Spule 6 lagert, formen ein Magnetventil. Das Magnetventil steuert den Fluss des Arbeitsfluids, indem es in Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuerung (nicht dargestellt) selektiv mit einer Vielzahl von Ölöffnungen 2a kommuniziert, die um den Körper 2 herum gebildet sind.
Des Weiteren weist die Vorrichtung ein zylindrisches Gehäuse 10, einen Rotor 20, der mit der Nockenwelle 1 operiert und wahlweise in dem Gehäuse 10 dreht, und einen Antirotationsmechanismus 30, der den Rotor 20 durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors 20 zu dem Gehäuse 10 dazu bringt, mit dem Gehäuse 10 zu drehen, auf.
Eine Vielzahl von Vorsprüngen 12 ist mit voreingestellten Abständen um die Innenseite 11 des Gehäuses 10 ausgebildet. Eine Dichtungsnut 13 ist an dem freien Ende eines jeden der Vorsprünge 12 in der Längsrichtung des Gehäuses 10 ausgebildet und eine Dichtung 14 ist in die Dichtungsnuten 13 eingesetzt, wodurch zwischen benachbarten Vorsprüngen 12 Räume 15 ausgebildet sind.
Des Weiteren ist eine Vielzahl von Flügeln 22 an der Nabe 21, die mit dem Körper 2 verbunden ist, ausgebildet, und steht in Richtung der Innenseite 11 des Gehäuses 10 vor. Eine Dichtungsnut 23 ist am freien Ende jedes Flügels 22 in Längsrichtung des Rotors 20 ausgebildet und eine Dichtung 24 ist in die Dichtungsnuten 23 eingesetzt, wodurch zwischen benachbarten Vorsprüngen 12 des Gehäuses 10 Räume 15 ausgebildet sind.
Die Räume 15 sind, wie in 2 gezeigt ist, in Voreilkammern 15a und Verzögerungskammern 15b aufgeteilt. Die Voreilkammern 15a sind in der Richtung eines Pfeils B (das heißt, in einer Voreilrichtung), welche der Drehrichtung der Nockenwelle 1 entspricht, und die Verzögerungskammern 15b sind in der Richtung eines Pfeils A (das heißt, in eine Verzögerungsrichtung), wobei die Flügeln 12 dazwischen sind.
Dementsprechend wird das Arbeitsfluid selektiv zu den Voreilkammern 15a und den Verzögerungskammern 15b zugeführt und der Rotor 20 wird in Richtung des Pfeils B (Voreilrichtung) in Bezug auf das Gehäuse durch ein auf die Flügeln 12 wirkendes Drehmoment gedreht, wodurch die Voreilphase eingestellt wird. Der Rotor 20 kann in Richtung des Pfeils A (Verzögerungsrichtung) gedreht werden, um dadurch die Verzögerungsphase einzustellen. Mit dieser Anordnung wird die Ventilsteuerzeit eines Einlassventils oder eines Auslassventils eingestellt.
Der Antirotationsmechanismus 30 ist für einen Notbetrieb zur Verfügung gestellt, um selektiv eine relative Drehung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 10 zu hemmen oder zu verhindern und damit die beiden aufgrund einer äußeren Kraft miteinander zu drehen. Unterdessen kann der Antirotationsmechanismus 30 es dem Rotor 20 ermöglichen, sich relativ zu dem Gehäuse 10 frei zu drehen.
Insbesondere kann der Antirotationsmechanismus 30 an einem der Flügel 22 vorgesehen sein, wie in 2 gezeigt ist. Für die Vereinfachung der Beschreibung ist der Flügel 22 mit den Antirotationsmechanismus 30 durch das Bezugszeichen 22A bezeichnet, um von den anderen Flügeln 22 unterschieden zu werden.
Der Antirotationsmechanismus 30, wie in den 1 oder 3 gezeigt, weist ein Verriegelungsstiftelement 40, das in eine Passbohrung 25 eingesetzt ist, die durch den Flügel 22A ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Verriegelungsnuten 50, die in der Ratschenplatte 5 ausgebildete sind, um mit dem Verriegelungsstiftelement 40 verriegelt oder von diesem entriegelt zu sein, auf.
