DE10247650A1

DE10247650A1 - Ventilzeitensteuervorrichtung

Info

Publication number: DE10247650A1
Application number: DE10247650A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Watanabe; Naotaka Nakura
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2003-04-30
Also published as: US20030070643A1; JP3992955B2; JP2003120232A; US6675754B2

Abstract

Eine Ventilzeitensteuervorrichtung mit einem Antriebsdrehelement, einem angetriebenen Drehelement und einem Zwischendrehelement, welches drehbar relativ zu dem Antriebsdrehelement und dem angetriebenen Drehelement ist. Ein Stößel ist bewegbar in Eingriff mit einer Radialführung des Antriebsdrehelements oder des angetriebenen Drehelements und einer Spiralführung des Zwischendrehelements. Ein Aktuator dreht das Zwischendrehelement zum Ermöglichen einer Bewegung des Stößels entlang der Radialführung, welche umgewandelt wird in eine Relativdrehung des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements über eine Verbindung, welche den Stößel mit dem jeweils anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements verbindet. Eine Schmierölkammer ist derart angeordnet, dass sie einen Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung und dem Stößel und Drehverbindungsabschnitte zwischen einem Ende der Verbindung und dem jeweils anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements und zwischen einem entgegengesetzten Ende davon und dem Stößel umgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitensteuervorrichtung zum variablen Steuern von Öffnungs- und Schließzeiten eines Motorventils, das heißt, eines Einlassventils und eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors, in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors.
Eine derartige Ventilzeitensteuervorrichtung ist derart gestaltet, dass sie die Öffnungs- und Schließzeiten des Motorventils steuert durch Ändern einer Relativdrehphase einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle. Die Relativdrehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle wird eingestellt durch Betätigen eines Phaseneinstellers. Der Phaseneinsteller ist angeordnet zwischen einem Antriebsdrehelement betriebsfähig verbunden mit der Kurbelwelle, und einem angetriebenen Drehelement, angeordnet auf der Nockenwellenseite. In den letzten Jahren wurden verschiedene Arten von Phaseneinstellern vorgeschlagen, welche eine Getriebeverzahnung mit einem Schrägzahnrad, einem Gestänge oder Ähnliches verwenden. Der Phaseneinsteller, welcher das Gestänge verwendet, ist vorteilhaft in einer Verkürzung einer Axiallänge des Phaseneinstellers und einer Verringerung von Reibungsverlusten davon.

Die japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 2001-41013 offenbart eine Ventilzeitensteuervorrichtung mit einem derartigen Phaseneinsteller, welcher das Gestänge verwendet. Fig. 14 und 15 zeigen eine Ventilzeitensteuervorrichtung des Standes der Technik. Wie in Fig. 14 und 15 dargestellt, ist ein Gehäuse 101 als ein Antriebsdrehelement drehbar auf einem Endabschnitt einer Nockenwelle 102 gesetzt. Das Gehäuse 101 ist antriebsfähig verbunden mit einer Motorkurbelwelle über eine Steuerkette. Eine Vielzahl von Stößeln 104 ist gleitfähig in Eingriff mit Radialführungsvertiefungen 103, ausgebildet in einer Axialendfläche des Gehäuses 101. Eine Hebelwelle 106 als ein angetriebenes Drehelement ist befestigt an einem Endabschnitt der Nockenwelle 102. Eine Vielzahl von Hebeln 105, welche in Radialrichtung ausgehend von der Hebelwelle 106 nach außen vorstehen, sind verbunden mit entsprechenden Stößeln 104 über Verbindungen 107. Die Hebel 105 und die Stößel 104 sind jeweils drehfähig gelagert an gegenüberliegenden Enden der Verbindungen 107. Ein Zwischendrehelement 109 ist angeordnet in gegenüberliegender Beziehung zur Axialendfläche des Gehäuses 101, in welchem Radialführungsvertiefungen 103 ausgebildet sind, und ist gelagert auf einer Innentragstange 113, um drehbar relativ zum Gehäuse 101 und zur Hebelwelle 106 zu sein. Das Zwischendrehelement 109 hat eine Spiralführungsvertiefung 108 in der Endfläche gegenüberliegend zu den Radialführungsvertiefungen 103. Eine Vielzahl von bogenförmigen Vorsprüngen 110, welche ausgehend von einer Axialendseite jedes der Stößel 104 vorstehen, sind in Eingriff mit der Spiralführungsvertiefung 108 und werden entlang dieser geführt. Wenn die elektromagnetische Bremse 112 nicht erregt ist, wird das Zwischendrehelement 109 vorgespannt durch die Feder 111, um hin zu einer voreilenden Drehposition gedrängt zu werden. In dieser Position werden die Stößel 104 an der in Radialrichtung äußersten Position in den jeweiligen Radialführungsvertiefungen 103 angeordnet, in welchen die Relativdrehphase zwischen dem Gehäuse 101 und der Nockenwelle 102 am stärksten nacheilend oder am stärksten voreilend gehalten wird. Ferner wird, wenn die elektromagnetische Bremse 112 erregt ist, das Zwischendrehelement 109 verzögert durch die Wirkung der elektromagnetischen Bremse 112 hin zu einer nacheilenden Drehposition. In dieser Position werden die Stößel 104zu der in Radialrichtung inneren Position bewegt, so dass die Relativdrehphase zwischen dem Gehäuse 101 und der Nockenwelle 102 am stärksten voreilend oder am stärksten nacheilend gehalten wird. Ein Schmierölzufuhrkanal 120 verläuft längs der Nockenwelle 102 und ist offen zu einer Axialendseite der Nockenwelle 102. Schmieröl wird zugeführt zu Verbindungen 107 und miteinander in Eingriff befindlichen Abschnitten der Stößel 104 und der Spiralführungsvertiefungen 108 über den Schmierölzufuhrkanal 120.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei einer derartigen Ventilzeitensteuervorrichtung wie oben beschrieben fließt das Schmieröl aus dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 101 und dem Zwischendrehelement 109 heraus, so dass die Verbindungen 107 und die wechselseitig in Eingriff befindlichen Abschnitte der Stößel 104 und, der Spiralführungsvertiefungen 108 nicht immer in das Schmieröl getaucht sind. Daher muss eine ausreichende Schmierung an den Verbindungen 107 und den wechselseitig in Eingriff befindlichen Abschnitten der Stößel 104 und der Spiralführungsvertiefungen 108 sichergestellt werden. Außerdem entstehen kleine Zwischenräume zwischen den Drehverbindungen der Verbindungen 107 mit den Hebeln 105 und zwischen den wechselseitigen in Eingriff befindlichen Abschnitten der Stößel 104 und der Spiralführungsvertiefungen 108 zum Zwecke eines Erhaltens von sanften Bewegungen davon. Es besteht die Notwendigkeit, ein Auftreten von Schwingungen und Geräuschen bei kleinen Zwischenräumen zu verhindern.

