DE10203634A1 - Ventilzeiteneinstellsystem eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Ventilzeiteneinstellsystem eines VerbrennungsmotorsInfo
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Abstract
Ein effektiver Bereich der Drängkraft einer Unterstützungsfeder (7) befindet sich zwischen einer maximalen nacheilenden Phase und einer vorbestimmten Phase einer Nockenwelle (2), eines Flügelrotors (3) und Flügeln (10). Die vorbestimmte Phase ist gleich einer Zwischenarretierphase der Nockenwelle (2), des Rotors (3) und der Flügel (10) +10 DEG Kurbelwinkel. Selbst wenn der zu jeder Voreilkammer (11) gelieferte Öldruck zum Zeitpunkt des Anhaltens des Motors verringert ist, können die Nockenwelle (2), der Rotor (3) und die Flügel (10) bis zu der Zwischenphase oder über diese hinaus durch die Feder (7) voreilen. Darüber hinaus sind zum Zeitpunkt des Startens des Motors der Rotor (3) und die Flügel (10) in der Nähe der Zwischenphase positioniert, so dass eine Reaktionskraft der Feder (7) sehr gering ist, was eine leichte Bewegung des Rotors (3) mit einem Antriebsmoment der Nockenwelle (2) zu einer Nacheilseite ermöglicht. Somit kann der Rotor (3) bei der Zwischenphase durch einen Arretierzapfen (6) arretiert werden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Ventilzeiteneinstellsystem eines Verbrennungsmotors, der bei
einer Zwischenphase einer Nockenwelle und eines Flügelrotors
starten kann, die sich im Allgemeinen in der Mitte eines
veränderlichen Phasenbereichs der Nockenwelle und des
Flügelrotors befindet. Das Ventilzeiteneinstellsystem kann
kontinuierlich die Zeitphasen von jedem Einlassventil und jedem
Auslassventil des Verbrennungsmotors öffnen und schließen.
Bei einem früher vorgeschlagenen variablen
Einlassventilzeitmechanismus wird eine Nockenwelle
beispielsweise über eine Steuerriemenscheibe und ein Kettenrad
gedreht, die sich synchron zu einer Kurbelwelle eines
Verbrennungsmotors drehen. Die Öffnungszeit und die Schließzeit
(nachstehend als "Ventilzeit" bezeichnet) von jedem
Einlassventil des Verbrennungsmotors wird unter Verwendung einer
Phasendifferenz verändert, die durch eine Relativdrehung
zwischen der Steuerriemenscheibe und dem Kettenrad und der
Nockenwelle erzeugt wird, um die Motorleistung zu erhöhen und
den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu verringern.
Beispielsweise kann der Kraftstoffverbrauch durch ein Verringern
von Pumpenverlusten des Motors verringert werden. Dies kann
erreicht werden, indem jedes Einlassventil geschlossen wird,
nachdem ein entsprechender Kolben seinen unteren Totpunkt
erreicht hat. In dem Fall, bei dem das Einlassventil geschlossen
wird, nachdem der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht hat,
wird der Kraftstoffverbrauch in vorteilhafter Weise nach einem
Aufwärmen des Motors verringert, jedoch wird ein tatsächliches
Verdichtungsverhältnis während eines Motorkaltbetriebs in
nachteilhafter Weise verringert und somit kann die
Lufttemperatur an dem oberen Totpunkt des Kolbens nicht auf eine
ausreichende Höhe erhöht werden, was ein Motorstartfehlverhalten
bewirkt. In einem derartigen Fall wird die zum Starten des
Motors erforderliche Zeitspanne verlängert oder der Motor kann
überhaupt nicht gestartet werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Zustand ist die optimale Ventilzeit
des Einlassventils während des kalten Motorbetriebs an der
voreilenden Seite relativ zu der optimalen Ventilzeit des
Einlassventils während des warmen Motorbetriebs nach dem
Aufwärmen. Somit unterscheidet sich bei dem Mechanismus für eine
variable Einlassventilzeit, der die Ventilzeit von jedem
Einlassventil ändert, die optimale Ventilzeit (die optimale
Öffnungszeit und die optimale Schließzeit von jedem
Einlassventil), die für den Kaltstart des Motors geeignet ist,
von der optimalen Ventilzeit (die optimale Öffnungszeit und die
optimale Schließzeit von jedem Einlassventil), die für das
Verringern des Kraftstoffverbrauchs nach dem Aufwärmen des
Motors geeignet ist.
Um diesen Nachteil anzusprechen, wurde ein Mechanismus für eine
variable Einlassventilzeit vorgeschlagen (siehe die ungeprüfte
Japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-324 613, die dem
US-Patent Nr. 5 738 056 entspricht), der einen Arretierzapfen zum
Arretieren eines Innenrotors bei einer Zwischenphase hat, die
sich im Allgemeinen in der Mitte eines veränderlichen
Phasenbereichs der Einlassnockenwelle oder der Einlassventilzeit
befindet. Durch diesen Aufbau kann der Motor bei der
Zwischenphase gestartet werden, die für den Kaltstart des Motors
geeignet ist.
Jedoch hängt bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau das
Arretieren des Innenrotors im Allgemeinen bei der Zwischenphase,
die sich in der Mitte des variablen Phasenbereichs befindet,
unter Verwendung des Arretierzapfens zum Zeitpunkt des Anhaltens
des Motors außerordentlich von der Verringerung des Öldrucks ab,
die durch eine Verringerung der Motordrehzahl bewirkt wird.
Somit ändert sich die Verringerung des in die Voreilkammer
gelieferten Öldrucks in Abhängigkeit von der Änderung der
Temperatur des Motoröls. Als ein Ergebnis können, wenn der zu
jeder Voreilölkammer gelieferte Öldruck relativ gering zum
Zeitpunkt des Motoranhaltens ist, der Innenrotor und die Flügel,
die sich zusammen mit der Einlassnockenwelle drehen, nicht mit
Leichtigkeit im Allgemeinen zum Voreilen zu der Zwischenphase
gebracht werden, die sich in der Mitte des variablen
Phasenbereichs befindet. Daher ist es schwierig, die
Einlassnockenwelle und die Ventilzeit des Einlassventils im
Allgemeinen bei der Zwischenphase zu arretieren, die sich in der
Mitte des variablen Phasenbereichs befindet.
Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-223 112,
die dem US-Patent Nr. 6 062 182 entspricht, offenbart einen
anderen Mechanismus für eine variable Einlassventilzeit, der
eine Nockenwelle und einen Innenrotor im Allgemeinen bei einer
Zwischenphase eines variablen Phasenbereichs der Nockenwelle und
des Innenrotors zu dem Zeitpunkt des Motorstarts unter
Verwendung eines Arretierzapfens arretiert. Dies wird wie folgt
erreicht. Zum Zeitpunkt des Anhaltens des Motors werden der
Innenrotor und die Flügel durch eine Feder zu einer Voreilseite
innerhalb eines effektiven Bereichs einer Drängkraft der Feder
gedrängt, der zwischen einer maximal nacheilenden Phase und
einer maximal voreilenden Phase der Nockenwelle und des
Innenrotors ist. Dann wird zum Zeitpunkt des Startens des Motors
die Phase des Innenrotors und der Flügel zu einem Schwanken
gebracht aufgrund des schwankenden Moments der Nockenwelle.
Diese Schwankung der Phase des Innenrotors und der Flügel
bewirkt eine Arretierung der Nockenwelle und des Innenrotors
durch den Arretierzapfen im Allgemeinen bei der Zwischenphase
des variablen Phasenbereichs der Nockenwelle und des
Innenrotors.
Jedoch wirkt bei diesem Aufbau, wenn der Innenrotor und die
Flügel bei der maximal voreilenden Phase zum Zeitpunkt des
Anhaltens des Motors angehalten werden, die Drängkraft der Feder
gegen das Nacheilen des Innenrotors und der Flügel, das durch
das Antriebsmoment der Nockenwelle bewirkt wird, so dass der
Innenrotor und die Flügel nicht unmittelbar zum Zeitpunkt des
Startens des Motors nacheilen können, was das Arretieren des
Innenrotors und der Flügel durch den Arretierzapfen verhindert.
Als ein Ergebnis kann der Motor nicht zuverlässig bei im
Allgemeinen der Zwischenphase gestartet werden, die sich in der
Mitte des variablen Phasenbereichs befindet.
Darüber hinaus wird in einem Fall, bei dem das
Ventilzeiteneinstellsystem an einer Auslassnockenwelle
vorgesehen ist, wenn sowohl die Auslassnockenwelle als auch die
Einlassnockenwelle bei einer Nacheilphase zum Zeitpunkt des
Startens des Motors sind, bei einer Überdeckungsperiode, während
der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil von
einem Zylinder geöffnet sind, unnötig vergrößert, was ein
Motorstartfehlverhalten verursacht.
Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-294 121
offenbart ein Verfahren zum Überwinden des vorstehend
dargelegten Nachteils. Bei diesem Verfahren steht ein Ende einer
Drehschraubenfeder mit einer Steuerriemenscheibe in Eingriff,
die sich zusammen mit einem Schuhgehäuse dreht, und das andere
Ende der Drehschraubenfeder steht mit einem Flügelrotor in
Eingriff. Der Flügelrotor wird stets in eine Voreilrichtung
relativ zu dem Schuhgehäuse durch die Drehschraubenfeder
gedrängt.
Bei dem in der vorstehend erwähnten ungeprüften Japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 11-294 121 offenbarten
Ventilzeiteneinstellsystem erstrecken sich das eine Ende und das
andere Ende der Drehschraubenfeder jeweils axial. Das andere
Ende der Drehschraubenfeder ist in einem in dem Flügelrotor
ausgebildeten axialen Längsloch eingeführt und dort gesichert.
Wenn ein Abschnitt der Drehschraubenfeder gebogen wird, um den
entsprechenden sich axial erstreckenden Endabschnitt vorzusehen,
sollte ein Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts gleich einem
vorbestimmten Wert oder größer sein, um eine ausreichende
Festigkeit bei dem gebogenen Abschnitt zu erzielen. Die
gebogenen Abschnitte und die sich axial erstreckenden
Endabschnitte (Eingriffsabschnitte) der Drehschraubenfeder
erhöhen die axiale Länge der Drehschraubenfeder, was zu einer
Zunahme der axialen Größe des Ventilzeiteneinstellsystems führt.
Darüber hinaus ist das andere Ende der Drehschraubenfeder in das
in dem Flügelrotor ausgebildete axiale Längsloch eingeführt, so
dass die Drehschraubenfeder direkt gleitfähig mit dem
Flügelrotor in Kontakt steht. Somit muss der Rotor aus einem
relativ steifen gegenüber Verschleiß widerstandsfähigen Material
hergestellt sein. Jedoch werden, wenn der Flügelrotor aus einem
relativ steifen Material hergestellt ist, die Herstellkosten des
Flügelmotors in nachteilhafter Weise erhöht und somit nehmen die
Herstellkosten des Ventilzeiteneinstellsystems nachteilhaft zu.
Die vorliegende Erfindung spricht die vorstehend aufgeführten
Nachteile an. Somit ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Ventilzeiteneinstellsystem eines
Verbrennungsmotors zu schaffen, das zu einem noch
zuverlässigeren Voreilen eines Rotators an der angetriebenen
Seite zumindest bei einer Zwischenphase des Rotators an der
angetriebenen Seite, die sich in der Mitte eines variablen
Phasenbereichs des Rotators an der angetriebenen Seite befindet,
unter Verwendung eines Hydraulikfluiddrucks, der zu jeder
Voreilkammer geliefert wird, und außerdem unter Verwendung einer
Drängkraft einer Voreilseitendrängeinrichtung zum Zeitpunkt des
Anhaltens des Motors in der Lage ist. Es ist eine zweite Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeiteneinstellsystem eines
Verbrennungsmotors zu schaffen, durch das der Motor in noch
zuverlässigerer Weise bei im Allgemeinen der Zwischenphase
gestartet werden kann, die sich in der Mitte des variablen
Phasenbereichs des Rotators an der angetriebenen Seite befindet.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
axiale Größe eines Ventilzeiteneinstellsystems durch ein
Verringern der axialen Länge einer Drehschraubenfeder zu
verringern. Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die Kosten eines Ventilzeiteneinstellsystems durch
ein Senken der Herstellkosten eines Flügelrotors zu verringern,
indem der Flügelrotor aus einem relativ weichen Material
ausgebildet wird. Es ist eine fünfte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die Kosten eines Ventilzeiteneinstellsystems durch
ein Senken der Herstellkosten zu verringern, die für einen
Eingriff einer Drehschraubenfeder mit einem Flügelrotor
erforderlich sind durch die Verwendung eines Positionierlochs,
das in dem Flügelrotor ausgebildet ist und mit dem die
Drehschraubenfeder in Eingriff steht.
Um die vorstehend dargelegten Aufgaben der vorliegenden
Erfindung zu lösen, wird ein Ventilzeiteneinstellsystem eines
Verbrennungsmotors zum Einstellen einer Öffnungszeit und einer
Schließzeit von zumindest entweder einem Einlassventil oder
einem Auslassventil geschaffen. Das Ventilzeiteneinstellsystem
ist mit einem Antriebskraftübertragungssystem versehen, welches
ermöglicht, dass der Verbrennungsmotor bei im Allgemeinen einer
Zwischenphase einer angetriebenen Welle gestartet wird, die sich
in der Mitte eines variablen Phasenbereichs der angetriebenen
Welle befindet, die durch eine Antriebswelle des
Verbrennungsmotors angetrieben wird, um das zumindest eine
Einlassventil oder Auslassventil zu öffnen und zu schließen. Das
Ventilzeiteneinstellsystem hat einen Rotator der Antriebsseite,
einen Rotator der angetriebenen Seite, eine Voreilkammer, eine
Nacheilkammer, eine Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung, eine
Phasenhalteeinrichtung und eine Voreilseitendrängeinrichtung.