Das Verriegelungsstiftelement 40 weist wie in 3 gezeigt ist eine obere Kappe 41 auf, die ein erstes Ende (das obere Ende in 3) der Passbohrung 25 des Flügels 22A, schließt, einen hohlzylinderförmigen Außenstift 43, der durch eine Außenfeder 42 elastisch unter der oberen Kappe 41 vorgesehen ist, und einen Innenstift 45, der im Inneren 43a des Außenstift 43 gleitbar vorgesehen ist und in einer ersten Vertiefung 41a der oberen Kappe 41 durch eine Innenfeder 44 elastisch eingesetzt ist.
Das Verriegelungsstiftelement 40 kann ferner eine ringförmige untere Kappe 46 aufweisen, die an einem zweiten Ende (dem unteren Ende in 3) der Passbohrung 25 positioniert ist und die Außenseite des Außenstifts 43 stützt.
Die Außenfeder 42 weist ein erstes Ende, das an einer stufenförmigen zweiten Vertiefung 43b an dem oberen Abschnitt des Außenstifts 43 abgestützt ist, und ein zweites Ende, das an einem Vorsprung 41b, der sich von der ersten Vertiefung 41a der oberen Kappe 41 erstreckt, abgestützt ist, auf.
Ferner weist die Innenfeder 44 ein erstes Ende, das an der Unterseite einer dritten Vertiefung 45a, die in dem oberen Abschnitt des Innenstifts 45 ausgebildet ist, abgestützt ist, und ein zweites Ende, das an dem Boden der ersten Vertiefung 41a der oberen Kappe 41 abgestützt ist, auf.
Die Verriegelungsnuten 50, die an der Ratschenplatte 5 in dem Antirotationsmechanismus 30 ausgebildet sind, wie in 3 im Detail gezeigt ist, sind miteinander verbunden und weisen unterschiedliche Durchmesser und Tiefen auf, und sind der Passbohrung 25 des Flügels 22 zugewandt.
Insbesondere weisen die Verriegelungsnuten 50 eine große Nut 51 mit einem großen Durchmesser und eine kleine Nut 52 mit einem kleinen Durchmesser auf, wobei die große und die kleine Nut miteinander verbunden sind, um einen abgestuften Abschnitt 53 zu bilden. Wie in 3 gezeigt ist, ist die große Nut 51 mit einer vorgegebenen Tiefe ausgebildet und weist eine linke und eine rechte Innenseite 51a und 51b auf, und die kleine Nut 52 ist mit einer vorgegebenen Tiefe gebildet und weist eine linke und eine rechte Innenseite 52a und 52b auf, wobei die rechte Innenseite 51b der großen Nut 51 mit der rechten Innenseite 52b der kleinen Nut 52 auf der gleichen Ebene verbunden sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 3 gezeigt, wenn die Dicke des Außenstifts 43 „A” ist, der Innendurchmesser des Innenstifts 45 „B” ist, die Breite des stufenförmigen Abschnitts „C” ist, und der Innendurchmesser der kleinen Nut 52 „D” ist, kann die Beziehung zwischen A, B, C und D durch C = 2A, D = B + C dargestellt werden. D. h., der Innendurchmesser der kleinen Nut 52 kann gleich groß sein wie der Außendurchmesser des Außenstifts 43.
Ein Ölkanal 22b zum Zuführen von Arbeitsfluid in den Raum 26, der um den Außenstift 43 ausgebildet ist, oder zum Auslassen von Arbeitsfluid aus dem Raum 26 durch die Passbohrung 25, ist in einem Winkel in dem Flügel 22A ausgebildet und kommuniziert mit dem Magnetventil 8.
Der Betrieb der Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
Die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung vom Typ Zwischenwinkel sein, in welcher der Flügel 22A nahezu an der Zwischenstellung zwischen einer Vollverzögerungsphasenwinkelstellung und einer Vollvoreilphasenwinkelstellung im Raum 15 verriegelt ist.
Wenn ein Motor normal betrieben wird, wie in 2 gezeigt ist, bildet der Flügel 22A des Rotors 20 eine Verzögerungskammer 15b und eine Voreilkammer 15a an der linken und an der rechten Seite in den Raum 15 zwischen benachbarten Vorsprüngen 12 aus und kann frei in der Voreilrichtung (Richtung B) oder der Verzögerungsrichtung (Richtung A) in Bezug auf das Gehäuse 10 durch ein Drehmoment von der Nockenwelle 1 gesteuert werden, wobei die Ventilsteuerzeit eines Einlassventils oder eines Auslassventils durch die Nockenwelle 1 eingestellt werden kann.
