DE10223523A1

DE10223523A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung

Info

Publication number: DE10223523A1
Application number: DE10223523A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Hase
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: DE10223523B4; US20030070638A1; JP3935704B2; JP2003120230A; US6666180B2

Abstract

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Zwischenraum zwischen Dichtungsflächen, welcher zwischen einem frontalen Ende jedes Schuhs eines ersten Rotors und einer äußeren Umfangsfläche eines erhabenen Abschnitts eines zweiten Rotors definiert ist, welcher dem frontalen Ende des Schuhs entspricht, wobei dieser Zwischenraum die Menge von Leckageöl akzeptiert, die keine Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung hat, als Maximalwert. Der Zwischenraum zwischen Dichtungsflächen ist so gewählt, dass er größer ist als der maximale Lagerzwischenraum, der zwischen der Nockenwelle und einem Lagerabschnitt der Vorrichtung definiert ist, welcher die Nockenwelle drehbar lagert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung (im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet) zum Verändern der Taktung für das Öffnen und Schließen eines Auslassventils oder Einlassventils einer Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden als Maschine bezeichnet) unter Berücksichtigung von Betriebsbedingungen.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung. Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht der inneren Ausgestaltung der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung, die in Fig. 1 dargestellt ist. In den Zeichnungen bezeichnet Bezugsziffer 1 einen ersten Rotor, welcher mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) als Ausgangswelle der Maschine mittels Ketten (nicht dargestellt) verbunden ist und synchron mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) drehbar ist. Der erste Rotor 1 ist integriert mit einem Ritzel 2, einem Gehäuse 3 und einer Abdeckung 4unter Verwendung eines Gewindeelements 5, wie beispielsweise Schrauben. Das Ritzel 2 wird integral mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) gedreht. Das Gehäuse 3 hat mehrere Schuhe 3a, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3 nach innen hervorstehen, um mehrere Hydraulikkammern zu bilden. Die Hydraulikkammern sind mit der Abdeckung 4 bedeckt.

Ein Rotor (zweiter Rotor) 6 ist relativ zum ersten Rotor 1 drehbar und in dem Gehäuse 3 angeordnet. Der Rotor 6 ist integral an einem Ende einer Einlassnockenwelle (im Folgenden einfach als Nockenwelle 7 bezeichnet) befestigt, welche sich auf das Takten für das Schließen und Öffnen eines Einlassventils (nicht dargestellt) bezieht, oder einer Auslassnockenwelle (im Folgenden einfach als Nockenwelle 7 bezeichnet), welche sich auf das Takten für das Schließen und Öffnen eines Auslassventils (nicht dargestellt) bezieht, und zwar unter Verwendung eines Gewindeelements (nicht dargestellt), wie beispielsweise Schrauben. Der Rotor 6 beinhaltet einen erhabenen Abschnitt 6a mit einem Lagerabschnitt 6b, welcher die Einfügung des einen Endes der Nockenwelle 7 ermöglicht, und mehrere Schaufeln 6c, die von einer äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a in radialer Richtung des erhabenen Abschnitts 6a nach außen hervorstehen, um die Hydraulikkammern, die durch die Schuhe 3a des Gehäuses 3 gebildet werden, in eine Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite und eine Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite aufzuteilen. Die Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite bedeutet eine Hydraulikkammer, welcher ein Hydraulikdruck zugeführt wird, um den Rotor 6, welcher sich bezüglich des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses 3 in einer Referenzposition befindet, relativ zur voreilenden Seite zu drehen (in Richtung eines Pfeils X1), wenn der erste Rotor 1 mit dem Gehäuse 3 sich in Richtung eines Pfeils X1 in Fig. 1 dreht. Andererseits bedeutet die Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite eine Hydraulikkammer, welcher ein Hydraulikdruck zugeführt wird, um den Rotor 6, welcher sich bezüglich des Gehäuses 3 in Fig. 1 bei der Referenzposition befindet, relativ in Richtung der nacheilenden Seite zu drehen (in Richtung eines Pfeils X2), wenn der erste Rotor 1 mit dem Gehäuse 3 sich in Richtung des Pfeils X1 in Fig. 1 dreht.