Der Rotator der Antriebsseite wird synchron zu der Antriebswelle
des Verbrennungsmotors gedreht. Der Rotator der angetriebenen
Seite wird zusammen mit der angetriebenen Welle gedreht und kann
relativ zu dem Rotator der Antriebsseite drehen. Die
Voreilkammer bringt einen Hydraulikfluiddruck auf den Rotator
der angetriebenen Seite auf, um den Rotator der angetriebenen
Seite in einer derartigen Weise zu drehen, dass eine Phase des
Rotators der angetriebenen Seite relativ zu dem Rotator der
Antriebsseite voreilt. Die Nacheilkammer bringt einen
Hydraulikfluiddruck auf den Rotator der angetriebenen Seite auf,
um den Rotator der angetriebenen Seite in einer derartigen Weise
zu drehen, dass die Phase des Rotators der angetriebenen Seite
relativ zu dem Rotator der Antriebsseite nacheilt. Die
Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung liefert den hydraulischen
Druck zu der Voreilkammer und lässt den hydraulischen Druck von
der Nacheilkammer ablaufen, wenn der Verbrennungsmotor
ausgeschaltet wird. Die Phasenhalteeinrichtung hält die
Relativdrehung zwischen dem Rotator der Antriebsseite und dem
Rotator der angetriebenen Seite bei im Allgemeinen einer
Zwischenphase des Rotators der angetriebenen Seite nach dem
Ausschalten des Motors oder wenn der Motor gestartet wird. Die
Zwischenphase des Rotators der angetriebenen Seite befindet sich
in der Mitte eines variablen Phasenbereichs des Rotators der
angetriebenen Seite. Die Voreilseitendrängeinrichtung bringt
eine Drängkraft auf den Rotator der angetriebenen Seite auf,
damit der Rotator der angetriebenen Seite an der Voreilseite
voreilt. Ein effektiver Bereich der Drängkraft der
Voreilseitendrängeinrichtung liegt zwischen einer maximal
nacheilenden Phase des Rotators der angetriebenen Seite und
einer vorbestimmten Phase des Rotators der angetriebenen Seite.
Die vorbestimmte Phase des Rotators der angetriebenen Seite
befindet sich in der Nähe einer Zwischenphase des Rotators der
angetriebenen Seite an der Voreilseite der Zwischenphase des
Rotators der angetriebenen Seite.
Die Voreilseitendrängeinrichtung kann eine Feder sein. Ein Ende
der Feder kann durch den Rotator der Antriebsseite gehalten
werden und das andere Ende der Feder kann durch den Rotator der
angetriebenen Seite gehalten werden und erstreckt sich in einer
senkrecht zu der axialen Richtung des Rotators der angetriebenen
Seite stehenden Richtung. Der Rotator der angetriebenen Seite
kann einen Eingriffsabschnitt für einen Eingriff mit dem anderen
Ende der Feder haben. Der Eingriffsabschnitt kann sich in der
senkrecht zu der axialen Richtung des Rotators der angetriebenen
Seite stehenden Richtung erstrecken.
Der Eingriffsabschnitt des Rotators der angetriebenen Seite kann
ein gegenüber Verschleiß widerstandsfähiges Element aufnehmen,
das aus einem verschleißfesten Material hergestellt ist. Das
verschleißfeste Element ist zwischen dem anderen Ende der Feder
und dem Eingriffsabschnitt des Rotators der angetriebenen Seite
angeordnet.
Der Rotator der angetriebenen Seite kann ein Positionierloch
haben, das den Rotator der angetriebenen Seite axial
durchdringt, um den Rotator der angetriebenen Seite an der
angetriebenen Welle zu positionieren. Das andere Ende der Feder,
das durch den Rotator der angetriebenen Seite gehalten wird,
kann sich alternativ in der axialen Richtung des Rotators der
angetriebenen Seite erstrecken und kann mit dem Positionierloch
in Eingriff stehen.
Die Erfindung und ihre weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile
sind am deutlichsten durch die nachstehend aufgeführte
Beschreibung, die beigefügten Ansprüche und die beigefügten
Zeichnungen verständlich.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Federaufnahmenut und eines
Kettenrads von einem Steuerrotor eines kontinuierlich variablen
Ventilzeitmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hauptmerkmals eines
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Hauptmerkmals des
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt eine Längsquerschnittsansicht eines
elektromagnetischen Öldrucksteuerventils gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt ein Zustandsdiagramm eines Voreilsteuermodus des
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt ein Zustandsdiagramm eines Ablaufmodus des
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptmerkmals von
einem kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht eines Hauptmerkmals von einem
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptmerkmals von dem
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel.
Fig. 10A zeigt eine ausschnittartige Längsschnittansicht eines
Ventilzeiteneinstellsystems gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10B zeigt eine Ansicht des Inneren von einem Schuhgehäuse
des Ventilzeiteneinstellsystems gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 11A zeigt eine Seitenansicht eines verschleißfesten
Elements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Fig. 11B zeigt eine Vorderansicht des verschleißfesten Elements
gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Fig. 12A zeigt eine Längsschnittansicht eines
Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12B zeigt eine Ansicht des Inneren eines Schuhgehäuses
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in
den Zeichnungen auf ähnliche Teile.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein
kontinuierlich variables Ventilzeiteneinstellsystem geschaffen,
das in einem Antriebskraftübertragungssystem angeordnet ist,
welches eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle eines
Verbrennungsmotors zu Einlassventilen und Auslassventilen
überträgt. Das kontinuierlich variable
Ventilzeiteneinstellsystem kann eine Ventilzeit von jedem (nicht
gezeigten) Einlassventil kontinuierlich ändern, das in einem
Zylinderkopf E des Verbrennungsmotors angeordnet ist, das heißt
genauer gesagt ein 4-Takt-Motor wie beispielsweise ein Motor mit
zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC-engine = Double Overhead
Camshaft Engine) (wobei dieser nachstehend der Einfachheit
halber als "Motor" bezeichnet ist).
Das kontinuierlich variable Ventilzeiteneinstellsystem hat einen
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus und ein
elektronisches Motorsteuersystem (eine Öldrucksteuereinrichtung,
die nachstehend als "ECU" bezeichnet ist). Der kontinuierlich
variable Einlassventilzeitmechanismus hat einen Steuerrotor 1,
eine Einlassnockenwelle (die nachstehend der Einfachheit halber
als "Nockenwelle" bezeichnet ist) 2 und einen Flügelrotor 3. Der
Steuerrotor 1 wird durch eine Antriebswelle (die nicht gezeigt
ist und nachstehend als "Kurbelwelle" bezeichnet ist) des Motors
drehend angetrieben. Die Einlassnockenwelle 2 wirkt als eine
angetriebene Welle, die relativ zu dem Steuerrotor 1 drehbar
ist. Der Flügelrotor 3 ist an einem axialen Ende der Nockenwelle
2 gesichert und ist drehbar in dem Steuerrotor 1 aufgenommen.
Die ECU steuert elektronisch ein elektromagnetisches
Ölkanalschaltventil 4 und ein elektromagnetisches
Öldrucksteuerventil 5, die miteinander zusammenwirken, um
wahlweise einen Öldruck relativ zu den Voreilkammern 11 und zu
den Nacheilkammern 12 des kontinuierlich variablen
Einlassventilzeitmechanismus zu liefern bzw. ablaufen zu lassen.
Der Steuerrotor 1 entspricht einem Rotator der Antriebsseite der
vorliegenden Erfindung und hat ein im Allgemeinen ringartiges
plattenförmiges Kettenrad 14, ein im Allgemeinen zylinderartig
geformtes Schuhgehäuse 15, drei Schrauben 16 mit kleinerem
Durchmesser und dergleichen. Das Kettenrad 14 wird durch die
Kurbelwelle des Motors über eine Steuerkette 13 gedreht. Das
Schuhgehäuse 15 ist an einer vorderen Endwandfläche des
Kettenrads 14 angebracht. Die Schrauben 16 mit dem kleineren
Durchmesser sichern einschraubbar das Kettenrad 14 und das
Schuhgehäuse 15 aneinander.
Das Kettenrad 14 hat eine Vielzahl an Zähnen 18, die entlang der
Außenumfangsseite des Kettenrads 14 angeordnet sind, um mit
einer Vielzahl an entsprechenden (nicht gezeigten) Zähnen in
Zahneingriff zu stehen, die entlang einer Innenumfangsseite der
Steuerkette 13 angeordnet sind. Drei Innengewindelöcher sind in
einem ringartigen Plattenabschnitt des Kettenrads 14 ausgebildet
(der ringartige Plattenabschnitt bildet einen hinteren
Abdeckabschnitt zum Abdecken eines hinteren Endes des
Schuhgehäuses 15), um mit den drei Schrauben 16 mit dem
kleineren Durchmesser jeweils im Gewindeeingriff zu stehen.
Darüber hinaus ist eine ringartige Federaufnahmenut 17 an der
vorderen Endwandfläche des Kettenrads 14 ausgebildet, um eine
Voreilunterstützungsfeder 7 aufzunehmen, die nachstehend
detaillierter beschrieben ist.
Das Schuhgehäuse 15 hat einen zylindrischen
Schuhgehäusehauptkörper 115, der drehbar den Flügelrotor 3
aufnimmt, und einen ringartigen plattenförmigen vorderen
Abdeckabschnitt 19, der ein axiales vorderes Ende des
Schuhgehäusehauptkörpers 115 des Schuhgehäuses 15 abdeckt. Der
Schuhgehäusehauptkörper des Schuhgehäuses 15 hat eine Vielzahl
(in diesem Fall drei) an trapezartig geformten Schuhen
(Teilungen) 9, die am Umfang angeordnet sind und sich radial
nach innen erstrecken. Eine entgegengesetzte Fläche von jedem
Schuh 9 hat einen bogenartigen Querschnitt. Ein fächerförmiger
Raum ist in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten
Schuhen 9 definiert. Drei Schraubenaufnahmedurchgangslöcher zum
jeweiligen Aufnehmen der drei Schrauben 16 mit dem kleineren
Durchmesser sind in den Schuhen 9 vorgesehen.
Die Nockenwelle 2 ist in dem Zylinderkopf E des Motors
aufgenommen und ist mit der Kurbelwelle des Motors in einer
derartigen Weise verbunden, dass die Nockenwelle 2 eine
Umdrehung ausführt, wenn die Kurbelwelle zwei Umdrehungen
vollführt. Die Nockenwelle 2 hat eine Vielzahl an Nockenhöckern
(die Zahl der Nockenhöcker entspricht der Zahl der Zylinder des
Motors). Jeder Nockenhöcker bestimmt die Öffnungszeit und die
Schließzeit (die Ventilzeit) des entsprechenden Einlassventils
des Motors. Ein Ende der Nockenwelle 2 ist an dem Flügelrotor 3
zusammen mit einem Achslager 25 durch eine Schraube 24 mit einem
größeren Durchmesser gesichert. Ein Innengewindeloch für einen
Gewindeeingriff mit der Schraube 24 mit dem größeren Durchmesser
ist an der Mitte des einen Endes der Nockenwelle 2 ausgebildet.
Im Allgemeinen sind die Einlassventile und die Auslassventile so
eingerichtet, dass sie öffnen, wenn sie durch die entsprechenden
Nockenhöcker der entsprechenden Nockenwelle gedrückt werden.
Darüber hinaus werden die Einlassventile und die Auslassventile
durch die Federkraft von entsprechenden Ventilfedern
geschlossen, wenn die Ventile von den entsprechenden
Nockenhöcker freigelassen werden.
Der kontinuierlich variable Einlassventilzeitmechanismus des
vorliegenden Ausführungsbeispiels hat den Steuerrotor 1, den
Flügelrotor 3, das elektromagnetische Ölkanalschaltventil 4, das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5, einen Arretierzapfen 6
und eine Voreilunterstützungsfeder 7. Der Flügelrotor 3 ist in
dem Steuerrotor 1 drehbar aufgenommen. Das elektromagnetische
Ölkanalschaltventil 4 und das elektromagnetische
Öldrucksteuerventil 5 wirken miteinander, um wahlweise einen
Öldruck relativ zu jeder Voreilkammer 11 und zu jeder
Nacheilkammer 12 zu liefern und ablaufen zu lassen. Der
Arretierzapfen 6 arretiert den Flügelrotor 3 bei einer
erwünschten Zwischenarretierphase nach dem Anhalten des Motors
oder zum Zeitpunkt des Motorstarts. Die
Voreilunterstützungsfeder 7 unterstützt das Voreilen des
Flügelrotors 3 bis über die erwünschte Zwischenarretierphase zum
Zeitpunkt des Anhaltens des Motors hinaus. Die erwünschte
Zwischenarretierphase befindet sich in der Mitte eines variablen
Phasenbereichs, der sich zwischen der maximal nacheilenden Phase
und der maximal voreilenden Phase der Nockenwelle 2, des
Flügelrotors 3 und der Flügel 10 befindet, wie dies nachstehend
beschrieben ist.
Der Flügelrotor 3 entspricht einem Rotator der angetriebenen
Seite der vorliegenden Erfindung und hat die Flügel 10 (die
Anzahl der Flügel 10 bei diesem Beispiel beträgt drei) und das
Achslager 25, das entlang der Innenumfangsseite des vorderen
Abdeckabschnitts 19 des Schuhgehäuses 15 drehbar gestützt ist.
Ein Innengewindeloch für einen Gewindeeingriff mit der Schraube
24 mit dem größeren Durchmesser ist an der Mitte eines
Basisabschnitts des Flügelrotors 3 ausgebildet. Ein ringartiges
Aufnahmedurchgangsloch 26 für ein Aufnehmen der Schraube 24 mit
dem größeren Durchmesser durch dieses hindurch ist in der Mitte
des Achslagers 25 ausgebildet.