Wenn die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung unter einer spezifischen Steuerung betrieben wird und eine Startfähigkeit eines Motors entsprechend verbessert wird, oder wenn ein unkontrollierbarer Notfall auftritt, während ein Motor betrieben wird, ist es notwendig, das Verriegelungselement 40 natürlich unter spezifischer Steuer zu verriegeln, wodurch eine relative Drehung des Rotors 20 zu dem Gehäuse 10 gehemmt oder verhindert wird.
Zuerst wird der Verriegelungsvorgang des Verriegelungselements 40 mit Bezug auf die 4A bis 4F beschrieben. In einer Ausführungsform kann der Verriegelungsvorgang durchgeführt werden, wenn der Flügel 22A in dem Raum 15 in einer Verzögerungsposition ist, das heißt, in einer vorgespannten Position in Richtung der Verzögerungskammer 15b des Raums 15.
4A zeigt einen Zustand, in dem das Arbeitsfluid durch den Ölkanal 22b im Flügel 22A zu dem Raum 26 zugeführt wurde. In diesem Zustand haben der Außenstift 43 und der Innenring 45 aufgrund des Drucks des Arbeitsfluids die Federn 42 und 44 zusammengedrückt, und wurden maximal zu der oberen Kappe 41 angehoben. Ferner ist durch den Außenstift 43 das untere Ende 45 des Innenstifts von der Oberfläche der Ratschenplatte 5 abgehoben.
In 4B wurde das Arbeitsfluids durch den Ölkanal 22b ausgelassen, ausgehend von dem in 4A gezeigten Zustand. In diesem Zustand, da der Druck des Arbeitsfluids entfernt wurde, werden der Außenstift 43 und der Innenstift 45 durch die Federkraft der Federn 42 und 44 nach unten bewegt. Ferner sind durch die Federkraft der Federn 42 und 44 die unteren Enden des Außenstifts und des Innenstifts 45 in engem Kontakt mit der Oberfläche der Ratschenplatte 5.
In dem in 4B gezeigten Zustand wird ein negatives Drehmoment von der Nockenwelle 1 an den Flügel 22A durch den Rotor 20 übertragen und der Flügel 22 wird um einen voreingestellten Winkel in Voreilrichtung (Richtung B) gedreht, wodurch der in 4C gezeigte Zustand eingenommen wird. Das heißt, der Innenstift 45 wird nach unten bewegt und in die große Nut 51 durch die Federkraft der Innenfeder 44 eingesetzt, und das untere Ende des Innenstifts 45 wird an der linken Innenseite 51a der großen Nut 51 verriegelt, sodass das untere Ende in engem Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 53 ist. Ferner ist das untere Ende des Außenstifts 43 weiterhin in engem Kontakt mit der Oberfläche der Ratschenplatte 5. Dementsprechend wird ein Ratschenbetrieb, der den Flügel 22A hemmt oder hindert sich in der Verzögerungsrichtung zu bewegen, durchgeführt.
Als Referenz kann eine Vorspannfeder (nicht gezeigt) an einer Seite des Rotors 20 in Richtung der Nockenwelle 1 angebunden sein, und die Vorspannfeder kann das negative Drehmoment durch die Nockenwelle 1 unterstützen.
Als nächstes wird, wenn zusätzlich ein negatives Drehmoment von der Nockenwelle 1 durch den Rotor 20 an den Flügel 22A angelegt wird, der in 4D gezeigte Zustand durchgeführt. Genauer gesagt wird der Außenstift 43 durch die Federkraft der Außenfeder 42 nach unten bewegt und in die große Nut 51 eingesetzt, ausgehend von dem Zustand in 4C. Das untere Ende des Außenstifts 43 wird an der linken Innenseite 51a der großen Nut 51 verriegelt und die beiden unteren Enden des Außenstifts 43 und des Innenstifts 45 sind in engem Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 53. In diesem Zustand kann sich der Flügel 22A immer noch nicht in der Verzögerungsrichtung bewegen, sodass der Ratschenbetrieb aufrechterhalten wird.