Ein erster Ölkanal 10 ist in dem Ritzel 2 angeordnet und liefert einen Hydraulikdruck, der von einer Ölpumpe (nicht dargestellt) stammt, durch ein Ölsteuerventil (nicht dargestellt) und einen Ölkanal (nicht dargestellt) der voreilenden Seite in der Nockenwelle 7 zu der Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite. Ein zweiter Ölkanal 11 ist in dem Rotor 6 angeordnet und liefert einen Hydraulikdruck, der von der Ölpumpe (nicht dargestellt) stammt, und so weiter, durch einen Ölkanal (nicht dargestellt) der nacheilenden Seite in der Nockenwelle 7 zu der Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite.

Eine Unterbringungsöffnung 13, die einen Verriegelungsstift 12 aufnimmt, welcher eine relative Drehung des Gehäuses 3 und des Rotors 6 steuert, ist an einem der Schuhe 3a des Gehäuses 3 so angeordnet, dass sie das Gehäuse 3 in radialer Richtung durchtritt.

Wenn die Maschine gestartet wird, ohne einen Hydraulikdruck in der Vorrichtung zu erzeugen, schwingt der Rotor 6 in Drehrichtungen aufgrund der Belastung einer Nocke (nicht dargestellt), welche integral an der Nockenwelle 7 angebracht ist. Aufgrund dieser Schwingung wiederholen sich ein Kontakt und eine Trennung zwischen dem Rotor 6 und dem Gehäuse 3, und demzufolge tritt ein schlagendes Geräusch auf. Der Verriegelungsstift 12 verhindert das Auftreten eines solchen schlagenden Geräuschs. Der Verriegelungsstift 12 beinhaltet einen frontalen Abschnitt 12a mit kleinerem Durchmesser, welcher die Einfügung in eine später beschriebene Eingriffsöffnung ermöglicht, einen hinteren Abschnitt 12b mit größerem Durchmesser, der einen größeren Durchmesser hat als der frontale Abschnitt 12a mit kleinerem Durchmesser, sowie eine Ausnehmung 12c, die auf einer hinteren unteren Seite des hinteren Abschnitts 12b mit größerem Durchmesser ausgeformt ist.

Die Unterbringungsöffnung 13 beinhaltet einen Öffnungsabschnitt 13a mit kleinerem Durchmesser, in dem sich der frontale Abschnitt 12a mit kleinerem Durchmesser des Verriegelungsstifts 12 befindet, sowie einen Öffnungsabschnitt 12b mit größerem Durchmesser mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der des Öffnungsabschnitts 13a mit kleinerem Durchmesser, wobei der Abschnitt 12b den hinteren Abschnitt 12b mit größerem Durchmesser des Verriegelungsstifts 12 beinhaltet. Ein Ventil 16 mit wählbarem Durchgang ist an einer Stelle eines Endes des Ritzels 12 nahe dem Gehäuse 3 angeordnet, welche dem mit der Unterbringungsöffnung 13 ausgestatteten Schuh 3a benachbart ist. Das Ventil 16 mit wählbarem Durchgang wählt den höheren Hydraulikdruck der beiden unterschiedlichen Drücke in den Hydraulikkammern 8 und 9 der voreilenden und nacheilenden Seite und liefert den ausgewählten Druck an eine Hydraulikkammer 15, die zwischen einer frontalen Endfläche des hinteren Abschnitts 12b mit größerem Durchmesser des Verriegelungsstifts 12 und einer frontalen Endfläche des Öffnungsabschnitts 13b mit größerem Durchmesser der Unterbringungsöffnung 13 definiert ist, und zwar mittels eines Zuführkanals 13 für Hydraulikdruck, um einen Eingriff (im Folgenden bezeichnet als Verriegelungsbeziehung) des Verriegelungsstifts 12 mit der später beschriebenen Eingriffsöffnung zu entriegeln. Ein geteilter Hydraulikdurchgang 17 der voreilenden Seite kommuniziert zwischen dem Ventil 16 mit wählbarem Durchgang und der Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite, und ein geteilter Hydraulikdurchgang 18 der nacheilenden Seite kommuniziert zwischen dem Ventil 16 mit wählbarem Durchgang und der Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite.