Ein kleiner Zwischenraum ist zwischen den Außenumfangswänden der
Flügel 10 des Flügelrotors 3 und einer Innenumfangswand des
Schuhgehäusehauptkörpers 115 des Schuhgehäuses 15 vorgesehen.
Somit können die Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und die Flügel
10 sich relativ zu dem Kettenrad 14 und dem Schuhgehäuse 15
innerhalb des variablen Phasenbereichs drehen (beispielsweise 0
bis 90° Kurbelwinkel). Darüber hinaus wirken der Flügelrotor 3
und die Flügel 10 mit dem Schuhgehäuse 15 zusammen, um ein
hydraulisches Betätigungsglied der Flügelart auszubilden, das
die Ventilzeit von jedem Einlassventil des Motors durch die
Verwendung des Öldrucks kontinuierlich ändern kann. Eine
Vielzahl an Dichtungselementen 27 sind zwischen den
Außenumfangswänden der Flügel 10 des Flügelrotors 3 und dem
Schuhgehäusehauptkörper 115 des Schuhgehäuses 15 jeweils
anordnet. Eine Vielzahl an Dichtungselementen 28 ist zwischen
einer Außenumfangswand des Basisabschnitts des Flügelrotors 3
und Innenumfangswänden der Schuhe 9 des Schuhgehäuses 15 jeweils
angeordnet.
Die Flügel 10 des Flügelrotors 3 sind derart angeordnet, dass
jeweils drei benachbarte Flügel 10 in Umfangsrichtung einander
gegenüberstehen. Darüber hinaus ist jeder Flügel 10 des
Flügelrotors 3 der fächerförmige Flügel und ist so angeordnet,
dass er in den fächerförmigen Raum vorsteht, der zwischen den
entsprechenden zwei benachbarten Schuhen 9 definiert ist. Zwei
in Umfangsrichtung gegenüberstehende Seitenflächen von jeweils
zwei benachbarten Schuhen 9 und Seitenflächen des Flügels 10,
die in dem fächerförmigen Raum angeordnet sind, der zwischen den
zwei benachbarten Schuhen 9 definiert ist, bilden die
Voreilöldruckkammer (die nachstehend als "Voreilkammer"
bezeichnet ist) 11 und die Nacheilöldruckkammer (die nachstehend
als "Nacheilkammer" bezeichnet ist) 12. Das heißt jeder Flügel
10 teilt den fächerförmigen Raum, der zwischen den
entsprechenden zwei benachbarten Schuhen 9 definiert ist, in die
zwei Öldruckkammern das heißt die Voreilkammer 11 und die
Nacheilkammer 12, die voneinander fluiddicht getrennt sind.
Eine ringartige Abdichtplatte 34 für ein fluiddichtes Trennen
der Voreilkammern 11 und der Nacheilkammern 12 von der
ringartigen Federaufnahmenut 17 ist zwischen der vorderen
Endwandfläche des Kettenrads 14 und einer hinteren Endfläche des
Flügelrotors 3 und auch einer hinteren Endfläche des
Schuhgehäusehauptkörpers 115 des Schuhgehäuses 15 gehalten. Die
Abdichtplatte 34 hat ein bogenartiges Fenster 36, das die
Abdichtplatte 34 durchdringt. Das Fenster 36 nimmt einen
zylindrischen Zapfen (der dem "Eingriffsabschnitt" der
vorliegenden Erfindung entspricht) 35 auf, der in einem Loch im
Presssitz sitzt und darin gesichert ist, wobei das Loch in einem
der Flügel 10 ausgebildet ist.
Die Hydrauliksystemschaltung, die wahlweise den Öldruck relativ
zu jeder Voreilkammer 11 und jeder Nacheilkammer 12 liefert und
ablaufen lässt, hat einen ersten Öllieferkanal
(Voreilkammerseitenölkanal) 21, einen zweiten Öllieferkanal
(Nacheilkammerseitenölkanal) 22 und einen dritten Öllieferkanal
(Verbindungskanal) 23. Der erste Öllieferkanal 21 liefert den
Öldruck relativ zu jeder Voreilkammer 11 und lässt ihn ablaufen.
Der zweite Öllieferkanal 22 liefert den Öldruck relativ zu jeder
Nacheilkammer 12 und lässt ihn ablaufen. Der dritte
Öllieferkanal 23 zweigt von dem ersten Öllieferkanal 21 ab. Der
dritte Öllieferkanal kann den Öldruck der Ölpumpe 20 über den
ersten Öllieferkanal 21 zu dem Ölkanal leiten, der in dem
Außenumfangsabschnitt des Schieberventils 4a des
elektromagnetischen Ölkanalschaltventils 4 ausgebildet ist. Die
ersten bis dritten Öllieferkanäle 21 bis 23 sind in dem
Zylinderkopf E des Motors ausgebildet und wirken auch als
Ablaufkanäle für das Ablaufen des Öls aus jeder Voreilkammer 11
und jeder Nacheilkammer 12.
Der erste und der zweite Öllieferkanal 21 und 22 stehen mit
einem Öllieferkanal 29 an der Seite der Ölpumpe 20
(Öldruckquelle) und mit einem ersten und einem zweiten
Ölablaufkanal 31 und 32 über Ölkanäle in Verbindung, die an
einem Außenumfangsabschnitt eines Schiebers 46 des
elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5 (Ölsteuerventil: OCV)
ausgebildet sind. Der erste Ölablaufkanal 31 ist der
Ablaufölkanal an der Seite der Voreilkammer und der zweite
Ölablaufkanal 32 ist der Ablaufölkanal an der Seite der
Nacheilkammer. Der erste und der zweite Öllieferkanal 41 und 42
sind in der Nockenwelle 2 und dem Flügelrotor 3 ausgebildet.
Durch den ersten Öllieferkanal 41 steht jede Voreilkammer 11 mit
dem ersten Öllieferkanal 21 in Verbindung und durch den zweiten
Öllieferkanal 42 steht jede Nacheilkammer 12 mit dem zweiten
Öllieferkanal 22 in Verbindung.
Die Pumpe ist in dem Öllieferkanal 29 angeordnet, um das Motoröl
zu verschiedenen Abschnitten des Motors zu pumpen, wobei das
Motoröl als ein hydraulisches Fluid wirkt und in einer Ölpfanne
30 vorübergehend aufgenommen ist. Die Auslassenden des ersten
und des zweiten Ölablaufkanals 31 und 32 sind mit der Ölpfanne
30 verbunden. Die Ölpumpe 20 wird synchron zu der Kurbelwelle
des Motors gedreht, um das Öl zu den verschiedenen Abschnitten
des Motors in einer Menge zu pumpen, die proportional zu der
Motordrehzahl des Motors ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 5 und 6 entspricht das
elektromagnetische Ölkanalschaltventil 4 einer
Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung der vorliegenden
Erfindung. Das elektromagnetische Ölkanalschaltventil 4 ist die
Ölkanalschalteinrichtung, die Folgendes hat: das Schieberventil 4a,
das in der Hydrauliksystemschaltung angeordnet ist, eine
Feder 44 zum Drängen des Schieberventils 4a zu seiner
Ausgangsposition und ein elektromagnetisches Betätigungsglied 4b
zum Antreiben des Schieberventils 4a. Das Schieberventil 4a ist
zwischen einem dritten Ölablaufkanal 33 und einem dritten
Öllieferkanal 23 angeordnet, die zusammenwirken, damit jede
Voreilkammer 11 und die Ölpumpe 20 und auch die Ölpfanne 30 über
den ersten Öllieferkanal 21 in Verbindung stehen.
Das Schieberventil 4a hat den Ölkanal für die Verbindung
zwischen dem dritten Öllieferkanal 23 und dem dritten
Ölablaufkanal 33 und außerdem einen Ölkanal für eine Trennung
zwischen dem dritten Öllieferkanal 23 und dem dritten
Ölablaufkanal 33. Somit kann durch ein axiales Verschieben des
Schieberventils 4a durch ein Steuern des elektromagnetischen
Betätigungsglieds 4b durch die ECU das elektromagnetische
Ölkanalschaltventil 4 zwischen einem Ablaufmodus, bei dem der
dritte Öllieferkanal 23 mit dem dritten Ölablaufkanal 33
verbunden ist, und einem Voreilsteuermodus geschaltet werden,
bei dem der dritte Öllieferkanal 23 von dem dritten
Ölablaufkanal 33 getrennt ist.
Das elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 entspricht der
Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung der vorliegenden
Erfindung. Wie dies in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist, ist das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 die Öldruckliefer-
Ablaufeinrichtung, die das in der Hydrauliksystemschaltung
angeordnete Steuerventil 5a und ein elektromagnetisches
Betätigungsglied 5b zum Antreiben des Steuerventils 5a hat. Das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 kann so geschaltet
werden, dass der erste Öllieferkanal 21 mit dem ersten
Ölablaufkanal 31 in Verbindung steht oder mit dem Öllieferkanal
29 in Verbindung steht, und außerdem damit der zweite
Öllieferkanal 22 mit dem Öllieferkanal 29 oder mit dem zweiten
Ölablaufkanal 32 in Verbindung steht.
Das Steuerventil 5a hat eine Zylinderhülse 45, einen Schieber
(Schieberventil) 46 und eine Feder 47. Die Hülse 45 ist zwischen
dem ersten und dem zweiten Öllieferkanal 21 und 22 und dem
Öllieferkanal 29 und dem ersten und dem zweiten Ölablaufkanal 31
und 32 angeordnet. Der Schieber 46 ist in der Hülse 45
gleitfähig aufgenommen. Die Feder 47 drängt den Schieber 46 zu
seiner Ausgangsposition (die Seite des elektromagnetischen
Betätigungsglieds 5b).
Die Hülse 45 hat einen Öllieferanschluss 49, der mit dem
Öllieferkanal 29 an der Seite der Ölpumpe 20 verbunden ist. Die
Hülse 45 hat außerdem eine ersten und einen zweiten
Ablaufanschluss 51 und 52 und einen ersten und einen zweiten
Ölliefer-Ablaufanschluss 61 und 62. Der erste Ablaufanschluss 51
lässt das in jeder Voreilkammer 11 enthaltene Öl ablaufen und
der zweite Ablaufanschluss 52 lässt das in jeder Nacheilkammer
12 enthaltene Öl ablaufen. Der erste Ölliefer-Ablaufanschluss 61
ist mit dem ersten Öllieferkanal 21 verbunden und der zweite
Ölliefer-Ablaufanschluss 62 ist mit dem zweiten Öllieferkanal 22
verbunden. Vier Stege, das heißt erste bis vierte Stege sind an
dem Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46 ausgebildet, um drei
Ölkanäle zu definieren, die zwischen einem linken Ende und einem
rechten Ende des Schiebers 46 in Fig. 4 axial angeordnet sind.
Das elektromagnetische Betätigungsglied 5b hat ein zylindrisches
Joch 54, ein Spulenkörper 55, eine Solenoidspule 56, einen
Statorkern (ortsfester Eisenkern) 57 und einen beweglichen Kern
(einen beweglichen Eisenkern) 58 und eine Solenoidwelle 59. Das
Joch 54 ist an dem rechten Ende der Hülse 45 des Steuerventils
5a in Fig. 4 gesichert. Der Spulenkörper 55 ist an der
Innenseite des Jochs 54 angeordnet. Die Solenoidspule 56 ist um
den Spulenkörper 55 herum gewickelt. Der Statorkern 57 und der
bewegliche Kern 58 sind innerhalb des Spulenkörpers 55
angeordnet. Die Solenoidwelle 59 bewegt sich zusammen mit dem
beweglichen Kern 58.
Der linke Endabschnitt der Solenoidwelle 59 des
elektromagnetischen Betätigungsglieds 5b in Fig. 4 steht mit der
rechten Endfläche des Schiebers 46 des Steuerventils 5a in
Eingriff. Durch diesen Aufbau bewegt sich der Schieber 46 des
Steuerventils 5a in axialer Richtung zusammen mit dem
beweglichen Kern 58 und der Solenoidwelle 59 hin und her. Der
Spulenkörper 55 ist das Form-Primärharzerzeugnis, das zu einer
im Allgemeinen zylindrischen Form einstückig ausgeformt ist.
Darüber hinaus ist ein Formharzerzeugnis (ein Form-
Sekundärharzerzeugnis) 64 an dem Außenumfangsabschnitt der
Solenoidspule 56 geformt. Ein Verbindungsabschnitt 5c ist an
einem Außenabschnitt des Formharzerzeugnis 64 einstückig
ausgeformt, das sich außerhalb des Jochs 54 befindet. Anschlüsse
(Verbindungsanschlüsse) 65 für ein elektrisches Verbinden der
Solenoidspule 56 mit einer Fahrzeugbatterie sind durch ein
Zweistufen-Formverfahren (Insertformen) an dem
Verbindungsabschnitt 5c geformt. Wenn ein Antriebsstrom zu der
Solenoidspule 56 von der ECU während des Betriebs des Motors
geliefert wird, erzeugt die Solenoidspule 56 eine
magnetomotorische Kraft zum Anziehen des beweglichen Kerns 58.
Die ECU bestimmt den gegenwärtigen Betriebszustand des Motors
auf der Grundlage von Signalen eines Kurbelwinkelsensors zum
Messen einer Motordrehzahl, von Signalen eines Motorlastsensors
und von Signalen einer Luftströmungsmesseinrichtung zum Messen
einer Menge an Einlassluft. Darüber hinaus bestimmt die ECU eine
Relativdrehposition des Steuerrotors 1 in Bezug auf die
Nockenwelle 2, den Flügelrotor 3 und die Flügel 10 und misst
außerdem die Zwischenarretierphase der Nockenwelle 2, des
Flügelrotors 3 und der Flügel 10 auf der Grundlage von Signalen
des Kurbelwinkelsensors und von Signalen eines
Nockenwinkelsensors. Die ECU steuert den Steuermodus des
elektromagnetischen Ölkanalschaltventils 4 und des
elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5 derart, dass die
Öffnungszeit und die Schließzeit von jedem Einlassventil des
Motors auf der Grundlage der Motordrehzahl und/oder der
Motorlast optimiert ist.