In 4E, wurde zusätzlich ein negatives Drehmoment auf den Flügel 22A aufgebracht, aus dem in 4D gezeigten Zustand. Das heißt, der Innenstift 45 wurde nach unten bewegt und durch die Federkraft der Innenfeder 44 in die kleine Nut 52 eingesetzt, und das untere Ende des Innenstifts 45 ist an der linken Innenseite 52a der kleinen Nut 52 verriegelt, sodass das untere Ende des Innenstifts 45 in engem Kontakt mit dem Boden der kleinen Nut 52 ist. Ferner ist das untere Ende 43 des Außenstifts weiterhin in engem Kontakt mit der Oberfläche der Ratschenplatte 5. Dementsprechend wir der Ratschenbetrieb, der hemmt oder verhindert, dass der Flügel 22A sich in der Verzögerungsrichtung bewegt, aufrechterhalten.
Wenn zusätzlich in dem in 4E gezeigten Zustand ein negatives Drehmoment auf den Flügel 22A angelegt wird, werden durch die Federkraft der Außenfeder 42 und der Innenfeder 44 die unteren Enden des Außenstift 43 und des Innenstifts 45 (alle) in engen Kontakt mit dem Boden der kleinen Nut 52 gebracht, wie in 4F gezeigt ist. In diesem Zustand ist das untere Ende des Außenstifts 43 an der rechten Innenseite 51b der großen Nut 51 und an der linken und rechten Innenseite 52a und 52b der kleinen Nut 52 verriegelt, und der Flügel 22A ist ohne sich sowohl in der Verzögerungsrichtung als auch in der Voreilrichtung zu bewegen, verriegelt. Dementsprechend ist das Verriegelungsstiftelement 40 fest in der Verriegelungsnut 50 der Ratschenplatte 5 eingebracht, sodass sich der Rotor 20 zusammen mit dem Gehäuse 10 dreht, ohne sich relativ zum Gehäuse 10 zu drehen.
Wie oben beschrieben, ist das Verriegelungsstiftelement 40 durch ein relativ kleines negatives Drehmoment sequentiell in der Verriegelungsnut 50 der Ratschenplatte 5 verriegelt, wenn der Flügel 22A in einer Verzögerungsposition ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, indem die Verriegelung sequentiell in fünf Schritte durchgeführt wird, kann die Position eines Starts eines Motors in der Verzögerungsrichtung bewegt werden, die Größe der Ventilzeiteinstellvorrichtung kann reduziert werden, und die Effizienz und die Leistung des Motors kann durch eine Verbesserung des Vorgangs des Öffnens und Schließen eines Einlassventils oder eines Auslassventils verbessert werden.
Nachfolgend wird der Verriegelungsbetrieb unter Verwendung eines positiven Drehmoments von der Nockenwelle mit Bezug auf die 5A bis 5C beschrieben. Insbesondere ist der Flügel 22A in Richtung einer Voreilstellung vorgespannt, das heißt, in der Voreilkammer 15a des Raums 15.
5A zeigt einen Zustand, wenn Arbeitsfluid durch den Ölkanal 22b, der in dem Flügel 22A ausgebildet ist, in den Raum 26 zugeführt wurde. Der Außenstift 43 wurde maximal zu der oberen Kappe 41 angehoben, wodurch die Außenfeder 42 durch den Druck des Arbeitsfluids zusammengedrückt wird. Ferner ist das untere Ende 45 des Innenstifts durch den Außenstift 43 von der Oberfläche der Ratschenplatte 5 abgehoben.
Als nächstes wird der in 5B gezeigte Zustand durch Ablassen des Arbeitsfluids durch den Ölkanal 22b hergestellt, ausgehend von dem in 5A gezeigten Zustand. Das heißt, da der Druck des Arbeitsfluids, der an dem Außenstift 43 angelegt war, entfernt wurde, wird der Außenstift durch die Federkraft der Außenfeder 42 nach unten bewegt. Dementsprechend sind durch die Federkraft der Federn 42 und 44 die unteren Enden des Außenstifts 43 und des Innenstifts 45 in engen Kontakt mit der Oberfläche der Ratschenplatte 5 gebracht.