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antriebsdrehelement, welches geeignet ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eine Radialführung, welche auf dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement in einer Radialrichtung davon verläuft;
eine Spiralführung, angeordnet auf dem Zwischendrehelement in einer gegenüberliegenden Beziehung zur Radialführung;
einen Stößel, bewegbar in Eingriff mit der Radialführung und der Spiralführung;
eine Verbindung, welche den Stößel mit einem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements verbindet, wobei die Verbindung ein Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements, und ein gegenüberliegendes Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem Stößel;
einen Aktuator, welcher derart betriebsfähig ist, dass er das Zwischendrehelement dreht, um eine Bewegung des Stößels längs der Radialführung zu ermöglichen, die in eine Relativdrehung des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements über die Verbindung umgewandelt wird; und
eine Schmierölkammer, angeordnet um einen Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung und dem Stößel und den Drehverbindungsabschnitten zwischen dem einen Ende der Verbindung und dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements und zwischen dem gegenüberliegenden Ende der Verbindung und dem Stößel, wobei die Schmierölkammer geeignet ist, mit Schmieröl gefüllt zu werden.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antrieb drehelement, welches geeignet, ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eine Radialführung, welche auf dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement in einer Radialrichtung davon verläuft;
eine Spiralführung, angeordnet auf dem Zwischendrehelement in einer gegenüberliegenden Beziehung zur Radialführung;
einen Stößel, bewegbar in Eingriff mit der Radialführung und der Spiralführung;
eine Verbindung, welche den Stößel mit einem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements verbindet, wobei die Verbindung ein Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements, und ein gegenüberliegendes Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem Stößel;
einen Aktuator, welcher derart betriebsfähig ist, dass er das Zwischendrehelement dreht, um eine Bewegung des Stößels längs der Radialführung zu ermöglichen, die in eine Relativdrehung des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements über die Verbindung umgewandelt wird; und
eine Schmierölkammer, angeordnet um einen Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung und dem Stößel und den Drehverbindungsabschnitten zwischen dem einen Ende der Verbindung und dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements und zwischen dem gegenüberliegenden Ende der Verbindung und dem Stößel, wobei die Schmierölkammer geeignet ist, mit Schmieröl gefüllt zu werden und mit einer Menge an Schmieröl versorgt zu werden, welche größer ist als eine Menge an Schmieröl, welche daraus ausläuft.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antriebsdrehelement, welches geeignet ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eins Phaseneinstellgestängeeinrichtung zum Verbinden des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements und Einstellen einer Relativdrehphase des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements;
eine Aktuatoreinrichtung zum Betätigen des Zwischendrehelements, um die Einstellung der Relativdrehphase über die Phaseneinstellgestängeeinrichtung zu ermöglichen; und
eine Wandeinrichtung zum Definieren einer Schmierölkammer in Zusammenwirkung mit dem Zwischendrehelement und dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement, wobei die Phaseneinstellgestängeeinrichtung innerhalb der Schmierölkammer angeordnet ist.

Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1A ist ein Vertikalschnitt einer Ventilzeitensteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1B ist eine vergrößerte Ansicht eines umkringelten Abschnitts von Fig. 1A;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie 2-2 von Fig. 1A;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Dichtungselements, verwendet bei der in Fig. 1A und 1B dargestellten Ventilzeitensteuervorrichtung;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Ventilzeitensteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels, welche eine obere Hälfte eines elektromagnetisch betätigten Aktuators zeigt;
Fig. 5 ist eine Vorderansicht eines elektromagnetischen Blocks des Aktuators;
Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines Jochblocks des Aktuators, wobei ein Harzfüller weggelassen ist;
Fig. 7 ist ein Vertikalschnitt eines Elektromagnetspulenblocks des Aktuators;
Fig. 8 und 9 sind Diagramme ähnlich Fig. 2, jedoch zeigen jeweils sie verschiedene Betriebszustände der Ventilzeitensteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 10 ist eine vergrößerter Querschnitt einer Abwandlung der Ventilzeitensteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 11 bis 13 sind jeweils Vertikalschnitte einer Ventilzeitensteuervorrichtung gemäß einem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist ein Vertikalschnitt einer Ventilzeitensteuervorrichtung des Standes der Technik; und
Fig. 15 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Ventilzeitensteuervorrichtung des Standes der Technik.

Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 bis 9 ist eine Ventilzeitensteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ventilzeitensteuervorrichtung der Erfindung angewandt auf einen Antriebsstrang einer Einlassseite eines Verbrennungsmotors. Die Ventilzeitensteuervorrichtung der Erfindung kann ferner angewandt werden auf einen Antriebsstrang einer Auslassseite des Verbrennungsmotors.
Wie in Fig. 1A dargestellt, umfasst die Ventilzeitensteuervorrichtung eine Nockenwelle 1 und eine Antriebsplatte 3, drehbar verbunden mit einem Axialendabschnitt der Nockenwelle 1 und wirkend als ein Antriebsdrehelement. Die Nockenwelle 1 ist drehbar gelagert auf einem nicht dargestellten Zylinderkopf des Motors. Die Antriebsplatte 3 ist ausgebildet zu einer generell ringartigen Scheibenform mit einem Synchronkettenrad 2, welches einstückig auf dem Außenumfang davon ausgebildet ist. Die Antriebsplatte 3 ist antriebsfähig verbunden mit einer Motorkurbelwelle über eine Kette in Eingriff mit dem Synchronkettenrad 2. Das Phaseneinstellgestänge 5 zum Einstellen einer Relativdrehphase der Antriebsplatte 3 und der Nockenwelle 1 ist angeordnet auf der Seite des Axialendabschnitts der Nockenwelle 1, das heißt, auf der linken Seite der Nockenwelle 1 bei Betrachtung in Fig. 1A. Die linke Richtung in Fig. 1A wird im weiteren als Vorwärtsrichtung bezeichnet. Der Aktuator 4 zum Antreiben des Phaseneinstellgestänges 5 ist angeordnet auf der Vorderseite des Phaseneinstellgestänges 5. Eine VTC-Abdeckung 12 ist angeordnet auf der Vorderseite des Aktuators 4 und deckt eine Vorderfläche und eine Außenumfangsfläche des Aktuators 4 ab. Die VTC-Abdeckung 12 erstreckt sich über jeweilige Vorderabschnitte des Motorzylinderblocks und eine Kipphebelabdeckung.
Genauer hat die Antriebsplatte 3 die Form einer Scheibe mit einer Stufenbohrung 6 auf dem Mittelabschnitt davon. Die Antriebsplatte 3 ist drehbar gelagert auf einem Flanschring 7, welcher einstückig verbunden ist mit dem Vorderendabschnitt der Nockenwelle 1, durch einen Eingriff der Stufenbohrung 6 mit dem Flanschring 7. Die Stufenbohrung 6 umfasst einen Abschnitt großen Durchmessers in Eingriff mit dem Flanschring 7 und einen Abschnitt kleinen Durchmessers, welcher die Hebelwelle 10 aufnimmt, wie unten beschrieben. Die Radialführung 8 ist angeordnet auf der Antriebsplatte 3, welche vorgesehen ist zum Führen der Stößel 16, wie unten beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Radialführung 8 gebildet aus drei Führungsvertiefungen, ausgebildet in einer Vorderfläche der Antriebsplatte 3, welche sich auf der entgegengesetzten Seite der Nockenwelle 1 befindet. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, erstrecken sich die Führungsvertiefungen 8 in Radialrichtung und verbinden sich in gleichen Abständen zueinander.
Die Hebelwelle 10 ist angeordnet auf der Vorderseite des Flanschrings 7. Die Hebelwelle 10 ist verbunden mit der Nockenwelle 1, zusammen mit dem Flanschring 7 und über diesen, durch Verwenden von Schrauben 13 und dient als ein angetriebenes Drehelement. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat die Hebelwelle 10 drei Hebel 9 in der Form von Vorsprüngen, welche sich in Radialrichtung nach außen erstrecken ausgehend von einer Außenumfangsfläche der Hebelwelle 10 und sich in gleichen Abständen zueinander befinden. Die Verbindungen 14 sind entsprechend den Hebeln 9 vorgesehen. Jede der Verbindungen 14 hat ein Ende, welches drehbar gelagert ist auf jedem der Hebel 9 mittels eines Stifts 15. Der Schmierölzufuhrkanal 25 erstreckt sich durch die Hebelwelle 10 und den Flanschring 7 in die Nockenwelle 1 entlang einer gemeinsamen Drehachse davon. Der Schmierölzufuhrkanal 25 erstreckt sich ferner längs einer Außenumfangsfläche eines Schafts einer Schraube. Der Schmierölzufuhrkanal 25 hat eine Auslassöffnung 25a, welche offen ist zu einer Außenfläche eines in Radialrichtung äußeren Umfangs der Hebelwelle 10 und sich nahe jedem der Hebel 9 befindet. Das Schmieröl wird zugeführt von der Auslassöffnung 25a zu dem einen Ende der Verbindung 14, welches drehbar verbunden ist mit dem Hebel 9. Die Verbindung 14 hat ein entgegengesetztes Ende, welches drehbar verbunden ist mit jedem der Stößel 16.
Jede der Stößel 16 umfasst ein offenendiges zylindrisches Gehäuse 17 mit einem rechteckigen Querschnitt, dargestellt in Fig. 1. Das Gehäuse 17 ist drehbar befestigt an einem Montageloch, ausgebildet am entgegengesetzten Ende der Verbindung 14, und ist gleitfähig in Eingriff mit der Radialführung 8 der Antriebsplatte 3. Eine generell zylindrische Haltevorrichtung 20 ist gleitfähig angeordnet innerhalb der Bohrung 18 des Gehäuses 17. Eine Schraubenfeder 21 ist angebracht an einem Boden des Gehäuses 17 und spannt die Haltevorrichtung 20 in der Vorwärtsrichtung vor. Die Haltevorrichtung 20 hat eine halbkugelartige Vertiefung 20a an einem Mittelabschnitt einer Vorderseite der Haltevorrichtung 20. Die Kugel 19 ist drehbar in Eingriff mit der Vertiefung 20a. Die Stößel 16 sind verbunden mit den entsprechenden Hebeln 9 der Hebelwelle 10 über Verbindungen 14, während sie in Eingriff mit der Radialführung 8 gehalten werden. Wenn eine Kraft auf die Stößel 16 angewandt wird, um die Stößel 16 längs der Radialführung 8 zu verschieben, werden die Antriebsplatte 3 und die Hebelwelle 10, verbunden über Verbindungen 14, relativ gedreht. Die Drehung und der Winkel der Relativdrehung werden bestimmt in Abhängigkeit von der Richtung und dem Verschiebungsbetrag der Stößel 16.
Ein generell scheibenförmiges Zwischendrehelement 23 ist derart angeordnet, dass es drehfähig relativ zur Antriebsplatte 3 und zur Hebelwelle 10 ist. Das Zwischendrehelement 23 ist drehbar gelagert auf der Hebelwelle 10 auf der Vorderseite der Hebel 9 über Kugellager 22. Das Zwischendrehelement 23 umfasst einen Hauptkörper 23a und einen Außenring 23b, welcher sich in Presspassung mit der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers 23a befindet. Die Spiralführungsvertiefung 24 ist angeordnet auf dem Hauptkörper 23a des Zwischendrehelements 23 in gegenüberliegender Beziehung zur Radialführung der Antriebsplatte 3. Die Spiralführung 24 ist vorgesehen in der Form einer Spiralvertiefung, ausgebildet in einer Rückfläche des Hauptkörpers 23a, welche der Vorderfläche der Antriebsplatte 3 gegenüberliegt. Die Spiralführung 24 hat einen halbkugelartigen Querschnitt ähnlich demjenigen der Kugeln 19 der Stößel 16 und ist in Eingriff mit den Kugeln 19. Die Kugeln 19 sind drehbar gelagert zwischen der Spiralführung 24 und der Vertiefung 20a der Haltevorrichtung 20. Die Form der Spiralführung 24 ist derart gestaltet, dass der Durchmesser allmählich in der Drehrichtung R der Antriebsplatte 3 abnimmt, wie in Fig. 2, 8 und 9 dargestellt. Infolge der Spiralform werden, wenn das Zwischendrehelement 23 in einer Rückeilrichtung relativ zur Antriebsplatte 3 dreht, während der Eingriff der Spiralführung 24 mit den Kugeln 19 beibehalten wird, die Stößel 16 in Radialrichtung einwärts entlang der Spiralführung 24 verschoben. Umgekehrt werden, wenn das Zwischendrehelement 23 in einer Voreilrichtung relativ zur Antriebsplatte 3 dreht, die Stößel 16 in Radialrichtung auswärts entlang der Spiralführung 24 verschoben.
Das Phaseneinstellgestänge 5 ist aufgebaut aus der Radialführung 8 der Antriebsplatte 3, den Stößeln 16, den Verbindungen 14, den Hebeln 9 und der Spiralführung 24 des Zwischendrehelements 23. Wenn das Zwischendrehelement 23 durch den Aktuator 4 betätigt wird, um relativ zur Nockenwelle 1 zu drehen, wird das Phaseneinstellgestänge 5 in einer derartigen Weise betätigt, dass die Stößel 16 sich entlang der Spiralführung 24 und der Radialführung 8 bewegen, so dass eine Verschiebung in der Radialrichtung der Antriebsplatte 3 erfolgt. Die Verschiebung der Stößel 16 wird umgewandelt in eine Relativdrehung der Antriebsplatte 3 und der Nockenwelle 1 über Verbindungen 14. Die Drehkraft des Zwischendrehelements 23 bis zu einem vorbestimmten Grad über Verbindungen 14 und Hebel erhöht, um dadurch eine Relativdrehkraft auf die Antriebsplatte 3 und die Nockenwelle 1 auszuüben.