Somit wird der Steuermodus des elektromagnetischen
Öldruckventils 5 zu dem Voreilsteuermodus oder dem Ablaufmodus
geschaltet, wenn der Antriebsstrom zu der Solenoidspule 56 des
elektromagnetischen Betätigungsglieds 5b geliefert wird, um den
Schieber 46 des Steuerventils 5a in einer derartigen Weise axial
zu bewegen, dass der Mittenölkanal an dem Außenumfangsabschnitt
des Schiebers 46 zwischen dem Öllieferkanal 29 und dem ersten
Öllieferkanal 21 eine Verbindung herstellt und der rechte
Ölkanal an dem Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46 in Fig. 4
zwischen dem zweiten Ölablaufkanal 32 und dem zweiten
Öllieferkanal 22 eine Verbindung herstellt.
Der Steuermodus des elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5
wird zu einem Nacheilsteuermodus geschaltet, wenn der
Antriebsstrom zu der Solenoidspule 56 geliefert wird, um den
Schieber 46 in einer derartigen Weise axial zu bewegen, dass der
Mittenölkanal an dem Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46
zwischen dem Öllieferkanal 29 und dem zweiten Öllieferkanal 22
eine Verbindung herstellt und der linke Ölkanal an dem
Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46 in Fig. 4 zwischen dem
ersten Ölablaufkanal 31 und dem ersten Öllieferkanal 21 eine
Verbindung herstellt.
Die Voreilkammer 11 steht mit ringartigen Öldruckkammern 70 und
71 in Verbindung, die in einem der Flügel 10 ausgebildet sind.
Innerhalb der ringartigen Öldruckkammern 70 und 71 ist ein
Arretierzapfen der Hydraulikkolbenart (ein Anschlagzapfen, der
einer Phasenverhinderungseinrichtung der vorliegenden Erfindung
entspricht) 6 vorgesehen, der sich innerhalb eines
Ventilhauptkörpers (Führungsring) 72 axial bewegt. Wenn der
Arretierzapfen 6 durch eine Federkraft einer Feder 73 gedrängt
wird, um sich axial zu bewegen und somit mit einem Eingriffsloch
(Eingriffsabschnitt) 19a in Eingriff steht, das an einer
hinteren Endwand (die an einer Position ausgebildet ist, die der
Zwischenarretierphase des Flügelrotors 3 entspricht) des
vorderen Abdeckabschnittes 19 des Schuhgehäuses 15 ausgebildet
ist, arretiert der Arretierzapfen 6 die Nockenwelle 2, den
Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der Zwischenarretierphase.
Der in der Nacheilkammer 12 sich ergebende Öldruck wird stets
auf den Kopfabschnitt des Arretierzapfens 6 aufgebracht. Darüber
hinaus wird der in die Öldruckkammern 70 und 71 eingeleitete
Voreilöldruck auf einen Flansch 74 aufgebracht, der entlang
einer Außenumfangsfläche des Arretierzapfens 6 ausgebildet ist.
Die Öldruckkammern 70 und 71 und die Feder 73 bilden einen
Arretierzapfenantriebsmechanismus, der den Arretierzapfen 6 so
antreibt, dass er hervortritt und sich zurückzieht von einer
vorderen Endfläche des Ventilhauptkörpers 72. Ein Ölkanal 75 für
eine Verbindung zwischen der Öldruckkammer 70 und den
Voreilkammern 11 ist in dem Flügel 10 und dem Kettenrad 14 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgebildet. Darüber hinaus
ist außerdem ein Ölkanal 76 vorgesehen, der eine Verbindung
zwischen der Öldruckkammer 71 und der Voreilkammer 11 herstellt,
wenn der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bis über die
Zwischenarretierphase hinaus voreilen. Darüber hinaus wird ein
Nacheilöldruck auf dem Kopfabschnitt des Arretierzapfens 6 über
einen Ölkanal 78 aufgebracht, der mit der Nacheilkammer 12
verbunden ist.
Die Voreilunterstützungsfeder 7 ist in der ringartigen
Federaufnahmenut 17 aufgenommen, die an der vorderen
Endwandfläche des Kettenrads 14 ausgebildet ist, wie dies
vorstehend beschrieben ist. Die Voreilunterstützungsfeder 7 ist
vorgesehen, damit die Phase der Nockenwelle 2, des Flügelrotors
3 und der Flügel 10 relativ zu dem Steuerrotor 1 bis über die
Zwischenarretierphase selbst dann voreilt, wenn der Öldruck
abfällt beispielsweise während des Anhaltens des Motors. Die
Voreilunterstützungsfeder 7 entspricht einer Drängeinrichtung
der Voreilseite der vorliegenden Erfindung und ist die
Drehschraubenfeder oder Wicklungsfeder, die ein Drehmoment um
eine Wicklungsmittenachse aufnimmt.
Ein Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 ist in einer
Sicherungsnut 37 gehalten, die an der vorderen Endwandfläche des
Kettenrads 14 ausgebildet ist, und das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 wirkt als das bewegliche Ende. Das
andere Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 ist an dem Zapfen 35
verhakt, der an dem Flügelrotor 3 im Presssitz sitzt und
gesichert ist. Der Zapfen 35 ragt durch das Fenster 36 der
Dichtplatte 34 vor und steht mit dem anderen Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 in Eingriff. Das Fenster 36 der
Dichtplatte 34 ist ein im Allgemeinen bogenartig geformtes
Entlastungsloch, das eine Bewegung des Flügelrotors 3 und der
Flügel von der maximal nacheilenden Phase zu der maximal
voreilenden Phase ohne eine Beeinträchtigung mit dem Zapfen 35
ermöglicht.
Darüber hinaus sind eine Voreilseiteneingriffswand 38 und eine
Nacheilseiteneingriffswand 39 an einer Außenumfangswand der
Federaufnahmenut 17 ausgebildet. Das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 steht mit der
Voreilseiteneingriffswand 38 in Eingriff, wenn der Flügelrotor 3
und die Flügel 10 voreilen. Andererseits steht das andere Ende
der Voreilunterstützungsfeder 7 mit der
Nacheilseiteneingriffswand 39 in Eingriff, wenn der Flügelrotor
3 und die Flügel 10 nacheilen. Ein Umfangsraum zwischen der
Voreilseiteneingriffswand 38 und der Nacheilseiteneingriffswand
39 bestimmt einen effektiven Bereich einer Drängkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7. Der effektive Bereich der
Drängkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 ist zwischen der
maximal nacheilenden Phase des Flügelrotors 3 und somit der
Flügel 10 und einer vorbestimmten Phase des Flügelrotors 3 und
somit der Flügel 10, die sich über die Zwischenarretierphase an
der Voreilseite hinaus befindet. Genauer gesagt ist die
vorbestimmte Phase des Flügelrotors 3 und somit der Flügel 10
der Zwischenarretierphase + 10 Grad Kurbelwinkel gleich. Somit
wird der effektive Bereich der Drängkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7 zwischen der maximal nacheilenden
Phase und der vorbestimmten Phase (die Zwischenarretierphase
plus 10 Grad Kurbelwinkel), die größer als die
Zwischenarretierphase ist, gehalten.
Eine im Allgemeinen bogenartige Entlastungsnut 40 ist an der
Außenumfangswand der Federaufnahmenut 17 des Kettenrads 14
ausgebildet. Die Entlastungsnut 40 ermöglicht eine
Voreilbewegung des Flügelrotors 3 und der Flügel 10 bis über den
effektiven Bereich der Drängkraft der Voreilunterstützungsfeder
7 hinaus ohne Beeinträchtigung mit dem Zapfen 35.
Nachstehend sind die Eigenschaften des ersten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
Der Betrieb des kontinuierlich veränderlichen variablen
Ventilzeiteneinstellsystems des vorliegenden
Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 bis 6 kurz beschrieben. Fig. 5 zeigt den
Voreilsteuermodus des kontinuierlich variablen
Einlassventilzeitmechanismus. Fig. 6 zeigt den Ablaufmodus des
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus.
Wenn der Motor bei einer Leerlaufmotordrehzahl vor dem
Abschalten des Motors betrieben wird, befinden sich die
Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der
Nacheilsteuerung der ECU, so dass die Nockenwelle 2, der
Flügelrotor 3 und die Flügel 10 in der Nähe der maximal
nacheilenden Phase positioniert sind. Wenn der Motor
abgeschaltet wird, d. h. wenn die ECU bestimmt, dass ein
Zündschalter ausgeschaltet worden ist, startet die ECU den
Voreilsteuermodus.
Genauer gesagt liefert die ECU den Antriebsstrom zu den
elektromagnetischen Betätigungsgliedern 4b und 5b, um sowohl das
elektromagnetische Ölkanalschaltventil 4 als auch das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 zu dem
Voreilsteuermodus zu schalten. Somit wird der Schieber 4a des
elektromagnetischen Ölkanalschaltventils 4 axial bewegt, um
zwischen dem dritten Öllieferkanal 23 und dem dritten
Ölablaufkanal 33 die Verbindung zu trennen. Darüber hinaus wird
der Schieber 46 des elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5
axial bewegt, so dass der Mittenölkanal in dem
Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46 zwischen dem
Öllieferkanal 29 und dem ersten Öllieferkanal 21 die Verbindung
herstellt und der rechte Ölkanal in dem Außenumfangsabschnitt
des Schiebers 46 zwischen dem zweiten Ölablaufkanal 32 und dem
zweiten Öllieferkanal 22 die Verbindung herstellt.
Somit wird das Öl zu jeder Voreilkammer 11 geliefert und das Öl
läuft von jeder Nacheilkammer 12 ab. Jedoch ist, nachdem der
Motor ausgeschaltet ist, die Menge an von der Pumpe 12
herausgepumpten Öl sehr gering, so dass ein Öldruck in jeder
Voreilkammer 11 und dem ersten Öllieferkanal 21 verringert ist,
und somit wird der Flügelrotor 3 nicht ohne weiteres zu der
Voreilseite durch den Öldruck allein bewegt. Jedoch wirken bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Federkraft der in der
Federaufnahmenut 17 des Kettenrads 14 aufgenommenen
Voreilunterstützungsfeder 7 und der Öldruck in jeder
Voreilkammer 11 zusammen, um den Flügelrotor 3 und die Flügel 10
zu der Voreilseite zu drücken. Somit wird die Phase des
Flügelrotors 3 und somit die Phase der Flügel 10 von der maximal
nacheilenden Phase zu der maximal voreilenden Phase zu einem
Voreilen gebracht.
Hierbei wird der effektive Bereich der Drängkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7 durch die Voreilseiteneingriffswand
38 und die Nacheilseiteneingriffswand 39 bestimmt, die radial
außerhalb der Federaufnahmenut 17 des Kettenrads 14 ausgebildet
sind. Das heißt der effektive Bereich der Drängkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7 ist zwischen der maximalen
nacheilenden Phase und der vorbestimmten Phase eingestellt (d. h.
die Zwischenblockierphase + 10 Grad Kurbelwinkel). Somit wird,
wenn der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bis über die
vorbestimmte Phase (d. h. die Zwischenarretierphase + 10 Grad
Kurbelwinkel) hinaus voreilen, der Flügelrotor 3 lediglich durch
den Öldruck in jeder Voreilkammer 11 zu einem Voreilen gebracht.
Darüber hinaus wird, nachdem der Flügelrotor 3 und die Flügel 10
bis über die vorbestimmte Phase (d. h. die Zwischenblockierphase
+ 10 Grad Kurbelwinkel) hinaus voreilen, der Öldruck zu der
Öldruckkammer 71, die sich an der hinteren Seite des Flansches
74 des Arretierzapfens 6 befindet, durch die Ölkanäle 76 und 77
geliefert, so dass der Öldruck in der Ölkammer 70, die sich an
der vorderen Seite des Flansches 74 befindet, gleich dem Öldruck
in der Ölkammer 71 wird, der an der hinteren Seite des Flansches
74 vorherrscht. Als ein Ergebnis wird, wie dies in Fig. 5
gezeigt ist, der Arretierzapfen 6 durch die Federkraft und der
Feder 73 gedrückt und ragt somit von der vorderen Endfläche des
Flügels 10 vor, um mit dem vorderen Abdeckabschnitt 19 des
Schuhgehäuses 15 in Eingriff zu gelangen.
Danach hält, wenn die ECU auf der Grundlage des Signals von dem
Kurbelwinkelsensor und des Signals von dem Nockenwinkelsensor
erfasst, dass die Phase des Flügelrotors 3 und somit diejenige
der Flügel 10 die vorbestimmte Phase (d. h. die
Zwischenblockierphase + 10 Grad Kurbelwinkel) überschreitet, die
ECU die Lieferung des Antriebsstroms zu sowohl dem
elektromagnetischen Betätigungsglied 4b des elektromagnetischen
Ölkanalschaltventils 4 als auch zu dem elektromagnetischen
Betätigungsglied 5b des elektromagnetischen Öldrucksteuerventils
5 an (d. h. schaltet diese ab), so dass die Voreilsteuerung der
ECU endet.