Ein Verhinderungshalter 21 ist in eine äußere Umfangsfläche (den äußersten Abschnitt der Vorrichtung) des Abschnitts 13b mit größerem Durchmesser der Unterbringungsöffnung 13 pressgepasst. Der Verhinderungshalter 21 verhindert zu allen Zeiten, dass der Verriegelungsstift 12 und eine Schraubenfeder 20, die den Verriegelungsstift 12 gegen den Rotor 6 vorspannt, aus dem äußersten Abschnitt der Vorrichtung hinausgeworfen werden. Der Verhinderungshalter 21 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 13b mit größerem Durchmesser der Unterbringungsöffnung 13 unter Verwendung eines Verhinderungsstifts 22 befestigt. Eine Auslassöffnung 23 ist in einem mittleren Abschnitt des Verhinderungshalters 21 ausgeformt und lässt einen Rückwärtsdruck, welcher in der Unterbringungsöffnung 13 produziert wird, wenn sich der Verriegelungsstift 12 nach hinten bewegt, nach außerhalb der Vorrichtung aus. Außerdem ist die Schraubenfeder 20 zwischen der Ausnehmung 12c des Verriegelungsstifts 12 und dem Verhinderungshalter 21 angeordnet.

Andererseits ist eine Eingriffsöffnung 24 einwärts an einer Stelle ausgeformt, wo die Eingriffsöffnung 24 eine Einfügung des frontalen Abschnitts 12a mit kleinerem Durchmesser des Verriegelungsstifts 12 ermöglicht, wenn der Rotor 6 sich bei der Referenzposition befindet (der am weitesten nachgeeilten Position in Fig. 1) bezüglich des Gehäuses 3, einer äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 in radialer Richtung.

Dichtungsmittel 25 sind an frontalen Enden der entsprechenden Schaufeln 6c des Rotors 6 angeordnet und stehen in Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3, die jeder Schaufel 6c entspricht, um Ölleckage durch eine Grenze zwischen den Hydraulikkammern 8 und 9 der voreilenden und der nacheilenden Seite zu verhindern.

Bei einer allgemeinen Vorrichtung, nämlich der herkömmlichen Vorrichtung, ist übrigens ein Dichtungsmittel, wie das oben genannte Dichtungsmittel oft an jedem der frontalen Enden (Abschnitt A in Fig. 1) jedes Schuhs 3a angeordnet, welches innerhalb jedes frontalen Endes der entsprechenden Schaufeln 6c angeordnet ist. Bei einer Vorrichtung sind die im Abschnitt A innerhalb der Vorrichtung angeordneten Dichtungsmittel jedoch außer Betrieb, um Kosten für Bauteile usw. zu sparen und den Aufbau der Vorrichtung wie im Fall der bekannten Vorrichtung zu vereinfachen. Die Vorrichtung ist unter den Voraussetzungen konstruiert, dass ein infinitesimaler Zwischenraum zwischen dem vorderen Ende (der gehäuseseitigen Dichtfläche) des Schuhs des Gehäuses und der äußeren Umfangsfläche (der rotorseitigen Dichtfläche) des erhabenen Abschnitts des Rotors eine Dichtungsfunktion zwischen den Kammern 8 und 9 erfüllt.

Per Definitionem ist der Zweck der Verhinderung von Ölleckage durch die Grenze zwischen der Hydraulikkammer 8 der voreilenden und der Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite, eine Verantwortlichkeit der Vorrichtung vor Reduktion aufgrund einer Reduktion des Hydraulikdrucks in den Hydraulikkammern mit der Ölleckage zu verhindern. Es besteht jedoch eine Möglichkeit, dass die Reduktion des Hydraulikdrucks in jeder Hydraulikkammer aufgrund von anderen Tatsachen auftritt. Bei dem Beispiel in Fig. 1 gibt es nämlich, da die Fließfähigkeit von Betriebsöl sich bei einer erhöhten Temperatur des Öls steigert, einen Ölfluss zwischen den Kammern 8 und 9 in Umfangsrichtung des Pfeils B durch einen Zwischenraum in axialer Richtung (im Folgenden bezeichnet als seitlicher Zwischenraum). Der seitliche Zwischenraum ist hier definiert zwischen dem Ritzel 2 und dem Gehäuse 3 oder dem Rotor 6 oder zwischen der Abdeckung 4 und dem Gehäuse 3 oder dem Rotor 6. Als Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass die Reduktion des Hydraulikdrucks in jeder Hydraulikkammer auftritt.

JP-A-130119/2000 offenbart eine Seitenfläche, welche dem seitlichen Zwischenraum gegenüberliegt, des Ritzels 2 oder der Abdeckung 4 aus Materialien mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. In einem solchen Fall dehnt sich die eine Seitenfläche des Ritzels 2 oder der Abdeckung 4 bei der erhöhten Temperatur des Betriebsöls aus und verhindert, dass das heiße Öl durch den seitlichen Zwischenraum hindurchtritt.