Der Aktuator 4 des elektromagnetisch betätigten Typs wird bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet. Wie in Fig. 1A dargestellt, umfasst der Aktuator 4 einen Permanentmagnetblock 29, angebracht an einer Vorderfläche des Zwischendrehelements 23, welches sich auf der gegenüberliegenden Seite der Antriebsplatte 3 befindet. Der Aktuator 4 umfasst ferner einen Jochblock 30, welcher einstückig verbunden ist mit der Hebelwelle 10, und den Elektromagnetspulenblock 32, angeordnet innerhalb der VTC-Abdeckung 12. Der Elektromagnetspulenblock 32 umfasst eine Vielzahl von Elektromagnetspulen 33A und 33B, welche elektrisch verbunden sind mit einer nicht dargestellten Steuervorrichtung über eine nicht dargestellte Treiberschaltung mit einer Erregerschaltung, einer Impulsverteilungsschaltung und Ähnlichem. Die Steuervorrichtung empfängt verschiedene Eingangssignale, welche einen Kurbelwinkel, einen Nockenwinkel, eine Motordrehzahl, eine Motorlast und Ähnliches anzeigt und einen Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der Eingangssignale bestimmt. Die Steuervorrichtung erzeugt ein Steuersignal in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors und überträgt das Steuersignal zur Treiberschaltung.
Wie in Fig. 5 dargestellt, hat ein Permanentmagnetblock 29 eine ringartige Scheibenform und eine senkrecht zu einer Mittelachse davon polarisierte Fläche. Die polarisierte Fläche umfasst Nordpolseiten 36n und Südpolseiten 36s mit magnetischen Polen N und S. Die N-Polseiten 36n und die S-Polseiten 36s verlaufen in Radialrichtung und sind abwechselnd in einer Umfangsrichtung des Permanentmagnetblocks 29 angeordnet.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Jochblock 30 einstückig verbunden mit der Hebelwelle 10 an einem Innenumfangsabschnitt davon. Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, ist der Jochblock 30 gegenüberliegend dem Permanentmagnetblock 29 und dem Elektromagnetspulenblock 32 auf den in Axialrichtung entgegengesetzten Seiten davon. Wie in Fig. 6 dargestellt, hat der Jochblock 30 eine ringartige Scheibenform und umfasst ein Paar von Jochen 39A und 39B, angeordnet jeweils auf der Radialaußenseite und -innenseite des Jochblocks 30. Jedes der Joche 39A und 39B ist gebildet durch einen ersten gezahnten Polring 37 und einen zweiten gezahnten Polring 38. Der erste und der zweite gezahnte Polring 37 und 38 bestehen aus Metall mit einer hohen magnetischen Permeabilität. Der erste gezahnte Polring 37 umfasst einen generell ringförmigen Basisabschnitt 37a und einen generell trapezförmig gezahnte Pole 37b, welche in Radialrichtung einwärts ausgehend vom Basisabschnitt 37a verlaufen. Der Basisabschnitt 37a und die gezahnten Pole 37b sind miteinander verbunden über einen Verbindungsabschnitt, welcher relativ dazu gebogen ist, wie aus Fig. 4 und 6 ersichtlich. Der zweite gezahnte Polring 38 umfasst einen generell ringförmigen Basisabschnitt 38a und generell trapezförmig gezahnte Pole 38b, welche in Radialrichtung auswärts ausgehend vom Basisabschnitt 38a verlaufen. Der Basisabschnitt 38a und die gezahnten Pole 38b sind miteinander verbunden über einen Verbindungsabschnitt, welcher relativ dazu gebogen ist, wie in Fig. 4 und 6 dargestellt. Die Basisabschnitte 37a und 38a sind auf der Seite des Elektromagnetspulenblocks 32, das heißt, auf der linken Seite in Fig. 1 und 4, angeordnet. Die gezahnten Pole 37b und 38b sind auf der Seite des Permanentmagnetblocks 29, das heißt, auf der rechten Seite in Fig. 1 und 4, angeordnet. Die gezahnten Pole 37b sind in gleichen Abständen zueinander in der Umfangsrichtung des ersten gezahnten Polrings 37 angeordnet. Die gezahnten Pole 38b sind in gleichen Abständen zueinander in der Umfangsrichtung des zweiten gezahnten Polrings 38 angeordnet. Spitzenenden der gezahnten Pole 37b sind hin zu den Basisabschnitten 38a des zweiten gezahnten Polrings 38 gerichtet, während Spitzenenden der gezahnten 38b hin zu den Basisabschnitten 37a des ersten gezahnten Polrings 37 gerichtet sind. So sind die gezahnten Pole 37b und 38b abwechselnd in der Umfangsrichtung des ersten und des zweiten gezahnten Polrings 37 und 38 angeordnet. Die gezahnten Pole 37b und 38b des ersten gezahnten Polrings 37 sind in Umfangsrichtung bezüglich derjenigen des zweiten gezahnten Polrings 38 um R-Abstand versetzt. Ein Isolator 40, welcher aus einem Harzmaterial besteht, ist zwischen dem ersten und dem zweiten gezahnten Polring 37 und 38 jedes der Joche 39A und 39B und zwischen die Joche 39A und 398 gefüllt.
Wie in Fig. 7 dargestellt, umfasst der Magnetspulenblock 32 Zweiphasen-Elektromagnetspulen 33A und 338, welche jeweils auf der Radialaußenseite und -innenseite angeordnet sind. Die Elektromagnetspulen 33A und 33B sind getrennt durch Joche 41, welche sich längs der Umfänge der Elektromagnetspulen 33A und 33B erstrecken. Die Joche 41 sind geeignet, den Magnetfluss zu induzieren, welcher in den Elektromagnetspulen 33A und 33B erzeugt wird, in den magnetischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 34 und 35, welche nahe dem Joch 30 angeordnet sind, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 34 und 35 sind gegenüberliegend zu den jeweiligen Basisabschnitten 37a und 38a des ersten und des zweiten gezahnten Polrings 37 und 38 der Joche 39A und 39B, wobei ein Axialluftspalt "a" existiert. Wenn die Elektromagnetspulen 33A und 338 erregt werden, um ein Magnetfeld darin zu erzeugen, wird eine magnetische Induktion in den entsprechenden Jochen 39A und 39B erzeugt, so dass die gezahnten Polringe 37 und 38 die Magnetpole entsprechend der Richtung des Magnetfeldes aufweisen. Die Richtung des in den Elektromagnetspulen 33A und 33B erzeugten Magnetfelds wird geändert in einem vorbestimmten Muster relativ zum Impulseingang in der Treiberschaltung, welche mit den Elektromagnetspulen 33A und 33B verbunden ist. Dies bewirkt, dass die Magnetpole der gezahnten Pole 37b und 38b gegenüberliegend zu den Polseiten 36n und 36s des Permanentmagnetblocks 39 jedes Mal in Umfangsrichtung um R-Abstand verschoben werden. Infolge der Umfangsverschiebung der Magnetpole der gezahnten Pole 37b und 38b des Jochs 30 wird eine Relativdrehung des Zwischendrehelements 23 mit dem Permanentmagnetblock 29 zur Hebelwelle 10 ermöglicht.
Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, umschließt ein Trac; block 42 einen Elektromagnetspulenblock 32 mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 34 und 35 der Joche 41, 41. Der Tragblock 42 besteht aus einem nicht magnetischen Material, wie etwa Aluminium. Der Elektromagnetspulenblock 32 ist befestigt an der VTC-Abdeckung 12 über den Tragblock 42, wie in Fig. 1A dargestellt. Das Kugellager 50 ist angeordnet auf einer Innenumfangsfläche des Tragblocks 42. Der Tragblock 42 ist drehbar gelagert auf der Hebelwelle 10 über das Kugellager 50.
Wie aus Fig. 1A ersichtlich, ist das Gehäuse 62 einstückig verbunden mit der Vorderfläche der Antriebsplatte 3. Das Gehäuse 62 umfasst eine generell zylindrische Wand mit einem offenen Endabschnitt 62a auf der Vorderseite, welche hin zum Zwischendrehelement 23 offen ist, wie in Fig. 1B dargestellt. Der offene Endabschnitt 62a umgibt einen Abschnitt kleinen Durchmessers des Außenrings 23b des Zwischendrehelements 23, welches sich auf der Seite der Antriebsplatte 3 befindet. Der offene Endabschnitt 62a ist gegenüberliegend zum Abschnitt kleinen Durchmessers des Außenrings 23b, wobei ein Radialzwischenraum zwischen diesen existiert. Das Dichtungselement 60 angeordnet zum Dichten des Radialzwischenraums. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Dichtungselement 60 die Form eines Dichtungsrings. Das Dichtungselement 60 ist in Eingriff mit einer ringartigen Vertiefung 61, welche in einer Außenumfangsfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers des Außenrings 23b ausgebildet ist. Das Gehäuse 62 und der Außenring 23b sind relativ drehbar, während der Radialzwischenraum zwischen diesen mit dem Dichtungselement 60 gedichtet bleibt.