Wenn der Motor erneut das nächste Mal gestartet wird, d. h. wenn
die ECU bestimmt, dass der Zündschalter eingeschaltet worden
ist, startet die ECU den Ablaufmodus. Genauer gesagt liefert die
ECU den Antriebsstrom zu den elektromagnetischen
Betätigungsgliedern 4b und 5b, um sowohl das elektromagnetische
Ölkanalschaltventil 4 als auch das elektromagnetische
Öldrucksteuerventil 5 in den Ablaufmodus zu schalten. Somit wird
das Schieberventil 4a des elektromagnetischen
Ölkanalschaltventils 4 axial bewegt, so dass zwischen dem
dritten Öllieferkanal 23 und dem dritten Ölablaufkanal 33 eine
Verbindung hergestellt ist. Darüber hinaus wird der Schieber 46
des elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5 axial bewegt, so
dass der Mittenölkanal an dem Außenumfangsabschnitt des
Schiebers 46 zwischen dem Öllieferkanal 29 und dem ersten
Öllieferkanal 21 eine Verbindung herstellt und der rechte
Ölkanal in dem Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46 zwischen
dem zweiten Ölablaufkanal 32 und dem zweiten Öllieferkanal 22
eine Verbindung herstellt. Somit läuft das Öl von jeder
Voreilkammer 11 und außerdem von jeder Nacheilkammer 12 ab.
Der Flügelrotor 3 und die Flügel 10, die über die vorbestimmte
Phase hinaus (d. h. die Zwischenarretierphase + 10 Grad
Kurbelwinkel) an der Voreilseite angehalten worden sind, nachdem
der Motor ausgeschaltet worden ist, starten mit der Bewegung zu
der Nacheilseiten hin aufgrund einer Zunahme eines
Antriebsmoments der Nockenwelle 2 unmittelbar nach dem
Einschalten des Zündschalters. Dann wird, wenn der Flügelrotor 3
und die Flügel 10 zu der vorbestimmten Phase (d. h. der
Zwischenarretierphase + 10 Grad Kurbelwinkel) hin nacheilen, die
Federkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 auf den Flügelrotor 3
und die Flügel 10 aufgebracht. Da jedoch der Flügelrotor 3 und
die Flügel 10 bei einer Phase in der Nähe der
Zwischenarretierphase angehalten worden sind, erhalten der
Flügelrotor 3 und die Flügel 10 eine viel geringere
Reaktionskraft von der Voreilunterstützungsfeder 7 im Vergleich
zu der Reaktionskraft, die auf den Flügelrotor 3 und die Flügel 10
dann aufgebracht wird, wenn sie bei der maximalen
nacheilenden Phase sind. Somit werden der Flügelrotor 3 und die
Flügel 10, die sich bei der vorbestimmten Phase (d. h. bei der
Zwischenarretierphase + 10 Grad Kurbelwinkel) befinden, zu der
Nacheilseite aufgrund der Zunahme des Antriebsmomentes der
Nockenwelle 2 gedrängt und sie werden dann erneut zu der
Voreilseite aufgrund der Federkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7 gedrängt, was eine Schwankung der
Phase des Flügelrotors 3 und somit der Flügel 10 bewirkt. Jedoch
befinden sich der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der Phase
in der Nähe der Zwischenarretierphase an ihrer Voreilseite, so
dass, wenn das Antriebsmoment der Nockenwelle 2 bis über die
Federkraft der Voreilunterstützungsfeder hinaus zunimmt, die
Phase des Flügelrotors 3 und somit diejenige der Flügel 10 zu
der Zwischenarretierphase nacheilt.
Dann gelangt, wenn die Phase des Flügelrotors 3 und somit
diejenige der Flügel 10 zu der Zwischenarretierphase hin
nacheilt, der Kopfabschnitt des Arretierzapfens 6, der sich
zusammen mit dem Flügelrotor 3 und den Flügeln 10 bewegt hat,
mit dem Eingriffsloch 19a in Eingriff, das an der hinteren
Endwand des vorderen Abdeckabschnitts 19 des Schuhgehäuses 15
ausgebildet ist, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Somit wird die
Phase des Flügelrotors 3 und somit diejenige der Flügel 10 bei
der Zwischenarretierphase arretiert (oder gesichert). Als ein
Ergebnis wird die Relativdrehung der Nockenwelle 2, des
Flügelrotors 3 und der Flügel 10 relativ zu dem Schuhgehäuse 15
des Steuerrotors 1 unterdrückt, so dass der Motor gestartet
werden kann, während die Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und
die Flügel 10 bei der Zwischenarretierphase angeordnet sind.
Da der Motor das nächste Mal gestartet werden kann, während die
Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der
Zwischenarretierphase angeordnet sind, ist jedes Einlassventil
bei der optimalen Ventilzeit angeordnet, die für den Kaltstart
des Motors geeignet ist. Dadurch wird eine Verringerung der
Motoremissionen, eine Verringerung des Motorstartfehlverhaltens
und eine Verringerung der zum Starten des Motors erforderlichen
Zeit ermöglicht. Darüber hinaus wird die Ventilzeit optimiert,
so dass der Kraftstoffverbrauch des Motors nach dem Aufwärmen
des Motors verringert ist, so dass die Motorleistung erhöht
werden kann und die Motoremissionen verringert werden können.
Das Lastmoment, das auf die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, wenn
die Nockenwelle 2 die Einlassventile antreibt, schwankt in einer
negativen und einer positiven Richtung. Die positive Richtung
des Lastmoments ist die Nacheilrichtung des Flügelrotors 3
relativ zu dem Schuhgehäuse 15 und die negative Richtung des
Lastmoments ist die Voreilrichtung des Flügelrotors 3 relativ zu
dem Schuhgehäuse 15. Ein Durchschnittslastmoment wird im
Allgemeinen in der positiven Richtung d. h. in der
Nacheilrichtung aufgebracht. Die Drängkraft (die Federkraft) der
Voreilunterstützungsfeder 7 kann so eingestellt werden, dass sie
gleich wie oder größer als das Durchschnittsantriebsmoment der
Nockenwelle 2 ist.
Wenn in einem derartigen Fall der Flügelrotor 3 und die Flügel
bei einer Phase in der Nähe der maximalen nacheilenden Phase zu
dem Zeitpunkt eines Motorabsterbens angehalten sind, können der
Flügelrotor 3 und die Flügel 10 zu der vorbestimmten Phase (d. h.
der Zwischenarretierphase + 10 Grad Kurbelwinkel) lediglich
durch die Federkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 ohne die
Hilfe des Öldrucks zu einem Voreilen gebracht werden. Zu diesem
Zeitpunkt ist es möglich, dass der Kopfabschnitt des
Arretierzapfens 6 mit dem Eingriffsloch 19a in Eingriff gelangt,
das an der hinteren Endwand des vorderen Abdeckabschnittes 19
des Schuhgehäuses 15 ausgebildet ist, wenn der Flügelrotor 3 und
die Flügel 10 zu der Zwischenarretierposition voreilen. In
dieser Weise wird die Relativdrehung der Nockenwelle 2, des
Flügelrotors 3 und der Flügel 10 relativ zu dem Schuhgehäuse 15
des Steuerrotors 1 unterdrückt. Somit kann selbst nach dem
Motorabsterben der Motor gestartet werden, während die
Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der
Zwischenarretierphase angeordnet sind.
Das von dem kontinuierlich variablen
Einlassventilzeitmechanismus erzeugte Moment und insbesondere
das von dem Flügelrotor 3 erzeugte Moment kann so gewählt
werden, dass die folgende Beziehung erfüllt: (ein
Durchschnittsantriebsmoment der Kurbelwelle 2 + ein von dem
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitmechanismus erzeugtes
Moment zum Zeitpunkt des minimalen Öldrucks) < die Federkraft
der Voreilunterstützungsfeder 7. In dieser Weise bewirkt, wenn
es erwünscht ist, den Flügelrotor 3 und die Flügel 10 bei der
Phase in der Nähe der maximalen nacheilenden Phase zum Zeitpunkt
des minimalen Öldrucks anzuhalten, die Federkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7 kein Voreilen des Flügelrotors 3 und
der Flügel 10 von der Phase in der Nähe der maximalen
nacheilenden Phase. Als ein Ergebnis kann der
Kraftstoffverbrauch während geringer Motorlasten verringert
werden.
Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung und zeigt ein Hauptmerkmal des kontinuierlich
variablen Einlassventilzeitsteuermechanismus gemäß dem
Ausführungsbeispiel.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Steuermodus
des elektromagnetischen Öldrucksteuerventils 5 zu einem
beliebigen Modus d. h. zum Nacheilsteuermodus, zum
Voreilsteuermodus und zum Ablaufmodus geändert werden. Das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 entspricht der
Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung der vorliegenden
Erfindung. Das elektromagnetische Öldrucksteuerventil 5 hat das
Steuerventil 5a, das in der Hydrauliksystemschaltung angeordnet
ist, und das elektromagnetische Betätigungsglied 5b, dass das
Steuerventil 5a antreibt. Das Steuerventil 5a hat eine Hülse 45,
einen Schieber 46 und eine Feder 47. Die Hülse 45 ist zwischen
dem ersten bis dritten Öllieferkanal 21-23 und dem Öllieferkanal
29 und dem ersten und zweiten Ölablaufkanal 31 und 32
angeordnet. Der Schieber 46 ist gleitfähig in der Hülse 45
aufgenommen. Die Feder 47 drängt den Schieber 46 zu seiner
Ausgangsposition.
Die Hülse 45 hat den Öllieferanschluss 49, den ersten und den
zweiten Ablaufanschluss 51 und 52 und den ersten bis dritten
Ölliefer-Ablaufanschluss 61-63. Der erste Ablaufanschluss 51 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels wirkt auch als ein Ölkanal zum
Ablaufen des Öls von den Voreilkammern 11 und der Ölpumpe 20
während des Ablaufmodus. Der erste Ablaufanschluss 51 steht mit
dem ersten Ölliefer-Ablaufanschluss 61 über den dritten
Öllieferkanal 23 und den ersten Öllieferkanal 21 in Verbindung.
Der dritte Ölliefer-Abflussanschluss 63 wirkt ebenfalls als ein
Ölkanal zum Ablaufen des Öls von den Voreilkammern 11 und der
Ölpumpe 20 während des Ablaufmodus. Der dritte Ölliefer-
Ablaufanschluss 63 steht mit der Ölpfanne 30 über den ersten
Ölablaufkanal 31 in Verbindung. Vier Stege d. h. der erste bis
vierte Stege sind an dem Außenumfangsabschnitt des Schiebers 46
ausgebildet, um drei Ölkanäle zu definieren, die axial zwischen
einem linken Ende und einem rechten Ende des Schiebers 46 in
Fig. 7 angeordnet sind.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann bei dem kontinuierlich
variablen Einlassventilzeitsteuermechanismus des vorliegenden
Ausführungsbeispiels der Steuermodus zu einem Steuermodus d. h.
dem Nacheilsteuermodus, dem Voreilsteuermodus und dem
Ablaufsteuermodus lediglich durch das elektromagnetische
Öldrucksteuerventil 5 geändert werden. Somit kann das
elektromagnetische Ölkanalschaltventil 4 des ersten
Ausführungsbeispiels weggelassen werden. In dieser Weise kann
die Anzahl an Bauteilen verringert werden und somit können die
Herstellkosten verringert werden.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung und zeigen ein Hauptmerkmal des
kontinuierlich variablen Einlassventilzeitsteuermechanismus
gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Das Schuhgehäuse 15, das den Steuerrotor 1 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels bildet, hat eine vordere Abdeckung (vordere
Abdeckabschnitt) 90, die das axiale vordere Ende des
Schuhgehäusehauptkörpers 115 abdeckt und von dem
Schuhgehäusehauptkörper 115 separat ist. Eine ringartige
Federführung 91 ist in einem Innenumfangsabschnitt der vorderen
Abdeckung 90 ausgebildet. Die ringartige Federführung 91 bildet
eine Federaufnahmenut zum Aufnehmen der
Voreilunterstützungsfeder 7, die eine Drehschraubenfeder ist.
Die Voreilunterstützungsfeder 7 entspricht der
Voreilseitendrängeinrichtung der vorliegenden Erfindung. Ähnlich
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die
Voreilunterstützungsfeder 7 die Drehschraubenfeder. Ein Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 wird in einer Sicherungsnut
(Eingriffsabschnitt) 92 erhalten, die in einer vorderen Endwand
der vorderen Abdeckung 90 ausgebildet ist, und das andere Ende
der Voreilunterstützungsfeder 7 wirkt als ein bewegliches Ende.
Das andere Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 ist in einer
bogenartigen Eingriffsnut oder einem Eingriffsabschnitt
(Eingriffsvertiefung) 93 aufgenommen, die oder der in einer
Innenumfangsfläche des Flügels 10 des Flügelrotors 3 ausgebildet
ist. Das andere Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 erstreckt
sich durch ein Fenster 94, das in einem hinteren Endabschnitt
der vorderen Abdeckung 90 ausgebildet ist, und steht mit der
Eingriffsnut 93 in Eingriff. Das Fenster 94 ist ein im
Allgemeinen bogenartiges Entlastungsloch, das eine Bewegung des
Flügelrotors 3 und der Flügel 10 zwischen der maximalen
nacheilenden Phase zu der maximalen voreilenden Phase ohne eine
Beeinträchtigung mit dem anderen Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 ermöglicht.
Das Fenster 94 wirkt als die Wand, die einen
Federbetriebsbereich bestimmt, der wiederum den effektiven
Bereich der Drängkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 bestimmt.
Das heißt das Fenster 94 hat eine Voreilseiteneingriffswand 95
und eine Nacheilseiteneingriffswand 96. Das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 steht mit der
Voreilseiteneingriffswand 95 in Eingriff, wenn der Flügelrotor 3
und die Flügel 10 voreilen. Darüber hinaus steht das andere Ende
der Voreilunterstützungsfeder 7 mit der
Nacheilseiteneingriffswand 96 in Eingriff, wenn der Flügelrotor
3 und die Flügel 10 nacheilen. Ein Umfangsraum zwischen der
Voreilseiteneingriffswand 95 und der Nacheilseiteneingriffswand
96 bestimmt den effektiven Bereich der Drängkraft der
Voreilunterstützungsfeder 7. Der effektive Bereich der
Drängkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 befindet sich
zwischen der maximalen nacheilenden Phase des Flügelrotors 3 und
somit derjenigen der Flügel 10 und einer vorbestimmten Phase des
Flügelrotors 3 und somit der Flügel 10, die sich jenseits der
Zwischenarretierphase an der Voreilseite von dieser befindet.