Es ist jedoch möglich, den Ölfluss, der in Fig. 1 durch den Pfeil B gekennzeichnet ist und durch den seitlichen Zwischenraum hindurchtritt, und das Überlaufen von Öl in Richtung eines Pfeils C zu verhindern unter Verwendung des Gewindeelements 5, ohne eine spezielle Ausgestaltung vorzusehen.

JP-A-227205/1998 offenbart auch eine Vorrichtung ohne Dichtungsmittel in dem Bereich A in Fig. 1. Bei dieser Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung ist eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut an einer Gleitfläche angeordnet, und eine Walze ist drehbar in der Nut in Umfangsrichtung angeordnet. Als Ergebnis besteht die Möglichkeit, einen Gleitwiderstand zwischen einem Gehäuse und einem Rotor zu reduzieren.

Diese bekannte Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung hat jedoch die oben beschriebenen Ausgestaltungen. Es bestehen Probleme insofern, dass die Anzahl der Teile und die Kosten nicht reduziert werden können, weil die Walze anstelle der eingesparten Dichtungsmittel verwendet wird.

Bei jeder der oben beschriebenen Vorrichtungen zur Steuerung der Ventiltaktung tritt zudem, wenn eine Achse der Vorrichtung sich exzentrisch dreht oder beispielsweise bei der Drehung der Maschine schräg steht, ein Kontakt zwischen beiden Dichtungsflächen auf, so dass diese verschleißen. Dabei bestehen Probleme, dass die Verlässigkeit der Vorrichtung und Veränderungen der Leistungsfähigkeit (Anstieg der Ölleckage) auftreten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung zu schaffen, die es ermöglicht, die Menge des Leckageöls zu steuern, welches von dem Abschnitt A innerhalb der Vorrichtung abgeleitet wird, wobei die Dichtungsmittel nicht verwendet werden, und zwar innerhalb von akzeptablen Grenzen und unter Sicherstellung der Verlässlichkeit des Betriebs.

Um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung geschaffen mit einem ersten Rotor, der sich synchron mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine dreht und mehrere Schuhe aufweist, die an einer inneren Umfangsfläche des ersten Rotors ausgeformt sind und mehrere Hydraulikkammern bilden; einem zweiten Rotor, welcher drehbar bezüglich des ersten Rotors in dem ersten Rotor angeordnet ist, mit einem erhabenen Abschnitt, der an einer Endfläche einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, und mit mehreren Schaufeln, die an einer äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts angeordnet sind und die Hydraulikkammern in Hydraulikkammern der voreilenden Seite und Hydraulikkammern der nacheilenden Seite aufteilen; einem Dichtungsmittel, welches zwischen einer äußeren Umfangsfläche jeder Schaufel des zweiten Rotors und einer inneren Umfangsfläche des ersten Rotors vorgesehen ist; und einem Zwischenraum zwischen Dichtungsflächen, welcher zwischen einem frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors und der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors definiert ist, welcher dem frontalen Ende des Schuhs entspricht, und welcher Zwischenraum die Menge von Leckageöl als Maximalwert akzeptiert, die keine Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung hat.

Auf diese Art und Weise ist es aufgrund des viskosen Widerstands der Öle, wenn die Öltemperatur in der Verbrennungskraftmaschine nicht so erhöht ist, schwierig für die Betriebsöle, durch den Zwischenraum zwischen den Dichtflächen hindurchzutreten, und es wird möglich, zu verhindern, dass sich der Hydraulikdruck in den Hydraulikkammern senkt. Wenn die Viskosität von Ölen reduziert wird, um die Fließfähigkeit von Ölen zu steigern, indem die Temperatur der Öle in der Maschine gesteigert wird, leckt eine geringe Menge von Öl ohne Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung aus einer der Hydraulikkammern in die andere durch den Zwischenraum hindurch. Daher wird es möglich, die Betriebsstabilität der Vorrichtung sicherzustellen, ohne den Hydraulikdruck in den Hydraulikkammern extrem zu senken.