Das Dichtungselement 60 besteht aus einem starren Harzmaterial und ist ausgebildet zu einer generell ringartigen Form. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst das Dichtungselement 60 einen Schnittabschnitt, definiert durch Schnittflächen 60a, 60a, welche einander in einer Umfangsrichtung des Dichtungselements 60 gegenüberliegen. Die Schnittflächen 60a, 60a sind bezüglich einer Achse des Dichtungselements 60 stark geneigt. Wenn das Dichtungselement 60 in der Vertiefung 61 des Außenrings 23b des Zwischendrehelements 23 angebracht ist, gleiten die Schnittflächen 60a, 60a übereinander. Das Dichtungselement 60 ist derart gestaltet, dass es in einer Radialauswärtsrichtung dehnbar ist. Das Dichtungselement 60 ist gleitfähig in Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des offenen Endabschnitts 62a des Gehäuses 62 unter der Bedingung, dass der Abschnitt kleinen Durchmessers des Außenrings 23b, welcher das Dichtungselement 60 darauf trägt, sich im offenen Endabschnitt 62a befindet. In diesem Zustand greifen die Schnittflächen 60a, 60a ineinander, so dass der Schnittabschnitt hermetisch gedichtet gehalten wird.
Das Gehäuse 62 definiert eine Schmierölkammer 63 in Zusammenwirkung mit dem Zwischendrehelement 23, der Antriebsplatte 3, der Hebelwelle 10 und dem Dichtungselement 60. Die Schmierölkammer 63 ist derart angeordnet, dass sie den Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung 24 und den Kugeln 19 der Stößel 16 und den Drehverbindungsabschnitten zwischen dem einen Ende von Verbindungen 14 und Hebeln 9 der Hebelwelle 10 und zwischen dem entgegengesetzten Ende von Verbindungen 14 und dem Gehäuse 17 der Stößel 16 umgibt. Die Schmierölkammer 63 wird immer gefüllt mit Schmieröl über einen Schmierölzufuhrkanal 25, um die Schmierung an Eingriffsabschnitt und den Drehverbindungsabschnitten zu gewährleisten. Selbst wenn innerhalb der Schmierölkammer 63 das Schmieröl aus kleinen Zwischenräumen ausläuft, wird die Schmierölkammer 63 mit einer Menge von Schmieröl aus der Auslassöffnung 25a des Schmierölzufuhrkanals 25 ergänzt. Die zu ergänzende Menge an Schmieröl ist derart festgelegt, dass sie größer ist als die Menge von Schmieröl, welches aus der Schmierölkammer 63 ausläuft.
Bei der Ventilzeitensteuervorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur ist die Relativdrehphase der Antriebsplatte 3 und der Hebelwelle 10 auf die am stärksten nacheilende Seite festgelegt, wie in Fig. 2 dargestellt, beim Start- bzw. Leerlaufbetrieb des Motors. Dies ermöglicht, dass die Relativdrehphase einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle 1 auf die am meisten nacheilende Seite eingestellt wird, so dass eine stabilisierte Motordrehung und eine verbesserte Kraftstoffökonomie erhalten werden können.
In Reaktion auf ein Übergehen vom Start- bzw. Leerlaufbetrieb des Motors zu einem Normalbetrieb davon erzeugt die Steuervorrichtung einen Steuerbefehl und sendet diesen an die Treiberschaltung des Elektromagnetspulenblocks 32, so dass die Relativdrehphase einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle 1 auf die am stärksten voreilende Seite geändert wird. Der Elektromagnetspulenblock 32 wird derart betrieben, dass er das darin erzeugte Magnetfeld im vorbestimmten Muster ändert und den Permanentmagnetblock 29 zusammen mit dem Zwischendrehelement 23 hin zu der am meisten nacheilenden Seite dreht Seite 17. Dies ermöglicht eine Radialeinwärtsbewegung des Gehäuses 17 jedes der Stößel 16 entlang der Radialführung 8 über die in Fig. 8 dargestellte Position zu der in Fig. 9 dargestellten weitesten Radialinnenposition, während die Kugel 19 des Stößels 16 in Eingriff mit der Spiralführung 24 gehalten wird. An der weitesten Radialinnenposition ist die Relativdrehphase der Antriebsplatte 3 und der Hebelwelle 10 auf die am stärksten voreilende Seite über Verbindungen 14 und Hebel 9 eingestellt. Folglich wird die Relativdrehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 zu der am meisten voreilenden Seite geändert, wobei eine Leistungsabgabe des Motors verbessert werden kann.
Wenn die Steuervorrichtung einen Steuerbefehl erzeugt und an die Treiberschaltung des Elektromagnetspulenblocks 32 sendet, so dass die Relativdrehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 sich ausgehend von der am stärksten voreilenden Seite zu der am stärksten nacheilenden Seite ändert, wird der Elektromagnetspulenblock 32 derart betrieben, dass das darin erzeugte Magnetfeld in einem umgekehrten Muster geändert wird. Das Zwischendrehelement 23 mit dem Permanentmagnetblock 29 wird hin zu der am stärksten voreilenden Seite gedreht. Das Gehäuse 17 jedes der Stößel 16 kann sich entlang der Radialführung 8 zu der in Fig. 2 dargestellten weitesten Radialaußenposition bewegen, während die Kugel 19 davon in Eingriff mit der Spiralführung 24 gehalten wird. An der weitesten Radialaußenposition ist die Relativdrehphase der Antriebsplatte 3 und der Hebelwelle 10 über Verbindungen 14 und Hebel 9 auf die am stärksten nacheilende Seite eingestellt. Folglich wird die Relativdrehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 zu der am stärksten nacheilenden Seite geändert.
Wie oben beschrieben, sieht die Ventilzeitensteuervorrichtung der Erfindung die Schmierölkammer 63 vor, innerhalb welcher die Eingriffsabschnitte zwischen der Spiralführung 24 und den Kugeln 19 und den Drehverbindungsabschnitten zwischen Verbindungen 14 und Stößeln 16 und zwischen Verbindungen 14 und Hebeln 9 in Schmieröl getaucht werden können. Dieses kann die Eingriffsabschnitte und die Drehverbindungsabschnitte immer schmieren, wodurch die Schmierung davon gewährleistet ist. Ferner kann infolge einer Dämpfungsfunktion des Schmieröls innerhalb der Schmierölkammer 63 die Ventilzeitensteuervorrichtung der Erfindung das Auftreten derartiger Schwingungen und Geräusche in dem Zwischenraum zwischen der Spiralführung und den Stößeln 16 und dem Zwischenraum zwischen den Verbindungen und den Stößeln 16 und zwischen den Verbindungen und den Hebeln, wie beim Stand der Technik beschrieben, verhindern. Ferner kann, da das Dichtungselement 60 angeordnet ist im Zwischenraum zwischen dem relativ drehbaren Gehäuse 62 und dem Zwischendrehelement 23, das Schmieröl innerhalb der Schmierölkammer 63 am Auslaufen aus dem Zwischenraum gehindert werden. Ferner kann die Schmierölkammer 63 ergänzt werden durch die Menge an Schmieröl, welche größer ist als die Menge an Schmieröl, welches aus der Schmierölkammer 63 ausläuft, wobei dies aus einer Auslassöffnung 25a des Schmierölzufuhrkanals 25 erfolgt. Daher kann die Schmierfunktion und die Dämpfungsfunktion des Schmieröls stabil ausgeführt werden.
Fig. 10 zeigt eine Abwandlung des Gehäuses 62, bei welchem der offene Endabschnitt 62a eine radial einwärts geneigte Fläche 64 an einem distalen Ende davon aufweist. Mit der Vorsehung einer Schrägfläche 64 wird das Dichtungselement 60 leicht in einen radial einwärts zusammengezogenen Zustand gebracht, in dem es auf die geneigte Fläche 64 bei Einsatz in den offenen Endabschnitt 62a gedrückt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches vom ersten Ausführungsbeispiel dahingehend abweicht, dass die Antriebsplatte 203 als Riemenscheibe ausgebildet ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Abschnitte, so dass eine genaue Beschreibung davon ausgelassen wird. Wie in Fig. 11 beschrieben, hat die Antriebsplatte 203 eine geweitete Felge 70 auf dem Außenumfang. Ein aus Gummi bestehender Riemen ist um die Felge 70 gewickelt, um die Antriebsplatte 203 antriebsfähig mit der Motorkurbelwelle zu verbinden. Ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum zwischen dem relativ drehbaren Gehäuse 62 und dem Zwischendrehelement 23 mittels des Dichtungselements 60 hermetisch gedichtet. Der Gummiriemen kann daher vor einem Anhaften des Schmieröls, welches aus dem Zwischenraum ausläuft, sowie vor einer Verschlechterung infolge der Ölanhaftung geschützt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Schmierölauslasskanal 71 zusätzlich zum Schmierölzufuhrkanal 25 vorgesehen. Wie in Fig. 12 dargestellt, verläuft der Schmierölauslasskanal 71 von der Hebelwelle 10 in die Nockenwelle 1 über den Flanschring 7. Der Schmierölauslasskanal 71 ist offen zur Außenumfangsfläche der Hebelwelle 10. Mit der Vorsehung des Schmierölauslasskanals 71 zirkuliert das in die Schmierölkammer 63 über den Schmierölzufuhrkanal 25 eingeführt Schmieröl innerhalb der Schmierölkammer 63 und wird dann vom Schmierölauslasskanal 71 aus der Ventilzeitensteuervorrichtung ausgelassen. Das Schmieröl kann an einem Stehen innerhalb der Schmierölkammer 63 gehindert werden, so dass eine Verschlechterung davon verhindert werden kann. Ferner kann, wenn eine Fremdsubstanz in das Schmieröl innerhalb der Schmierölkammer 63 gemischt ist, die Fremdsubstanz aus der Schmierölkammer 63 zusammen mit dem Schmieröl ausgelassen werden. Die Fremdsubstanz kann Schrottpulver der Materialien der Bestandteile, welche von dem Schmieröl innerhalb der Schmierölkammer 63 umgeben sind, sein, das infolge von Abrieb erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 13 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches sich vom ersten Ausführungsbeispiel in der Anordnung eines Aktuators 204 für ein Phaseneinstellgestänge 5 und in der Vorsehung eines Kanals 81 zum Liefern von Schmieröl zum Zahnradtrieb 76 des Aktuators 204 unterscheidet. Wie in Fig. 13 dargestellt, umfasst der Aktuator 204 eine erste Elektromagnetbremse 73 zum Bremsen des Zwischendrehelements 223. Das Zwischendrehelement 223 ist dasselbe wie das Zwischendrehelement 23 des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen davon, dass der Außenring 223b sich von dem in Radialrichtung äußeren Umfang des scheibenförmigen Hauptkörpers in der Vorwärtsrichtung erstreckt und dass eine Innenhülse sich von dem in Radialrichtung inneren Umfang des scheibenförmigen Hauptkörpers in der Vorwärtsrichtung erstreckt. Das Zwischendrehelement 223 ist drehbar gelagert auf der Hebelwelle 10 über Lager 72, angeordnet in der Innenhülse. Die erste Elektromagnetbremse 73 ist angeordnet in einer axial gegenüberliegenden Beziehung zur Vorderendfläche des Außenrings 223b. Der Aktuator 204 umfasst ferner ein Betätigungsdrehelement 74, drehbar angeordnet auf der Seite des Vorderendes der Hebelwelle 10, und die zweite Elektromagnetbremse 75 zum Bremsen des Betätigungsdrehelements 74. Das Betätigungsdrehelement 74 mit einer generell ringartigen Form ist angeordnet zwischen dem Außenring 223b und der Innenhülse des Zwischendrehelements 223. Das Betätigungsdrehelement 74 umfasst axial gegenüberliegende Endflächen, das heißt, eine Vorderendfläche gegenüberliegend zur zweiten Elektromagnetbremse 75, und eine Hinterendfläche gegenüberliegend zum Zwischendrehelement 223. Die erste und die zweite Elektromagnetbremse 73 und 75 sind befestigt an einer Innenfläche der VTC-Abdeckung 12. Die erste und die zweite Elektromagnetbremse 73 und 75 haben eine generell ringartige Form als Ganzes und im Wesentlichen dieselbe Struktur. Die zweite Elektromagnetbremse 75 ist angeordnet auf der Radialinnenseite der ersten Elektromagnetbremse 73. Die erste und die zweite Elektromagnetbremse 73 und 75 werden wahlweise betätigt durch Erregung, um eine elektromagnetische Kraft als eine Bremskraft zu erzeugen. Die erste und die zweite Elektromagnetbremse 73 und 75 sind umschaltbar zwischen einer EIN-Position, wo die Bremskraft angewandt wird auf das Zwischendrehelement 223 und das Betätigungsdrehelement 74, und einer AUS-Position, wo die Bremskraft aufgehoben wird.
Der Aktuator 204 umfasst ferner einen Zahnradtrieb 76, welcher geeignet ist, die Drehrichtung des Zwischendrehelements 223 von einer Richtung zu einer entgegengesetzten Richtung umzuschalten in Abhängigkeit von der selektiven Betätigung der ersten und der zweiten Elektromagnetbremse 73 und 75. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Zahnradtrieb 76 die Form eines Planetenradsatzes, wie folgt: ein Sonnenrad 77 ist einstückig ausgebildet auf einer Außenumfangsfläche des Hülsenabschnitts des Zwischendrehelements 223. Das Tellerrad 78 ist einstückig ausgebildet auf einer Innenumfangsfläche der Hinterseite des Betätigungsdrehelements 74. Eine generell scheibenförmige Trägerplatte 79 ist befestigt an dem Vorderendabschnitt der Hebelwelle 10. Eine Vielzahl von Planetenrädern 80 sind drehbar gelagert auf der Trägerplatte 79 und in Eingriff mit dem Sonnenrad 77 und dem Tellerrad 78.
Wenn das Tellerrad 78 des Betätigungsdrehelements 74 sich in einem frei drehenden Zustand befindet und die Planetenräder 80 um das Sonnenrad 77 des Zwischendrehelements 223 zusammen mit der Trägerplatte 79 ohne Drehen um die Mittelachsen davon drehen, können das Tellerrad 78 und das Sonnenrad 77, jeweils in Eingriff mit den Planetenrädern 80, mit derselben Geschwindigkeit drehen. In diesem Zustand wird, wenn lediglich das Tellerrad 78 gebremst wird, das Tellerrad 78 in der Rückeilrichtung relativ zur Trägerplatte 79 gedreht, so dass die Planetenräder 80 um die Mittelachsen davon drehen. Dies ermöglicht ein Drehen des Sonnenrads 77 mit erhöhter Geschwindigkeit, wodurch das Zwischendrehelement 223 in einer Voreilrichtung relativ zur Antriebsplatte 3 gedreht werden kann.
Der so aufgebaute Aktuator 204 arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Wenn die erste Elektromagnetbremse 73 erregt wird, um eine Bremskraft zu erzeugen, welche auf das Zwischendrehelement 223 angewandt wird, wird die Drehgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 223 verringert, so dass das Zwischendrehelement 223 in einer Nacheilrichtung relativ zur Antriebsplatte 3 gedreht wird. Hingegen wird, wenn die zweite Elektromagnetbremse 75 erregt wird, um eine Bremskraft zu erzeugen, welche auf das Betätigungsdrehelement 74 angewandt wird, die Drehgeschwindigkeit des Zwischendrehelements 223 erhöht, so dass das Zwischendrehelement 223 in einer Voreilrichtung relativ zur Antriebsplatte 3 gedreht wird.
Das Zwischendrehelement 223 hat einen Kanal 81 zum Einführen von Schmieröl aus der Schmierölkammer 63 zum Zahnradsatz 76. Der Kanal 81 hat die Form eines Durchgangslochs, welches axial durch das Zwischendrehelement 223 ausgehend von der Hinterfläche zur Vorderfläche verläuft. Der Kanal 81 hat einen Einlass, welcher zur Schmierölkammer 63 offen ist, und einen Auslass, welcher den Planetenrädern 80 gegenüberliegt. Genauer befindet sich der Auslass des Kanals 81 im Wesentlichen in gegenüberliegender Beziehung zu einem Drehorbit der Planetenräder 80. Mit der Vorsehung des Kanals 81 kann das Schmieröl, welches durch den Kanal 81 läuft, wirksam den einander in Eingriff befindlichen Abschnitten zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad 77 und zwischen den Planetenrädern 80 und dem Tellerrad 78 zugeführt werden. Die Schmierung des Zahnradsatzes 76 kann somit gewährleistet werden. Ferner wird der Kanal 81 einfach hergestellt, so dass die Herstellkosten gesenkt werden können. Anderenfalls muss, wenn ein Kanal zum Zuführen von Schmieröl zum Zahnradsatz 76 in einer Hebelwelle 10 ausgebildet ist, der radial verlaufende Kanal durch komplizierte Bearbeitungsverfahren mit hoher Genauigkeit ausgebildet werden.
Mit der Vorsehung der Schmierölkammer 63 haben die Ventilzeitensteuervorrichtungen des zweiten bis vierten Ausführungsbeispiels die Wirkungen eines Schmierens des Eingriffsabschnitts zwischen der Spiralführung 24 und den Kugeln 19 und der Drehverbindungsabschnitte zwischen den Verbindungen 14 und den Stößeln 16 und zwischen den Verbindungen 14 und der Hebelwelle 10 sowie die Wirkungen eines Unterdrückens des Auftretens von Schwingungen und Geräuschen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Dabei ist der Zahnradsatz zum Ändern der Drehrichtung des Zwischendrehelements 223 nicht beschränkt auf den Planetenradsatz 76. Andere Typen von Zahnradsätzen können angewandt werden auf die Ventilzeitensteuervorrichtung der Erfindung.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-315061, eingereicht am 12. Oktober 2001, wovon der gesamte Inhalt hierin durch Verweis enthalten ist.
Obwohl die Erfindung oben beschrieben wurde unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden Fachleuten auf diesem Gebiet im Lichte der obigen Offenbarung in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung ist definiert unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche.