Genauer gesagt ist die vorbestimmte Phase des Flügelrotors 3 und
somit diejenige der Flügel 10 gleich der Zwischenarretierphase +
10 Grad Kurbelwinkel. Somit wird der effektive Bereich der
Drängkraft der Voreilunterstützungsfeder 7 zwischen der
maximalen nacheilenden Phase und der vorbestimmten Phase (d. h.
der Zwischenarretierphase + 10 Grad Kurbelwinkel), die größer
als die Zwischenarretierphase ist, gehalten.
Die Eingriffsnut 93 des Flügelrotors 3 hat eine
Federentlastungsnut 97. Die Federentlastungsnut 97 hat einen
Phasenbereich, der ein Voreilen des Flügelrotors 3 und der
Flügel 10 bis über den effektiven Bereich der Drängkraft
(Federbetriebsbereich) der Voreilunterstützungsfeder 7 hinaus
ermöglicht. Hierbei steht der Arretierzapfen 6 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels mit dem Eingriffsloch (Eingriffsabschnitt)
14a in Eingriff, der an der vorderen Endwand des Kettenrads 14
ausgebildet ist, wenn die Nockenwelle 2, der Flügelrotor 3 und
die Flügel 10 die Zwischenarretierphase erreichen.
Eine viertes Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter
Bezugnahme auf die Fig. 10A bis 11B beschrieben. Fig. 10A
zeigt eine ausschnittartige Längsschnittansicht eines
Ventilzeiteneinstellsystems. Fig. 10B zeigt eine Ansicht des
Inneren eines Schuhgehäuses. Bei einem DOHC-Motor, der
Einlassventile und Auslassventile hat, die unabhängig durch
separate Nockenwellen angetrieben werden, ist das
Ventilzeiteneinstellsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels
an einer Auslassnockenwelle vorgesehen. Das
Ventilzeiteneinstellsystem ändert die Ventilzeit der
Auslassventile in einer kontinuierlichen Weise oder in einer
schrittartigen Weise. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
linke Seite von Fig. 10A als eine vordere Seite und die rechte
Seite von Fig. 10A als eine hintere Seite bezeichnet.
Das Ventilzeiteneinstellsystem hat ein Antriebselement A, das
durch eine Kurbelwelle über eine Steuerkette (oder ein
Steuerriemen oder dergleichen) angetrieben wird, und ein
angetriebenes Element B, das durch das Antriebselement A
angetrieben wird und ein Antriebsmoment des Antriebselements A
zu einer Nockenwelle C überträgt. Das angetriebene Element B
wird relativ zu dem Antriebselement A durch einen Aufbau
gedreht, der nachstehend detaillierter beschrieben ist, so dass
die Nockenwelle C zu einer voreilenden Seite oder einer
nacheilenden Seite gedreht wird.
Das Antriebselement A hat ein Schuhgehäuse 15 und ein Kettenrad
14 und wird synchron zu der Kurbelwelle angetrieben. Das
Schuhgehäuse 15 hat eine vordere Platte 119 und einen
Schuhgehäusehauptkörper 115. Die vordere Platte 119, der
Schuhgehäusehauptkörper 115 und das Kettenrad 14 sind
miteinander durch eine Vielzahl an Schrauben 16 gesichert. Das
Antriebselement A wird durch die Steuerkette in der Richtung des
Uhrzeigersinns in Fig. 105 gedreht, wobei diese Richtung als
eine Voreilrichtung bezeichnet ist. Eine Vielzahl (bei diesem
Ausführungsbeispiel sind es vier) an fächerförmigen Räumen oder
fächerförmigen Vertiefungen 50 ist in dem
Schuhgehäusehauptkörper 115 ausgebildet, wie dies in Fig. 105
gezeigt ist.
Das angetriebene Element B hat einen Flügelrotor 3, der an der
Nockenwelle C mit einer Schraube 24 gesichert ist. Der
Flügelrotor 3 hat eine Vielzahl an Flügeln 10 und kann relativ
zu dem Schuhgehäuse 15 innerhalb eines vorbestimmten
Winkelbereichs gedreht werden. Jeder Flügel 10 teilt den
entsprechenden Raum 50 des Schuhgehäusehauptkörpers 115 in eine
Voreilkammer 11 und eine Nacheilkammer 12. Die Voreilkammer 11
und die Nacheilkammer 12 ist jeweils eine Öldruckkammer, die
durch die vordere Platte 119, den Schuhgehäusehauptkörper 115,
das Kettenrad 14 und den Flügelrotor 3 umgeben ist. Die
Voreilkammer 11 und die Nacheilkammer 12 sind relativ zueinander
durch ein Dichtelement 27 abgedichtet, das in einer entfernten
oder distalen Endnut des entsprechenden Flügels 10 angeordnet
ist.
Die Voreilkammer 11 bewegt den entsprechenden Flügel 10 zu der
Voreilseite durch den Öldruck und ist in dem Raum 50 an einer
Gegenuhrzeigersinnseite des entsprechenden Flügels 10 in Fig.
10B vorgesehen. Die Nacheilkammer 12 bewegt den entsprechenden
Flügel 10 zu der Nacheilseite hin durch den Öldruck und ist an
der Uhrzeigersinnseite des entsprechenden Flügels 10 in Fig. 10B
vorgesehen.
Das Ventilzeiteneinstellsystem hat eine (nicht gezeigte)
Öldruckdifferenzerzeugungseinrichtung, die eine Öldruckdifferenz
zwischen jeder Voreilkammer 11 und der entsprechenden
Nacheilkammer 12 erzeugt, indem ein Fluid (Öl) relativ zu der
Voreilkammer 11 und der Nacheilkammer 12 zugeführt wird oder
abläuft. Die Öldruckdifferenzerzeugungseinrichtung dreht den
Flügelrotor 3 relativ zu dem Schuhgehäusehauptkörper 115, indem
die Öldruckdifferenz zwischen der Voreilkammer 11 und der
entsprechenden Nacheilkammer 12 erzeugt wird.
Beispielsweise hat die Öldruckdifferenzerzeugungseinrichtung bei
diesem speziellen Ausführungsbeispiel eine Ölpumpe, ein oder
mehrere Schaltventile, ein elektromagnetisches Betätigungsglied
und eine Steuereinrichtung. Die Ölpumpe wird durch die
Kurbelwelle angetrieben. Das eine Schaltventil oder mehrere
Schaltventile schaltet bzw. schalten die Lieferung des Öls, das
durch die Ölpumpe gepumpt wird, zwischen jeder Voreilkammer 11
und der entsprechenden Nacheilkammer 12. Das elektromagnetische
Betätigungsglied treibt das eine oder die mehreren Schaltventile
an. Die Steuereinrichtung steuert das elektromagnetische
Betätigungsglied. Die Steuereinrichtung steuert das
elektromagnetische Betätigungsglied auf der Grundlage eines
Betriebszustands des Motors, der auf der Grundlage eines
Kurbelwinkels, einer Motordrehzahl, einer Gaspedalposition und
dergleichen bestimmt wird, die durch entsprechende Sensoren
gemessen werden. Somit wird ein geeigneter Öldruck, der dem
Betriebszustand des Motors entspricht, zu jeder Voreilkammer
bzw. Nacheilkammer 12 geliefert.
Ein Arretierzapfen 6 ist in einem der Flügel 10 vorgesehen. Der
Arretierzapfen 6 arretiert eine Drehposition des Flügelrotors 3
bei einer vorbestimmten Voreilphase (beispielsweise die maximale
voreilende Phase) zum Zeitpunkt des Starts des Motors. Der
Arretierzapfen 6 ist in einem Aufnahmeloch 112 aufgenommen, das
den Flügel 10 durchdringt. Der Arretierzapfen 6 wird zu der
hinteren Seite durch eine Druckfeder 73 gedrängt. Der
Flügelrotor 3 wird relativ zu dem Schuhgehäusehauptkörper 115
arretiert, wenn ein Kopf (hinterer Endabschnitt) des
Arretierzapfens 6 mit einem Eingriffsloch 114 in Eingriff
gelangt, das in dem Kettenrad 14 ausgebildet ist.
Ein Flansch 74 ist an dem Arretierzapfen 6 ausgebildet. Der
Flansch 74 nimmt den hydraulischen Druck auf, um den
Arretierzapfen 6 zu der vorderen Seite zu bewegen (in der
Richtung zum Freigeben des Eingriffs des Arretierzapfens 6). Der
Flansch 74 steht mit der entsprechenden Voreilkammer 11 in
Verbindung. Wenn das Öl, das mit Druck bis zu einer gleichen
Höhe wie oder größer als ein vorbestimmter Druck beaufschlagt
ist, zu der entsprechenden Voreilkammer 11 geliefert wird, wird
der Arretierzapfen 6 so gedrängt, dass er die Drängkraft der
Drückfeder 73 durch das unter Druck stehende Öl überwindet und
von dem Eingriffsloch 114 freigegeben wird. Eine hintere
Endfläche des Arretierzapfens 6 steht mit der entsprechenden
Nacheilkammer 12 in Verbindung. Wenn das Öl, das bis zu einer
Höhe mit Druck beaufschlagt ist, die gleich wie oder größer als
ein vorbestimmter Druck ist, zu der entsprechenden Nacheilkammer
12 geliefert wird, wird der Arretierzapfen 6 so gedrängt, dass
er die Drängkraft der Drückfeder 73 durch das unter Druck
stehende Öl überwindet und von dem Eingriffsloch 114 freigegeben
wird.
Das Ventilzeiteneinstellsystem hat eine Drehschraubenfeder (die
nachstehend als "Unterstützungsfeder" bezeichnet ist) 7. Die
Unterstützungsfeder 7 drängt das angetriebene Element B relativ
zu dem Antriebselement A zu der Voreilseite. Eine Ende der
Unterstützungsfeder 7 steht mit dem Schuhgehäuse 15 oder einem
Bauteil, das sich zusammen mit dem Schuhgehäuse 15 dreht, im
Eingriff. Das andere Ende der Unterstützungsfeder 7 steht mit
dem Flügelrotor 3 in Eingriff. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das eine Ende der Unterstützungsfeder 7 in einem an der
vorderen Platte 119 ausgebildeten Aufnahmeloch
(Eingriffsabschnitt) 119a eingeführt und steht mit diesem in
Eingriff.
Eine zylindrische Wicklungsabdeckung 116 ist um einen
Wicklungsabschnitt der Unterstützungsfeder 7 herum angeordnet.
Die Wicklungsabdeckung 116 verhindert, dass der
Wicklungsabschnitt der Unterstützungsfeder 7 mit der vorderen
Platte 119 und dem Flügelrotor 3 in Beeinträchtigung gelangt.
Die Wicklungsabdeckung 116 ist aus einem relativ steifen
Material (beispielsweise Eisen, rostfreier Stahl oder
dergleichen) hergestellt und verhindert einen Verschleiß der
vorderen Platte 119 und des Flügelrotors 3, der aus einem
relativ weichen Material (beispielsweise Aluminium, Weicheisen
oder dergleichen) hergestellt ist, durch einen Eingriff mit der
relativ steifen Unterstützungsfeder 7.
Der Eingriff zwischen dem Endabschnitt (das andere Ende) 117 der
Unterstützungsfeder 7, das sich an der Seite des Flügelrotors 3
der Unterstützungsfeder 7 befindet, und dem Flügelrotor 3 ist
nachstehend beschrieben. Der Endabschnitt 117 erstreckt sich in
einer senkrecht zu der axialen Richtung stehenden Richtung, wie
dies in Fig. 10B gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Endabschnitt 117 in einer radialen Richtung
der Unterstützungsfeder 7 nach außen.
Der Flügelrotor 3 hat eine Hakennut (Eingriffsabschnitt) 118,
mit der der Endabschnitt 117 der Unterstützungsfeder 7 in
Eingriff steht. Die Hakennut 118 erstreckt sich außerdem in der
senkrecht zu der axialen Richtung stehenden Richtung.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der Flügelrotor 3 aus
dem relativ weichen Material wie beispielsweise Aluminium,
Weicheisen oder dergleichen hergestellt. Deshalb ist ein
verschleißfestes Element 199 innerhalb der Hakennut 118
eingebaut. Das verschleißfeste Element 199 verhindert den
Verschleiß des Flügelrotors 3 durch den Eingriff mit dem
Endabschnitt 117 der relativ steifen Unterstützungsfeder 7. Das
verschleißfeste Element 199 ist aus einem verschleißfesten
Material (beispielsweise rostfreier Stahl, gewöhnliches Eisen
oder dergleichen) hergestellt. Das verschleißfeste Element 199
des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat die in den Fig. 11A
und 11B gezeigte Form. Das verschleißfeste Element 199 hat einen
im Allgemeinen hufeisenförmigen Querschnitt, der drei Seiten des
Endabschnitts 117 der relativ steifen Unterstützungsfeder 7
abdeckt, wenn diese in der Hakennut 118 aufgenommen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das verschleißfeste Element
199 den im Allgemeinen hufeisenförmigen Querschnitt. Jedoch kann
das verschleißfeste Element 199 eine beliebige andere Form wie
beispielsweise eine rechtwinklige Röhrenform oder eine
zylindrige Röhrenform haben, solange dieses verhindern kann,
dass eine Beeinträchtigung zwischen dem Endabschnitt 117 der
Unterstützungsfeder 7 und des Flügelrotors 3 innerhalb der
Hakennut 118 auftritt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, erstreckt sich bei dem
Ventilzeiteneinstellsystem des vierten Ausführungsbeispiels der
Endabschnitt 117 der Unterstützungsfeder 7 in der senkrecht zu
der Achseneinrichtung stehenden Richtung. Somit ist die axiale
Länge der Unterstützungsfeder 7 im Vergleich zu der
Unterstützungsfeder verringert, bei der der Endabschnitt sich in
der axialen Richtung erstreckt.