Bei der oben beschriebenen Anordnung kann der Zwischenraum zwischen den Dichtungsflächen so gewählt werden, dass er größer ist als der maximale Lagerzwischenraum zwischen der Nockenwelle und einem Lagerabschnitt der Vorrichtung, die die Nockenwelle drehbar lagert. Auf diese Art und Weise wird es, wenn die Achse der Vorrichtung sich exzentrisch innerhalb des Bereichs des Lagerzwischenraums dreht aufgrund einer Drehung der Kurbelwelle und so weiter der Maschine, möglich, dass der Lagerzwischenraum eine relative Verschiebung zwischen den Teilen aufgrund der Exzentrizität aufnimmt. So kann verhindert werden, dass die Dichtungsflächen verschleißen, ohne dass ein Kontakt zwischen den Dichtungsflächen auftritt, inklusive der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors und dem frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors. So wird es möglich, die Verlässlichkeit der Vorrichtung zu verbessern.

Die oben beschriebene Anordnung kann außerdem zumindest eine Ölsammelnut aufweisen, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors und/oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors vorgesehen ist. Auf diese Art und Weise wird es möglich, einen Verlust von kinetischer Energie von Ölen aufgrund von Kontraktion innerhalb der Ölsammelnut zu verursachen. So wird es möglich, die Menge des Leckageöls zu senken, ohne einen komplizierten Aufbau zum Blockieren des Ölflusses zwischen den Hydraulikkammern hinzuzufügen.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann außerdem eine Ausnehmung aufweisen, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors angeordnet ist, und einen Vorsprung an dem jeweils anderen Element, wobei das Einfügen des Vorsprungs in die Ausnehmung möglich ist. Auf diese Art und Weise wird es möglich, Ölkanäle des Betriebsöls zwischen den Dichtungsflächen zu verlängern. So wird es möglich, den Widerstand des Ölflusses zwischen den Dichtungsflächen inklusive der Ausnehmung und des Vorsprungs zu steigern, um die Menge des Leckageöls zu senken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung.
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht der inneren Ausgestaltung der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht der inneren Ausgestaltung der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 3.
Fig. 5 ist ein Graph eines Zwischenraums zwischen Dichtungsflächen bei der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Fig. 3 und 4 und der Menge des Flusses von Leckagebetriebsöl, die sich bezüglich einer Änderung der Temperatur des Betriebsöls ändert.
Fig. 6 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines inneren Aufbaus einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung als Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines wichtigen Punkts F in der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 6.
Fig. 8 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines wichtigen Punkts G in der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 8.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.