In dem in 5B gezeigten Zustand wird ein negatives Drehmoment von der Nockenwelle 1 an den Flügel 22A durch den Rotor 20 übertragen und der Flügel 22 wird um einen vorbestimmten Winkel in der Verzögerungsrichtung (Richtung A) gedreht, wodurch der in 5C. gezeigte Zustand angenommen wird. Im Allgemeinen ist ein positives Drehmoment größer als ein negatives Drehmoment, so wird eine Verriegelung durch einen Schritt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht.
Insbesondere der Außenstift 43 und der Innenstift 45 sind in dem in 5B gezeigten Zustand durch einen Schritt in die kleine Nut 52 durch die große Nut 51 des Verriegelungsnuten 50 durch die Federkraft der Federn 42 und 44 eingesetzt. Dementsprechend wird, wie in 5C gezeigt ist, das untere Ende des Außenstifts 43 an der rechten Innenseite 51b der große Nut 51 und an der rechten Innenseite 52b und der linken Innenseite 52a der kleinen Nut 52 verriegelt.
Daher ist der Flügel 22A in einem Verriegelungszustand, in dem er sich sowohl in der Verzögerungsrichtung als auch in der Voreilrichtung nicht bewegen kann. Als Ergebnis wird das Verriegelungsstiftelement in der Verriegelungsnut 50 der Ratschenplatte 5 verriegelt, sodass der Rotor 20 sich zusammen mit dem Gehäuse 10 dreht, ohne sich relativ zum Gehäuse 10 zu drehen.
Die obige Beschreibung ist nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt. Es ist für einen Fachmann auf dem Gebiet verständlich, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Weise verändert und modifiziert werden kann.
Beispielsweise, obwohl der Rotor 20 vier Flügel 22 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, können auch drei oder eine andere Anzahl von Flügeln 22 vorgesehen sein, abhängig von der Art oder den Betriebseigenschaften eines Verbrennungsmotors.
Ferner ist es auch möglich, dass obwohl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Flügel 22A das Verriegelungsstiftelement 40 aufweist, zwei Flügel 22A des Rotors 20 jeweils das Verriegelungsstiftelement 40 aufweisen.
Ferner können Auslasslöcher 22c und 4a in dem Flügel 22A und der Ratschenplatte 5 gebildet werden, um mit der Verriegelungsnut 50 zu kommunizieren, sodass das Arbeitsfluid in der Verriegelungsnut 50, wenn der Außenstift 43 oder der Innenstift 44 in die Verriegelungsnut 50 nach unten bewegt wird, ausgelassen werden kann.
Ferner ist es möglich, dass obwohl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Antirotationsmechanismus 30 das Verriegelungsstiftelement 40 an dem Rotor 20 ausgebildet ist und die Verriegelungsnut 50 in der Ratschenplatte 5 ausgebildet ist, eine Verriegelungsnut in dem Rotor 20 ausgebildet wird und die Ratschenplatte 5 das Verriegelungsstiftelement 40 aufweist.

Claims

Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung umfasst: ein Gehäuse, das einen Raum mit einer Verschlussplatte definiert, die operativ mit einer Kurbelwelle verbunden ist; einen Rotor, der eine Vielzahl von Flügeln aufweist und dazu eingerichtet ist, durch einen Druck eines Arbeitsfluids sich relativ zu dem Gehäuse innerhalb eines voreingestellten Winkelbereichs zu drehen, wobei der Rotor in dem Gehäuse angeordnet ist, um mit einer Nockenwelle zu operieren, und einen Antirotationsmechanismus, der dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch Hemmen oder Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse zu hemmen oder zu verhindern, wobei der Antirotationsmechanismus aufweist: eine Vielzahl von Verriegelungsnuten, die auf der Ratschenplatte mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet sind und miteinander verbunden sind; und ein Verriegelungsstiftelement, umfassend: einen Außenstift, der elastisch in einer Passbohrung, die in mindestens einem Flügel der Vielzahl von Flügeln ausgebildet ist, vorgesehen ist, und einen Innenstift, der elastisch innerhalb des Außenstifts vorgesehen ist, und dazu eingerichtet ist, den Rotor an dem Gehäuse zu verriegeln, wenn der Außenstift und der Innenstift nacheinander in die Vielzahl von Verriegelungsnuten eingesetzt sind.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von Verriegelungsnuten eine große Nut mit einem großen Durchmesser und eine kleine Nut mit einem kleinen Durchmesser aufweist, wobei die große Nut und die kleine Nut einen gestuften Abschnitt formen, der eine voreingestellte Tiefe aufweist.