Darüber hinaus erstreckt sich die Hakennut 118, die mit der
Unterstützungsfeder 7 in Eingriff steht, in der senkrecht zu der
axialen Richtung des Flügelrotors 3 stehenden Richtung, so dass
es nicht erforderlich ist, ein Loch vorzusehen, das sich in der
axialen Richtung für einen Eingriff mit der Unterstützungsfeder
7 erstreckt. Deshalb ist es möglich, die Dicke des Flügelrotors
3 in der axialen Richtung des Flügelrotors 3 zu verringern.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die axiale Größe der
Unterstützungsfeder 7 verringert und ist die axiale Dicke des
Flügelrotors 3 verringert, so dass die axiale Größe des
Ventilzeiteneinstellsystems verringert ist.
Darüber hinaus ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Flügelrotor 3 aus einem relativ weichen Material wie
beispielsweise Aluminium, Weicheisen oder dergleichen
hergestellt. Jedoch ist das verschleißfeste Element 199 in der
Hakennut 118 aufgenommen, so dass das verschleißfeste Element
199 zwischen dem Endabschnitt 117 der Unterstützungsfeder 7 und
der Hakennut 118 sitzt. Als ein Ergebnis wird der Verschleiß des
Flügelrotors 3 durch einen Eingriff mit dem Endabschnitt 117 der
Unterstützungsfeder 7 verhindert.
In dieser Weise wird eine Herstellung des Flügelrotors 3 mit dem
relativ weichen Material wie beispielsweise Aluminium oder
Weicheisen ermöglicht. Somit wird die Herstellbarkeit des
Flügelrotors 3 verbessert. Als ein Ergebnis können die
Herstellkosten des Flügelrotors 3 und somit des
Ventilzeiteneinstellsystems verringert werden.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 12A und 12B
beschrieben. Fig. 12A zeigt eine ausschnittartige
Längsschnittansicht des Ventilzeiteneinstellsystems. Fig. 12B
zeigt eine Vorderansicht des Ventilzeiteneinstellsystems nach
dem Entfernen der vorderen Platte 119.
Obwohl dies bei dem vierten Ausführungsbeispiel nicht
beschrieben ist, hat der Flügelrotor 3 ein Positionierloch 120
für ein Positionieren des Flügelrotors 3 relativ zu der
Nockenwelle C. Das Positionierloch 120 erstreckt sich durch den
Flügelrotor 3 in seiner axialen Richtung. Der Flügelrotor 3 ist
in geeigneter Weise relativ zu der Nockenwelle C positioniert,
indem ein Positionierzapfen 121, der in einem in einer Endfläche
der Nockenwelle C ausgebildeten Loch im Presssitz sitzt und
darin gesichert ist, in das Positionierloch 120 eingeführt wird.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel erstreckt sich der
Endabschnitt 117 der Unterstützungsfeder 7, der mit dem
Flügelrotor 3 in Eingriff steht, in der axialen Richtung. Indem
dieser Endabschnitt 117 der Unterstützungsfeder 7 mit dem
Positionierloch 120 in Eingriff steht, steht die
Unterstützungsfeder 7 mit dem Flügelrotor 3 in Eingriff.
Darüber hinaus ist bei dem fünften Ausführungsbeispiel der
Flügelrotor 3 von dem Flügelrotor des vierten
Ausführungsbeispiels verschieden. Das heißt der Flügelrotor 3
des fünften Ausführungsbeispiels ist aus einem relativ steifen
Material (beispielsweise gewöhnliches Eisen) hergestellt. Somit
bewirkt, selbst obwohl der Endabschnitt 117 der
Unterstützungsfeder 7 direkt in dem Flügelrotor 3 ausgebildeten
10848 00070 552 001000280000000200012000285911073700040 0002010203634 00004 10729Positionierloch 120 eingeführt ist, der Kontakt des
Endabschnittes 117 der Unterstützungsfeder 7 mit dem Flügelrotor
3 keinen wesentlichen Verschleiß des Flügelrotor 3.
Bei dem Ventilzeiteneinstellsystem des fünften
Ausführungsbeispiels erstreckt sich der Endabschnitt 117 der
Unterstützungsfeder 7, der mit dem Flügelrotor 3 in Eingriff
steht, in der axialen Richtung und der Endabschnitt 117 der
Unterstützungsfeder 7 ist in dem Positionierloch 120 des
Flügelrotors 3 eingeführt, damit die Unterstützungsfeder 7 mit
dem Flügelrotor 3 in Eingriff steht. Somit ist es nicht
erforderlich, ein dafür zugewiesenes Loch für einen Eingriff mit
der Unterstützungsfeder 7 in dem Flügelrotor 3 vorzusehen. Als
ein Ergebnis ist es möglich, die Herstellkosten des Flügelrotor
3 und somit diejenigen des Ventilzeitsteuersystems zu
verringern.
Nachstehend sind Abwandlungen beschrieben.
Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel sind drei Schuhe
9 an dem Innenumfangsabschnitt des Schuhgehäuses 15 vorgesehen
und die drei Flügel 10 sind an dem Außenumfangsabschnitt des
Flügelrotors 3 angeordnet. Somit sind die drei Voreilkammern
(Voreilöldruckkammern) 11 und die drei Nacheilkammern
(Nacheilöldruckkammern) 12 ausgebildet und die kontinuierlich
variable Ventilzeit wird durch diesen Aufbau erzielt. Dies kann
wie folgt abgewandelt werden. Das heißt vier oder mehr Schuhe 9
können an dem Innenumfangsabschnitt des Schuhgehäuses 15
ausgebildet sind und vier oder mehr Flügel 10 können an dem
Außenumfangsabschnitt des Flügelrotors 3 wie bei dem vierten und
fünften Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. In dieser Weise
sind vier oder mehr Voreilkammern (Voreilöldruckkammern) 11 und
vier oder mehr Nacheilkammern (Nacheilöldruckkammern) 12
ausgebildet und die kontinuierlich variable Ventilzeit kann
durch diesen Aufbau erzielt werden. Alternativ können zwei
Voreilkammern (Voreilölkammern) 11 und zwei Nacheilkammern
(Nacheilölkammern) 12 ausgebildet sein und die kontinuierlich
variable Ventilzeit kann durch diesen Aufbau erzielt werden.
Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel kann während des
Betriebs des Motors bei der Leerlaufdrehzahl eine
Ventilüberdeckung (eine Zeitspanne, bei der sowohl das
Einlassventil als auch das Auslassventil bei einem Zylinder
gleichzeitig geöffnet sind) beseitigt werden, indem sowohl die
Öffnungszeit als auch die Schließzeit des entsprechenden
Einlassventils verzögert wird (d. h. zu einem Nacheilen gebracht
wird), um die Verbrennung in dem entsprechenden Zylinder zu
stabilisieren. Darüber hinaus kann während des Betriebs des
Motors bei der mittleren Drehzahl und bei hohen Lasten die
Ventilüberdeckung erhöht werden, indem sowohl die Öffnungszeit
als auch die Schließzeit des entsprechenden Einlassventils zu
einem Voreilen gebracht wird, so dass die Menge an Selbst-EGR
(Restgas in der entsprechenden Verbrennungskammer) erhöht wird,
um die Verbrennungstemperatur zu vermindern, und somit werden
HC- und NOx-Emissionen verringert. In diesem Fall werden
Pumpverluste bei dem Motor verringert und somit wird der
Kraftstoffverbrauch gesenkt. Darüber hinaus kann während des
Betriebs des Motors bei hohen Drehzahlen und bei hohen Lasten
die Schließzeit des entsprechenden Einlassventils zu der
optimalen Phase verzögert (d. h. zu einem Nacheilen gebracht)
werden, um die maximale Leistung des Motors zu erzielen.
Darüber hinaus kann die tatsächliche Position der Nockenwelle 2
mit einem Sensor gemessen werden und das elektromagnetische
Öldrucksteuerventil 5 kann durch eine Rückkopplungssteuerung auf
der Grundlage der gemessenen tatsächlichen Position der
Nockenwelle 2 gesteuert bzw. geregelt werden, um eine
Zielventilzeit zu erreichen. Darüber hinaus wird bei den
vorliegenden Ausführungsbeispielen die kontinuierlich variable
Ventilzeit erreicht. Jedoch kann die Ventilzeit in einer
schrittartigen Weise zwischen drei Modi d. h. dem
Voreilsteuermodus, dem Nacheilsteuermodus und dem Ablaufmodus
variiert werden oder sie kann in einer schrittartigen Weise
zwischen mehr als drei Modi variiert werden. Darüber hinaus kann
neben dem kontinuierlich variablen
Einlassventilzeitsteuermechanismus die vorliegende Erfindung bei
einem kontinuierlich variablen Einlass- und
Auslassventilzeitsteuermechanismus oder bei einem kontinuierlich
variablen Auslassventilzeitsteuermechanismus angewendet werden.
Außerdem kann ein Motor mit untenliegender Nockenwelle (OHV
engine = Overhead Valve Engine) oder ein Motor mit obenliegender
Nockenwelle (OHC engine = Overhead Camshaft Engine) als
Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wirkt das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder, die in der Federaufnahmenut 17
aufgenommen ist, die in der vorderen Wandfläche des Kettenrades
14 des Steuerrotors 1 ausgebildet ist, als das bewegliche Ende
der Voreilunterstützungsfeder 7. Das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 ist an dem Zapfen
(Eingriffsvorsprung) 35 verhakt, der an dem hinteren
Endabschnitt des Flügelrotors 3 und dem Flügel 10 im Presssitz
sitzt und gesichert ist. Alternativ wird das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 als das bewegliche Ende verwendet
und das andere Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 kann in
einem Sicherungsloch oder einer Hakennut (Eingriffsvertiefung)
aufgenommen sein, das oder die an dem hinteren Endabschnitt des
Flügelrotors 3 und dem Flügel 10 wie bei dem vierten und fünften
Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wirkt das Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7, die in der Federführung 91
aufgenommen ist, die an dem Innenumfangsabschnitt der vorderen
Abdeckung 90 des Schuhgehäuses 15 des Steuerrotors 1 ausgebildet
ist, als das bewegliche Ende und das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 ist in der Eingriffsnut
(Eingriffsvertiefung) 93 aufgenommen, die in dem
Innenumfangsabschnitt des Flügelrotors 3 und des Flügels 10
ausgebildet ist. Alternativ wird das andere Ende der
Voreilunterstützungsfeder 7 als das bewegliche Ende verwendet
und das andere Ende der Voreilunterstützungsfeder 7 kann an
einem Zapfen (Eingriffsvorsprung) verhakt werden, der in einem
Loch im Presssitz sitzt und gesichert ist, das an dem
Innenumfangsabschnitt des Flügelrotors 3 und des Flügels 10
ausgebildet ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bewegt
sich der Arretierzapfen 6 in der axialen Richtung des
Flügelrotors 3 und steht mit dem Eingriffsloch 14a, 19a, 114 in
Eingriff. Alternativ kann der Arretierzapfen 6 in einer radialen
Richtung des Flügelrotors 3 bewegt werden und kann mit dem
Eingriffsloch 14a, 19a, 114 in Eingriff stehen. In diesem Fall
sollte das Eingriffsloch 14a, 19a, 114 in der Innenumfangswand
des Schuhgehäusehauptkörpers 115 des Schuhgehäuses 15
ausgebildet sein. Alternativ kann der Arretierzapfen 6 in dem
Gehäuseelement aufgenommen sein, das den Steuerrotor 1 bildet,
oder in dem Schuhgehäuse 15 aufgenommen sein, und das
Eingriffsloch kann in dem Flügelrotor 3 oder dem Flügel 10
ausgebildet sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der
Flügelrotor 3 an der Endfläche der Nockenwelle 2, C gesichert.
Die Erfindung kann bei einem Ventilzeiteneinstellsystem
angewendet werden, das die Nockenwelle 2, C hat, die durch die
Mitte des Flügelrotors 3 aufgenommen ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das
Schuhgehäuse 15 zusammen mit der Kurbelwelle (Antriebswelle)
gedreht und der Flügelrotor 3 wird zusammen mit der Nockenwelle
2, C (angetriebene Welle) gedreht. Alternativ kann der
Flügelrotor 3 zusammen mit der Kurbelwelle (Antriebswelle)
gedreht werden und das Schuhgehäuse 15 kann zusammen mit der
Nockenwelle 2, C (angetriebene Welle) gedreht werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden
das elektromagnetische Ölkanalschaltventil und das
elektromagnetische Öldrucksteuerventil als die
Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung verwendet. Alternativ
oder zusätzlich zu diesen Ventilen kann ein
Hydraulikölkanalschaltventil verwendet werden.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind für Fachleute
offensichtlich. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten
und beschriebenen spezifischen Einzelheiten, das repräsentative
Gerät und die veranschaulichten Beispiele beschränkt.