Ausführungsform 1

Fig. 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht der inneren Ausgestaltung der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 3. Fig. 5 ist ein Graph eines Zwischenraums zwischen Dichtungsflächen bei der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Fig. 3 und 4 und der Menge des Flusses von Leckagebetriebsöl, die sich bezüglich einer Änderung der Temperatur des Betriebsöls ändert. Komponenten der Ausführungsform 1, die solchen der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung gleichen, sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine weitere Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet.
Die Ausführungsform 1 ist erstens dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum D zwischen Dichtungsflächen zwischen dem frontalen Ende des Schuhs 3a und der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a definiert ist, der dem frontalen Ende des Schuhs 3a gegenüberliegt, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Ausführungsform 1 ist unter der Voraussetzung aufgebaut, dass das Vorsehen von Dichtungsmitteln in dem frontalen Ende des Schuhs 3a des Gehäuses 3 nicht vorgesehen ist, wie in dem Fall der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung. Der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen akzeptiert die Menge von Leckageöl, die keinen Effekt auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung hat, als Maximalwert, sogar wenn die Viskosität des Öls gering ist aufgrund der erhöhten Temperatur der Betriebsöle.
Hier wird die Menge von Leckageöl bestimmt aufgrund der Temperatur der Betriebsöle und der Größe des Zwischenraums D zwischen den Dichtungsflächen. In anderen Worte wird, wenn die Temperatur der Betriebsöle höher wird, die Viskosität des Fluids geringer. Da die Fließfähigkeit von Betriebsölen steigt, treten die Öle daher leicht durch den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen hindurch. Wenn die Größe des Zwischenraums D zwischen den Dichtungsflächen ansteigt, steigt außerdem die Menge des Leckageöls als Antwort auf die Größe des Zwischenraums D zwischen den Dichtungsflächen. Falls beispielsweise, wenn ein Hydraulikdruck auf die Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite aufgebracht wird, das aufgebrachte Öl durch den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen zu einer benachbarten Hydraulikkammer 9 der nacheilenden Seite leckt, ist der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 8 der voreilenden Seite niedriger als ein vorbestimmter Druck. Es ist wünschenswert, dass der Betrag des Leckageöls gering ist. Die Reduktion des Hydraulikdrucks aufgrund des Leckageöls ist jedoch nicht darauf gerichtet, keine Auswirkungen auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung zu haben. Im Gegenteil, wenn eine extreme Reduktion des Hydraulikdrucks mit Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung nicht auftritt, ist es möglich, das Leckageöl als Ursache der Reduktion des Hydraulikdrucks zu akzeptieren.
Es wird nun angenommen, dass ein akzeptabler Maximalbetrag von Leckageöl auf 100 mL/min. gesetzt ist. Der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen muss so bestimmt werden, dass der Betrag des Leckageöls bei einer Maximaltemperatur von 140°C, welche die Viskosität des Öls senkt, um seine Fließfähigkeit zu steigern, des Öls in momentanen Vorrichtungen dieses akzeptable Maximum nicht erreicht. In diesem Fall wird, wie durch eine durchbrochene Linie in Fig. 5 dargestellt, die obere Grenze des Zwischenraums D zwischen den Dichtungsflächen, welche die oben genannte Bedingung erfüllt, beispielsweise 70 µm.
Die Ausführungsform 1 ist zweitens dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen größer gewählt ist als ein Zwischenraum E zwischen einer äußeren Umfangsfläche eines Anbringabschnitts der Nockenwelle 7 und einer inneren Umfangsfläche des Lagerabschnitts 6b des Rotors 6, wie in Fig. 4 dargestellt. Auf diese Art und Weise ist es, wenn die Achse der Vorrichtung sich exzentrisch dreht oder bezüglich der Nockenwelle 7 geneigt ist, aufgrund des Zwischenraums E (Lockerheit) möglich, zu verhindern, dass beide Dichtungsflächen, die den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen bilden, sich berühren und verschließen. Es ist außerdem möglich, die Menge von Leckageöl zu verhindern aufgrund des Verschleißes der beiden Lichtungsflächen, um die Dauerhaftigkeit und Verlässlichkeit der Vorrichtung zu verbessern und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung sicherzustellen.
Der Betrieb wird nun beschrieben.
Aufgrund der Absenkung der Viskosität des Betriebsöls bei erhöhter Temperatur kann das Betriebsöl in der Hydraulikkammer 8 oder 9 der voreilenden bzw. nacheilenden Seite leicht durch den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen hindurchtreten. Da der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen jedoch auf den erforderlichen Bereich festgelegt ist, hat die Menge des Leckageöls keine Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der Ausführungsform 1, da der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen auf den oben genannten erforderlichen Bereich festgelegt ist, möglich, die Menge von Leckageöl unter den schlechtesten Bedingungen inklusive der erhöhten Temperatur und so weiter des Betriebsöls zu bestimmen. Sogar wenn sich Eigenschaften des Öls aufgrund der Temperatur des Betriebsöls oder anderen Bedingungen verändern, ist es möglich, zu verhindern, dass eine Antwortgeschwindigkeit der Vorrichtung sich reduziert aufgrund eines Anstiegs der Menge des Leckageöls. Es ist möglich, zu verhindern, dass sich ein Hydraulikdruck der Maschine absenkt, so dass ein Schmiereffekt in der Maschine mit Verlässlichkeit sichergestellt werden kann.
Bei der Ausführungsform 1 ist außerdem jeder Zwischenraum D innerhalb der Vorrichtung nahe des mittleren Bereichs der Vorrichtung angeordnet, und jedes Dichtungsmittel 25 ist an einer Stelle beabstandet von dem mittleren Bereich der Vorrichtung angeordnet. Mit dieser Anordnung wird berücksichtigt, dass eine mechanische Genauigkeit bezüglich eines inneren Abschnitts der Vorrichtung besser ist als eine mechanische Genauigkeit bezüglich eines äußeren Abschnitts der Vorrichtung, und dass ein Einfluss auf den Kontakt der Dichtungsflächen in dem inneren Abschnitt kleiner ist als im äußeren Abschnitt bei einer schrägen Anordnung der Vorrichtung. Als Ergebnis bezeichnet die Ausführungsform 1 die beste der Ausführungsformen.