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Breite des gestuften Abschnitts doppelt so groß ist wie eine Dicke des Außenstifts, und ein Innendurchmesser der kleinen Nut so groß ist wie ein Außendurchmesser des Außenstifts.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verriegelungsstiftelement ferner eine obere Kappe aufweist, die eine erste Vertiefung darin aufweist und dazu eingerichtet ist, ein erstes Ende der Passbohrung zu schließen.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine zweite Vertiefung an einem ersten Ende des Außenstifts ausgebildet ist, und eine Außenfeder zwischen der zweiten Vertiefung und einem ersten Ende der oberen Kappe vorgesehen ist, welche eine Federkraft auf die Vielzahl von Verriegelungsnuten ausübt.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine dritte Vertiefung an einem ersten Ende des Innenstifts ausgebildet ist, und eine Innenfeder zwischen der dritten Vertiefung und der ersten Vertiefung der oberen Kappe vorgesehen ist, welche eine Federkraft auf die Vielzahl von Verriegelungsnuten ausübt.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der das Verriegelungsstiftelement ferner eine untere Kappe aufweist, die an einem zweiten Ende der Passbohrung angeordnet ist, und die untere Kappe dazu eingerichtet ist, eine Außenseite des Außenstifts zu stützen.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zusätzlich in dem Rotor ein Auslassloch ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, das Arbeitsfluid in der Vielzahl von Verriegelungsnuten auszulassen, wenn das Verriegelungsstiftelement verriegelt ist.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Rotor in dem Gehäuse vier Flügel aufweist.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung nach Anspruch 9, bei der eine Dichtungsnut in einer Längsrichtung der Nockenwelle an Enden der Vielzahl von Flügeln, die einer Innenseite des Gehäuses zugewandt sind, ausgebildet ist, und in der Dichtungsnut eine Dichtung vorgesehen ist.
Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Ventilsteuerzeiteinstellvorrichtung umfasst: ein Gehäuse, das dazu eingerichtet ist, einen Raum mit einer Verschlussplatte zu definiert, die operativ mit einer Kurbelwelle verbunden ist; einen Rotor, der eine Vielzahl von Flügeln aufweist und durch einen Druck eines Arbeitsfluids relativ zu dem Gehäuse innerhalb eines voreingestellten Winkelbereichs gedreht wird, und operativ mit einer Nockenwelle verbunden ist, und einen Antirotationsmechanismus, der eine Positionsänderung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse verhindert, wobei der Antirotationsmechanismus aufweist: eine Vielzahl von Verriegelungsnuten, die in einem Flügel von der Vielzahl von Flügeln des Rotors mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet sind und miteinander verbunden sind; und ein Verriegelungsstiftelement, das einen hohlen Außenstift, der elastisch in einer Passbohrung, die in mindestens einer der Ratschenplatte ausgebildet ist, vorgesehen ist, und einen Innenstift, der elastisch innerhalb des Außenstifts vorgesehen ist, aufweist, und die den Rotor an dem Gehäuse verriegeln, wenn einer oder mehrere von dem Außenstift und dem Innenstift nacheinander in die Verriegelungsnuten eingesetzt sind.
Ventilsteuerzeiteinstellungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Körper, der an einer Außenseite eine Vielzahl von Ölöffnungen aufweist und mit einer Nockenwelle operiert; ein Magnetventil mit einer Spule, die um eine Außenseite herum eine Vielzahl von Ölnuten aufweist und durch eine Feder elastisch gelagert ist, und in dem Körper angeordnet ist, um die Strömung eines Arbeitsfluids zu steuern, indem sie selektiv mit den Ölöffnungen des Körpers in Reaktion auf ein Steuersignal kommunizieret; und eine Steuereinrichtung, die das Steuersignal an das Magnetventil überträgt, und ferner umfassend den Antirotationsmechanismus zum Verhindern einer Positionsänderung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch Verhindern einer relativen Drehung des Rotors zu dem Gehäuse, in Reaktion auf das Steuersignal von der Steuerung, nach einem der Ansprüche 1 bis 11.