Der effektive Bereich der Drängkraft der Unterstützungsfeder 7
befindet sich zwischen einer maximalen nacheilenden Phase und
einer vorbestimmten Phase einer Nockenwelle 2, eines
Flügelrotors 3 und Flügeln 10. Die vorbestimmte Phase ist gleich
einer Zwischenarretierphase der Nockenwelle 2, des Rotors 3 und
der Flügel 10 + 10 Grad Kurbelwinkel. Selbst wenn der zu jeder
Voreilkammer 11 gelieferte Öldruck zum Zeitpunkt des Anhaltens
des Motors verringert ist, können die Nockenwelle 2, der Rotor 3
und die Flügel 10 bis zu der Zwischenphase oder über diese
hinaus durch die Feder 7 voreilen. Darüber hinaus sind zum
Zeitpunkt des Startens des Motors der Rotor 3 und die Flügel 10
in der Nähe der Zwischenphase positioniert, so dass eine
Reaktionskraft der Feder 7 sehr gering ist, was eine leichte
Bewegung des Rotors 3 mit einem Antriebsmoment der Nockenwelle 2
zu einer Nacheilseite ermöglicht. Somit kann der Rotor 3 bei der
Zwischenphase durch einen Arretierzapfen 6 arretiert werden.
Claims (16)
1. Ventilzeiteneinstellsystem eines Verbrennungsmotors zum
Einstellen einer Öffnungszeit und einer Schließzeit von
zumindest entweder einem Einlassventil oder einem Auslassventil,
wobei das Ventilzeiteneinstellsystem in einem
Antriebskraftübertragungssystem vorgesehen ist, das ein Starten
des Verbrennungsmotors bei im Allgemeinen einer Zwischenphase
einer angetriebenen Welle (2, C) ermöglicht, die sich in der
Mitte eines variablen Phasenbereichs der angetriebenen Welle (2,
C) befindet, die durch eine Antriebswelle des Verbrennungsmotors
angetrieben wird, um das zumindest eine Einlassventil oder
Auslassventil zu öffnen und zu schließen, wobei das
Ventilzeiteneinstellsystem
gekennzeichnet ist durch
- a) einen Rotator (1, A) der Antriebsseite, der synchron mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors gedreht wird;
- b) einen Rotator (3, B) der angetriebenen Seite, der zusammen mit der angetriebenen Welle (2, C) gedreht wird, und zu einer Relativdrehung relativ zu dem Rotator (1, A) der Antriebsseite in der Lage ist;
- c) eine Voreilkammer (11), die einen Hydraulikfluiddruck auf den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite aufbringt, um den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite in einer derartigen Weise zu drehen, dass eine Phase des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite relativ zu dem Rotator (1, A) der Antriebsseite voreilt;
- d) eine Nacheilkammer (12), die einen Hydraulikfluiddruck auf den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite aufbringt, um den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite in einer derartigen Weise zu drehen, dass die Phase des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite relativ zu dem Rotator (1, A) der Antriebsseite nacheilt;
- e) eine Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung (4, 5), die den Hydraulikdruck zu der Voreilkammer (11) liefert und den Hydraulikdruck von der Nacheilkammer (12) ablaufen lässt, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird;
- f) eine Phasenhalteeinrichtung (6, 14a, 19a, 114), die die Relativdrehung zwischen dem Rotator (1, A) der Antriebsseite und dem Rotator (3, B) der angetriebenen Seite bei im Allgemeinen einer Zwischenphase des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite nach dem Abschalten des Motors oder beim Starten des Motors unterdrückt, wobei die Zwischenphase des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite sich in der Mitte eines variablen Phasenbereichs des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite befindet; und
- g) eine Voreilseitendrängeinrichtung (7), die eine Drängkraft auf den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite aufbringt, um den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite an einer Voreilseite zum Voreilen zu bringen, wobei
2. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vorbestimmte Phase, die sich in der Nähe der
Zwischenphase des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite an der
Voreilseite der Zwischenphase des Rotators (3, B) der
angetriebenen Seite befindet, gleich der Zwischenphase des
Rotators (3, B) der angetriebenen Seite + 10 Grad Kurbelwinkel
ist.
3. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drängkraft der Voreilseitendrängeinrichtung (7) gleich
wie oder größer als ein durchschnittliches Antriebsmoment der
angetriebenen Welle (2, C) ist.
4. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drängkraft der Voreilseitendrängeinrichtung (7) geringer
als die Summe aus dem Durchschnittsantriebsmoment der
angetriebenen Welle (2, C) und einem Moment ist, das von dem
Rotator (3, B) der angetriebenen Seite zum Zeitpunkt des
minimalen Öldrucks erzeugt wird, der auf den Rotator (3, B) der
angetriebenen Seite aufgebracht wird.
5. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotator (1, A) der Antriebsseite ein Kettenrad (14) und
ein Schuhgehäuse (15) hat, wobei das Kettenrad (14) synchron zu
der Antriebswelle des Verbrennungsmotors gedreht wird und das
Schuhgehäuse (15) an einem Ende des Kettenrads (14) angeordnet
ist und zusammen mit dem Kettenrad (14) gedreht wird.
6. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch das Kettenrad (14) gehalten ist, und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3) der angetriebenen Seite gehalten ist;
das Kettenrad (14) eine Voreilseiteneingriffswand (38) und eine Nacheilseiteneingriffswand (39) hat, wobei das andere Ende der Feder (7) mit der Voreilseiteneingriffswand (38) im Eingriff steht, wenn der Rotator (3) der angetriebenen Seite so gedreht wird, dass er zu der Voreilseite voreilt, und das andere Ende der Feder (7) mit der Nacheilseiteneingriffswand (39) in Eingriff steht, wenn der Rotator (3) der angetriebenen Seite so gedreht wird, dass er zu der Nacheilseite hin nacheilt; und
die Voreilseiteneingriffswand (38) und die Nacheilseiteneingriffswand (39) des Kettenrads (14) den effektiven Bereich der Drängkraft der Feder (7) bestimmen.
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch das Kettenrad (14) gehalten ist, und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3) der angetriebenen Seite gehalten ist;
das Kettenrad (14) eine Voreilseiteneingriffswand (38) und eine Nacheilseiteneingriffswand (39) hat, wobei das andere Ende der Feder (7) mit der Voreilseiteneingriffswand (38) im Eingriff steht, wenn der Rotator (3) der angetriebenen Seite so gedreht wird, dass er zu der Voreilseite voreilt, und das andere Ende der Feder (7) mit der Nacheilseiteneingriffswand (39) in Eingriff steht, wenn der Rotator (3) der angetriebenen Seite so gedreht wird, dass er zu der Nacheilseite hin nacheilt; und
die Voreilseiteneingriffswand (38) und die Nacheilseiteneingriffswand (39) des Kettenrads (14) den effektiven Bereich der Drängkraft der Feder (7) bestimmen.
7. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kettenrad (14) eine Federaufnahmenut (17) zum Aufnehmen der Feder (7) und eine Sicherungsnut (37) zum Halten des einen Endes der Feder (7) hat; und
der Rotator (3) der angetriebenen Seite einen Eingriffsabschnitt (35) hat, der entweder einen Vorsprung oder eine Vertiefung hat, wobei das andere Ende der Feder (7) mit dem Eingriffsabschnitt (35) des Rotators (3) der angetriebenen Seite in Eingriff steht.
das Kettenrad (14) eine Federaufnahmenut (17) zum Aufnehmen der Feder (7) und eine Sicherungsnut (37) zum Halten des einen Endes der Feder (7) hat; und
der Rotator (3) der angetriebenen Seite einen Eingriffsabschnitt (35) hat, der entweder einen Vorsprung oder eine Vertiefung hat, wobei das andere Ende der Feder (7) mit dem Eingriffsabschnitt (35) des Rotators (3) der angetriebenen Seite in Eingriff steht.
8. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schuhgehäuse (15) einen Schuhgehäusehauptkörper (115) und einen vorderen Abdeckabschnitt (90) hat, wobei der Schuhgehäusehauptkörper (115) relativ drehbar den Rotator (3) der angetriebenen Seite in ihm aufnimmt und der vordere Abdeckabschnitt (90) eine vordere Endseite des Schuhgehäusehauptkörpers (115) abdeckt;
das eine Ende der Feder (7) durch den vorderen Abdeckabschnitt (90) gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3) der angetriebenen Seite über ein Fenster (94) gehalten ist, das an dem vorderen Abdeckabschnitt (90) ausgebildet ist; und
der effektive Bereich der Drängkraft der Feder (7) durch die Größe des Fensters (94) des vorderen Abdeckabschnitts (90) bestimmt ist.
das Schuhgehäuse (15) einen Schuhgehäusehauptkörper (115) und einen vorderen Abdeckabschnitt (90) hat, wobei der Schuhgehäusehauptkörper (115) relativ drehbar den Rotator (3) der angetriebenen Seite in ihm aufnimmt und der vordere Abdeckabschnitt (90) eine vordere Endseite des Schuhgehäusehauptkörpers (115) abdeckt;
das eine Ende der Feder (7) durch den vorderen Abdeckabschnitt (90) gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3) der angetriebenen Seite über ein Fenster (94) gehalten ist, das an dem vorderen Abdeckabschnitt (90) ausgebildet ist; und
der effektive Bereich der Drängkraft der Feder (7) durch die Größe des Fensters (94) des vorderen Abdeckabschnitts (90) bestimmt ist.
9. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das andere Ende der Feder (7) durch einen Eingriffsabschnitt
(93) des Rotators (3) der angetriebenen Seite gehalten ist, der
entweder einen Vorsprung oder eine Vertiefung hat.
10. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Eingriffsabschnitt (93) des Rotators (3) der
angetriebenen Seite einen Federentlastungsabschnitt (97) hat,
der sich an einer Voreilseite des effektiven Bereichs der
Drängkraft der Feder (7) befindet.
11. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis
10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vordere Abdeckabschnitt (90) einen Eingriffsabschnitt
(92) für ein Halten des einen Endes der Feder (7) hat, wobei der
Eingriffsabschnitt (92) des vorderen Abdeckabschnitts (90)
entweder einen Vorsprung oder eine Vertiefung hat.
12. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis
11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vordere Abdeckabschnitt (90) eine Federführung (91) für
ein Aufnehmen der Feder (7) an einem Innenumfangsabschnitt des
vorderen Abdeckabschnittes (90) hat.
13. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis
12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung (4, 5) entweder ein elektromagnetisches Öldrucksteuerventil, ein hydraulisches Ölkanalschaltventil oder ein elektromagnetisches Ölkanalschaltventil ist für ein wahlweises Liefern und Ablaufenlassen des Öldrucks, der in einer Öldruckquelle (20) erzeugt wird, zu der Voreilkammer (11) und der Nacheilkammer (12); und
die Öldruckquelle (20) eine Ölpumpe ist, die synchron mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird, um Öl in einer Menge herauszupumpen, die proportional zu der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors ist.
die Hydraulikdruckliefer-Ablaufeinrichtung (4, 5) entweder ein elektromagnetisches Öldrucksteuerventil, ein hydraulisches Ölkanalschaltventil oder ein elektromagnetisches Ölkanalschaltventil ist für ein wahlweises Liefern und Ablaufenlassen des Öldrucks, der in einer Öldruckquelle (20) erzeugt wird, zu der Voreilkammer (11) und der Nacheilkammer (12); und
die Öldruckquelle (20) eine Ölpumpe ist, die synchron mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird, um Öl in einer Menge herauszupumpen, die proportional zu der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors ist.
14. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder (7) ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch den Rotator (1, A) der Antriebsseite gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite gehalten ist und sich in einer senkrecht zu einer axialen Richtung des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite befindlichen Richtung erstreckt; und
der Rotator (3, B) der angetriebenen Seite einen Eingriffsabschnitt (93, 118) für einen Eingriff mit dem anderen Ende der Feder (7) hat, wobei der Eingriffsabschnitt (93, 118) des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite sich in der senkrecht zu der axialen Richtung des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite befindlichen Richtung erstreckt.
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder (7) ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch den Rotator (1, A) der Antriebsseite gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite gehalten ist und sich in einer senkrecht zu einer axialen Richtung des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite befindlichen Richtung erstreckt; und
der Rotator (3, B) der angetriebenen Seite einen Eingriffsabschnitt (93, 118) für einen Eingriff mit dem anderen Ende der Feder (7) hat, wobei der Eingriffsabschnitt (93, 118) des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite sich in der senkrecht zu der axialen Richtung des Rotators (3, B) der angetriebenen Seite befindlichen Richtung erstreckt.
15. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Eingriffsabschnitt (118) des Rotators (B) der
angetriebenen Seite ein verschleißfestes Element (199) aufnimmt,
das aus einem verschleißfesten Material hergestellt ist, und das
verschleißfeste Element (199) zwischen dem anderen Ende der
Feder (7) und dem Eingriffsabschnitt (118) des Rotators (B) der
angetriebenen Seite angeordnet ist.
16. Ventilzeiteneinstellsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder (7) ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch den Rotator (1, A) der Antriebsseite gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite gehalten ist;
der Rotator (B) der angetriebenen Seite ein Positionierloch (120) hat, das den Rotator (B) der angetriebenen Seite durchdringt, um den Rotator (B) der angetriebenen Seite zu der angetriebenen Welle (C) zu positionieren; und
das andere Ende der Feder (7), das durch den Rotator (B) der angetriebenen Seite gehalten ist, sich in einer axialen Richtung des Rotators (B) der angetriebenen Seite erstreckt und mit dem Positionierloch (120) in Eingriff steht.
die Voreilseitendrängeinrichtung (7) eine Feder (7) ist, wobei ein Ende der Feder (7) durch den Rotator (1, A) der Antriebsseite gehalten ist und das andere Ende der Feder (7) durch den Rotator (3, B) der angetriebenen Seite gehalten ist;
der Rotator (B) der angetriebenen Seite ein Positionierloch (120) hat, das den Rotator (B) der angetriebenen Seite durchdringt, um den Rotator (B) der angetriebenen Seite zu der angetriebenen Welle (C) zu positionieren; und
das andere Ende der Feder (7), das durch den Rotator (B) der angetriebenen Seite gehalten ist, sich in einer axialen Richtung des Rotators (B) der angetriebenen Seite erstreckt und mit dem Positionierloch (120) in Eingriff steht.
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