Claims

1. Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antriebsdrehelement, welches geeignet ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eine Radialführung, welche auf dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement in einer Radialrichtung davon verläuft;
eine Spiralführung, angeordnet auf dem Zwischendrehelement in einer gegenüberliegenden Beziehung zur Radialführung;
einen Stößel, bewegbar in Eingriff mit der Radialführung und der Spiralführung;
eine Verbindung, welche den Stößel mit einem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements verbindet, wobei die Verbindung ein Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements, und ein gegenüberliegendes Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem Stößel;
einen Aktuator, welcher derart betriebsfähig ist, dass er das Zwischendrehelement dreht, um eine Bewegung des Stößels längs der Radialführung zu ermöglichen, die in eine Relativdrehung des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements über die Verbindung umgewandelt wird; und
eine Schmierölkammer, angeordnet um einen Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung und dem Stößel und den Drehverbindungsabschnitten zwischen dem einen Ende der Verbindung und dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements und zwischen dem gegenüberliegenden Ende der Verbindung und dem Stößel, wobei die Schmierölkammer geeignet ist, mit Schmieröl gefüllt zu werden.

2. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gehäuse, einstückig verbunden mit dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement und gegenüberliegend zum Zwischendrehelement mit einem Zwischenraum zwischen diesen, und ein Dichtungselement, angeordnet zum Dichten des Zwischenraums, wobei das Gehäuse und das Dichtungselement mit dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement und dem Zwischendrehelement zusammenwirken, um die Schmierölkammer zu definieren.

3. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse einen offenen Endabschnitt umfasst, welcher hin zum Zwischendrehelement offen ist, wobei der Zwischenraum ein Radialzwischenraum zwischen dem offenen Endabschnitt des Gehäuses und einem Außenumfang des Zwischendrehelements ist, wobei das Gehäuse drehbar relativ zum Zwischendrehelement ist, während der Zwischenraum mittels des Dichtungselements gedichtet bleibt.

4. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schmierölzufuhrkanal in Verbindung mit der Schmierölkammer, wobei der Schmierölzufuhrkanal eine Versorgung der Schmierölkammer mit dem Schmieröl bei Auftreten eines Auslaufens des Schmieröls aus der Schmierölkammer ermöglicht.

5. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schmierölzufuhrkanal und einen Schmierölablasskanal, welche mit der Schmierölkammer verbunden sind, wobei der Schmierölzufuhrkanal eine Versorgung der Schmierölkammer mit dem Schmieröl ermöglicht und der Schmierölablasskanal ein Ablassen des Schmieröls aus der Schmierölkammer ermöglicht.

6. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktuator ein elektromagnetisch betätigter Aktuator ist.

7. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktuator eine erste Elektromagnetbremse, eine zweite Elektromagnetbremse, wobei die erste und die zweite Elektromagnetbremse wahlweise betätigbar sind zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, und einen Zahnradsatz, welcher betätigbar ist zum Ändern einer Drehrichtung des Zwischendrehelements zwischen einer Richtung und einer entgegengesetzten Richtung in Abhängigkeit vom selektiven Betrieb der ersten und der zweiten elektromagnetischen Bremse, umfasst.

8. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Zwischendrehelement ausgebildet ist mit einem Durchgangsloch, durch welches das Schmieröl von der Schmierölkammer dem Zahnradsatz zugeführt wird.

9. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schmierölzufuhrkanal durch das angetriebene Drehelement entlang einer Drehachse des angetriebenen Drehelements verläuft und der Schmierölzufuhrkanal eine Auslassöffnung umfasst, welche zu einer Außenfläche des in Radialrichtung äußeren Umfangs des jeweils anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements offen ist.

10. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schmierölzufuhrkanal sich erstreckt durch das angetriebene Drehelement entlang einer Drehachse des angetriebenen Drehelements, der Schmierölzufuhrkanal eine Auslassöffnung umfasst, welche offen ist zu einer Außenfläche des in Radialrichtung äußeren Umfangs des jeweils anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements, und der Schmierölablasskanal in dem angetriebenen Drehelement verläuft.

11. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Zwischendrehelement ausgebildet ist mit einer Umfangsvertiefung, welche in Umfangsrichtung auf einer Außenumfangsfläche davon verläuft, wobei das Dichtungselement einen Dichtungsring umfasst, welcher in Eingriff ist mit einer Vertiefung und gleitfähig in Kontakt ist mit einer Umfangsinnenfläche des offenen Endabschnitts des Gehäuses.

12. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsdrehelement ein Synchronkettenrad umfasst, welches geeignet ist, antriebsfähig mit einer Kurbelwelle im Motor verbunden zu werden.

13. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das angetriebene Drehelement mit einer Nockenwelle verbunden ist, welche antriebsfähig mit dem Motor verbunden ist.

14. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das angetriebene Drehelement einen Radialvorsprung umfasst, welcher in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem in Radialrichtung äußeren Umfang des angetriebenen Drehelements verläuft, wobei die Verbindung ein Ende, welches drehbar gelagert ist am Radialvorsprung des angetriebenen Drehelements, und ein entgegengesetztes Ende, an welchem der Stößel drehbar gelagert ist, umfasst.

15. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stößel ein Gehäuse, eine gleitfähig innerhalb des Gehäuses angeordnete Haltevorrichtung, eine die Haltevorrichtung hin zur Spiralführung vorspannende Feder und eine drehbar zwischen der Haltevorrichtung und der Spiralführung gelagerte Kugel umfasst.

16. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Aktuator ein auf dem Axialendabschnitt des angetriebenen Drehelements drehbar angeordnetes Betätigungsdrehelement umfasst, wobei das Betätigungsdrehelement eine Axialendfläche gegenüberliegend zur zweiten elektromagnetischen Bremse und eine entgegengesetzte Axialendfläche gegenüberliegend zum Zwischendrehelement umfasst.

17. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die erste Elektromagnetbremse gegenüberliegend zum Zwischendrehelement angeordnet ist und die zweite Elektromagnetbremse auf einer Radialinnenseite der ersten Elektromagnetbremse angeordnet ist.

18. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Zahnradsatz einen Planetenradsatz umfasst, welcher auf dem Axialendabschnitts des angetriebenen Drehelements angeordnet ist.

19. Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antriebsdrehelement, welches geeignet ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eine Radialführung, welche auf dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement in einer Radialrichtung davon verläuft;
eine Spiralführung, angeordnet auf dem Zwischendrehelement in einer gegenüberliegenden Beziehung zur Radialführung;
einen Stößel, bewegbar in Eingriff mit der Radialführung und der Spiralführung;
eine Verbindung, welche den Stößel mit einem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements verbindet, wobei die Verbindung ein Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements, und ein gegenüberliegendes Ende umfasst, welches drehbar verbunden ist mit dem Stößel;
einen Aktuator, welcher derart betriebsfähig ist, dass er das Zwischendrehelement dreht, um eine Bewegung des Stößels längs der Radialführung zu ermöglichen, die in eine Relativdrehung des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements über die Verbindung umgewandelt wird; und
eine Schmierölkammer, angeordnet um einen Eingriffsabschnitt zwischen der Spiralführung und dem Stößel und die Drehverbindungsabschnitte zwischen dem einen Ende der Verbindung und dem in Radialrichtung äußeren Umfang des anderen des Antriebsdrehelements bzw. des angetriebenen Drehelements und zwischen dem gegenüberliegenden Ende der Verbindung und dem Stößel, wobei die Schmierölkammer geeignet ist, mit Schmieröl gefüllt zu werden und mit einer Menge an Schmieröl versorgt zu werden, welche größer ist als eine Menge an Schmieröl, welche daraus ausläuft.

20. Ventilzeitensteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
ein Antriebsdrehelement, welches geeignet ist, drehfähig mit dem Motor verbunden zu werden;
ein angetriebenes Drehelement, welches drehfähig verbunden ist mit dem Antriebsdrehelement;
ein Zwischendrehelement, welches derart angeordnet ist, dass es drehbar relativ zum Antriebsdrehelement und zum angetriebenen Drehelement ist;
eine Phaseneinstellgestängeeinrichtung zum Verbinden des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements und Einstellen einer Relativdrehphase des Antriebsdrehelements und des angetriebenen Drehelements;
eine Aktuatoreinrichtung zum Betätigen des Zwischendrehelements, um die Einstellung der Relativdrehphase über die Phaseneinstellgestängeeinrichtung zu ermöglichen; und
eine Wandeinrichtung zum Definieren einer Schmierölkammer in Zusammenwirkung mit dem Zwischendrehelement und dem Antriebsdrehelement oder dem angetriebenen Drehelement, wobei die Phaseneinstellgestängeeinrichtung innerhalb, der Schmierölkammer angeordnet ist.

21. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend eine Dichtungseinrichtung zum Dichten eines zwischen der Wandeinrichtung und dem Zwischendrehelement definierten Zwischenraums.

22. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Dichtungseinrichtung einen Dichtungsring umfasst.

23. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend eine Schmierölzufuhrkanaleinrichtung zum Versorgen der Schmierölkammer mit Schmieröl.

24. Ventilzeitensteuervorrichtung nach Anspruch 23, wobei eine Menge an Schmieröl, mit welcher die Schmierölkammer zu versorgen ist, größer festgelegt ist als eine Menge an Schmieröl, welches aus der Schmierölkammer ausläuft.