Ausführungsform 2

Fig. 6 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines inneren Aufbaus einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung als Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines wichtigen Punkts F in der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 6. Komponenten der Ausführungsform 2, die solchen der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung oder solchen der Ausführungsform 1 gleichen, sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine weitere Beschreibung wird verzichtet.
Bei der Ausführungsform 2 wird angenommen, dass der Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen, welcher definiert ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche 26 des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 und einem frontalen Ende 27 des Schuhs 3a des Gehäuses 3, auf den in der Ausführungsform 1 gesetzten Bereich eingestellt ist. Die Ausführungsform 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ölsammelnut 28 am frontalen Ende 27 des Schuhs 3a des Gehäuses 3 angeordnet ist, die der äußeren Umfangsfläche 26 des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 gegenüberliegt. Bei der Ausführungsform 2 ist außerdem eine der Ölsammelnuten 28 an alternativen Dichtungsflächen angeordnet, und zwei Nuten 28 sind zwischen ihnen angeordnet. Die Ausgestaltung der Nuten 28 ist nicht auf die oben beschriebene Anordnung begrenzt. Die Nut 28 kann auch integral mit dem Gehäuse 6 ausgeformt sein, wenn das Gehäuse 6 durch Gießen oder Schmieden hergestellt wird.
Der Betrieb wird nun beschrieben.
Wenn das Betriebsöl in der Hydraulikkammer 8 und 9 der voreilenden bzw. nacheilenden Seite durch den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen hindurchtritt und durch die Ölsammelnut 28, wie durch den Pfeil in Fig. 7 dargestellt, kollidiert das Öl mit Wänden, die die Ölsammelnut 28 bilden. Als Ergebnis zieht sich das Öl zusammen und verliert kinetische Energie, und zusätzlich unterliegt es einem Reibungswiderstand aufgrund der Viskosität des Öls bei einer Temperatur. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Menge des Leckageöls zu reduzieren.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der Ausführungsform 2, da die Ölsammelnut 28 bei dem Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen angeordnet ist, möglich, einen Verlust von kinetischer Energie der Öle zu verursachen aufgrund einer Kontraktion des Öls innerhalb der Ölsammelnut 28. Daher ist es möglich, die Menge von Leckageöl zu reduzieren. Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine Verlässlichkeit der Vorrichtung auf einem hohen Niveau zu halten, ohne den Hydraulikdruck extrem zu reduzieren.
Bei der Ausführungsform 2 ist es, wenn das Gehäuse 3 durch Gießen oder Schmieden hergestellt wird, um die Ölsammelnut 28 integral am Gehäuse 3 auszuformen, möglich, die Menge von Leckageöl zu reduzieren, ohne die Herstellungskosten zu steigern.
Bei der Ausführungsform 2 ist außerdem die Ölsammelnut 28 auf der Seite des Gehäuses 3 mit dem Schuh 3a angeordnet. Alternativ kann die Ölsammelnut 28 an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 angeordnet sein, die dem Schuh 3a des Gehäuses gegenüberliegt, oder auf beiden Seiten. Es ist wünschenswert, dass eine Gestalt der Ölsammelnut 28 im Querschnitt so ausgeformt ist, dass das Verhältnis von Breite zu Tiefe größer wird.

Ausführungsform 3

Fig. 8 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer inneren Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung nach Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines wichtigen Punkts G in der Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung in Fig. 8. Komponenten der Ausführungsform 3, die solchen der bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung gleichen oder solchen der Ausführungsformen 1 und 2, sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine weitere Beschreibung wird verzichtet.
Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung 30 so am frontalen Ende 27 des Schuhs 3a des Gehäuses 3 angeordnet ist, dass sie sich in Umfangsrichtung des Gehäuses 3 erstreckt. Ein Vorsprung 29 ist so an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 angeordnet, dass er in die Ausnehmung 30 einführbar ist. Die Ausnehmung 30 hat eine Tiefe, die es ihr nicht ermöglicht, mit dem Vorsprung 29 beim Einführen des Vorsprungs 29 in die Ausnehmung 30 in Kontakt zu geraten. Eine Länge der Ausnehmung 30 in Umfangsrichtung ist so gewählt, dass sie einem Winkel größer als oder gleich einem relativen Drehwinkel des Rotors 6 bezüglich des Gehäuses 3 entspricht. Diese Wahl verhindert es, dass eine äußere Wandfläche des Vorsprungs 29 mit einer inneren Wandfläche der Ausnehmung 30 kollidiert, wenn der Rotor 6 sich relativ zum Gehäuse 3 dreht. Die Ausnehmung 30 und der Vorsprung 29 bilden ein Paar mit einer komplementären Beziehung.
Nun wird der Betrieb beschrieben.
Das Betriebsöl in der Hydraulikkammer 8 oder 9 der voreilenden bzw. nacheilenden Seite unterliegt einem Widerstand in einem Durchgang, welcher sich steigert, wenn die Länge des Durchgangs sich verlängert, wie durch den Pfeil in Fig. 9 dargestellt, zusätzlich zu dem Verlust von kinetischer Energie in Ausführungsform 2. So ist es möglich, den Betrag des Leckageöls zu reduzieren, welches durch den Zwischenraum D zwischen den Dichtungsflächen hindurchtritt.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der Ausführungsform 3 die Ausnehmung 30 und der Vorsprung 29 vorgesehen, die ein Paar mit komplementärer Beziehung bilden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Menge von Leckageöl zu reduzieren aufgrund des Widerstands in dem Durchgang, der steigt, wenn die Länge des Durchgangs sich verlängert. Daher ist es möglich, eine Verlässlichkeit der Vorrichtung auf einem hohen Niveau zu halten, ohne den Hydraulikdruck extrem zu reduzieren.
Bei der Ausführungsform 3 ist außerdem die Ausnehmung 30 so am frontalen Ende 27 des Schuhs 3a des Gehäuses 3 angeordnet, dass sie sich in Umfangsrichtung des Gehäuses 3 erstreckt. Der Vorsprung 29 ist so an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts 6a des Rotors 6 angeordnet, dass er in die Ausnehmung 30 einführbar ist. Alternativ kann die Ausnehmung 30 auf der Seite des Rotors 6 und der Vorsprung 29 auf der Seite des Gehäuses 3 vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne dass der Geist der Erfindung oder ihre wesentlichen Merkmale verlassen werden. Die vorliegende Ausführungsform soll daher in jeder Hinsicht nur beispielhaft und nicht begrenzend verstanden werden, wobei der Bereich der Erfindung eher durch die folgenden Ansprüche definiert ist als durch die vorangegangene Beschreibung, und alle Veränderungen, welche innerhalb des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen daher durch die Ansprüche umfasst sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Ventiltaktung mit:
einem ersten Rotor, der sich synchron mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine dreht und mehrere Schuhe aufweist, die an einer inneren Umfangsfläche des ersten Rotors ausgeformt sind und mehrere Hydraulikkammern bilden;
einem zweiten Rotor, welcher drehbar bezüglich des ersten Rotors in dem ersten Rotor angeordnet ist, mit einem erhabenen Abschnitt, der an einer Endfläche einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, und mit mehreren Schaufeln, die an einer äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts angeordnet sind und die Hydraulikkammern in Hydraulikkammern der voreilenden Seite und Hydraulikkammern der nacheilenden Seite aufteilen;
einem Dichtungsmittel, welches zwischen einer äußeren Umfangsfläche jeder Schaufel des zweiten Rotors und einer inneren Umfangsfläche des ersten Rotors vorgesehen ist; und
einem Zwischenraum zwischen Dichtungsflächen, welcher zwischen einem frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors und der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors definiert ist, welcher dem frontalen Ende des Schuhs entspricht, und welcher Zwischenraum die Menge von Leckageöl als Maximalwert akzeptiert, die keine Auswirkung auf die Verlässlichkeit der Vorrichtung hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit zumindest einer Ölsammelnut, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors und/oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einer Ausnehmung, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors angeordnet ist, wobei ein Vorsprung an dem anderen dieser Elemente angeordnet ist und wobei das Einführen des Vorsprungs in die Ausnehmung möglich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zwischenraum zwischen den Dichtungsflächen so gewählt ist, dass er größer ist als der maximale Lagerzwischenraum, der zwischen der Nockenwelle und einem Lagerabschnitt der Vorrichtung definiert ist, welcher die Nockenwelle drehbar lagert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weit er mit zumindest einer Ölsammelnut, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten Rotors und/oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter mit einer Ausnehmung, die an der äußeren Umfangsfläche des erhabenen Abschnitts des zweiten. Rotors oder am frontalen Ende jedes Schuhs des ersten Rotors angeordnet ist, wobei ein Vorsprung an dem anderen dieser Elemente angeordnet ist und wobei das Einführen des Vorsprungs in die Ausnehmung möglich ist.