Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine
Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilsteuervorrichtung
mit variabler Zeitgebung zum Steuern einer Ventilzeitgebung
eines Einlass- und Auslassventils für eine Brennkraftmaschine.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Eine bekannte Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung
ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2001-355468
offenbart. Die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-
2001-355468 offenbarte Ventilsteuervorrichtung mit variabler
Zeitgebung hat ein Drehelement, dass einstückig an einer
Drehwelle zum Öffnen und zum Schließen eines Ventils befestigt
ist, welches drehbar an einem Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine montiert ist, ein
Drehungsübertragungselement, das so mit dem Drehelement in
Eingriff ist, dass es relativ drehbar ist, Flügel, die entweder
an dem Drehelement oder an dem Drehungsübertragungselement
vorgesehen sind, Hydraulikdruckkammern, die zwischen dem
Drehelement und dem Drehungsübertragungselement ausgebildet sind
und in eine Winkelvorrückungskammer und in eine
Winkelverzögerungskammer durch den Flügel geteilt sind, und ein
Erfassungselement zum Erfassen einer relativen Drehphase
zwischen dem Drehelement und einer Kurbelwelle.
-
Bei der vorstehend genannten bekannten Ventilsteuervorrichtung
mit variabler Zeitgebung ist das Erfassungselement in einem
zylindrischen konkaven Abschnitt eingepasst, der an dem
Drehelement ausgebildet ist, und es ist zwischen einer Drehwelle
und einem Befestigungselement durch eine Schraubenverbindung des
Befestigungselementes und der Drehwelle eingeklemmt. Das
Erfassungselement wird durch einstückiges Stanzen und Schneiden,
einstückiges Sintern und Schneiden oder durch Koppeln von zwei
Bauteilen ausgebildet.
-
Bei dem bekannten Erfassungselement ist es dennoch erforderlich,
die Genauigkeit eines Passabschnittes und einer
Befestigungssitzfläche zu erhöhen, und somit werden die
Herstellungskosten zum Beispiel beim Schneiden erhöht. Da
zusätzlich die Befestigungskraft des Befestigungselementes durch
die Befestigungssitzfläche aufgenommen wird, ist es
erforderlich, ein Material mit einem hohen kritischen
Oberflächendruck zu verwenden, oder es ist erforderlich, eine
Wärmebehandlung durchzuführen, wodurch die Herstellungskosten
erhöht werden. Um eine Drehung des Erfassungselementes zusammen
mit der Drehung des Befestigungselementes beim
Befestigungsvorgang zu vermeiden, wird der Montagevorgang
kompliziert, um die Drehung des Drehelements durch eine
Montagespannvorrichtung oder durch einen
Drehungsverhinderungsmechanismus zu verhindern.
-
Es besteht somit Bedarf an einer Ventilsteuervorrichtung mit
variabler Zeitgebung, bei der ein Erfassungselement zum Erfassen
einer relativen Drehphase zwischen einem Drehelement und einer
Kurbelwelle unter geringen Kosten und mit einem einfachen Aufbau
fixiert wird.
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Angesichts der vorstehend genannten Umstände ist die
vorliegenden Erfindung eine Ventilsteuervorrichtung mit
variabler Zeitgebung mit einem Drehelement, das einstückig an
einer Drehwelle zum Öffnen und Schließen eines Ventils befestigt
ist, welche an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
drehbar montiert ist, einem Drehungsübertragungselement, das mit
dem Drehelement so in Eingriff ist, dass es relativ drehbar ist,
einem Flügel, der entweder an dem Drehelement oder an dem
Drehungsübertragungselement vorgesehen ist, einer
Hydraulikdruckkammer, die zwischen dem Drehelement und dem
Drehungsübertragungselement ausgebildet ist und durch den Flügel
in eine Winkelvorrückungskammer und eine
Winkelverzögerungskammer geteilt ist, und einem
Erfassungselement zum Erfassen einer relativen Drehphase
zwischen dem Drehelement und einer Kurbelwelle. Das
Erfassungselement ist mittels einer Presspassung in einem
zylindrischen Abschnitt eingepasst, der in einer axialen
Richtung des Drehelementes ausgebildet ist, und das Drehelement
ist an dem Drehelement durch ein Befestigungselement befestigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die vorstehend genannten Merkmale sowie weitere Merkmale und
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den
beigefügten Zeichnungen ersichtlich, bei denen die selben
Bezugszeichen gleich Bauelemente bezeichnen.
-
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer
Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II
in der Fig. 2 der Ventilsteuervorrichtung mit variabler
Zeitgebung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
Ein Ausführungsbeispiel einer Ventilsteuervorrichtung mit
variabler Zeitgebung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
-
Wie dies in den Fig. 1 bis 2 gezeigt ist, hat die
Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung einen Rotor 20
(der nämlich als ein Drehelement dient), der einstückig an einem
Spitzenendabschnitt einer Nockenwelle 10 (die nämlich als eine
Drehwelle dient) montiert ist, welche durch einen Zylinderkopf
110 einer Brennkraftmaschine drehbar gestützt ist, ein Gehäuse
30 (das nämlich als ein Drehungsübertragungselement dient), das
an einem Außenumfang des Rotors 20 so montiert ist, dass es
innerhalb eines vorbestimmten Winkels relativ drehbar ist. Eine
Steuerzahnscheibe 31 ist einstückig an einem Außenumfang des
Gehäuses 30 ausgebildet, und vier Flügel 70 sind an dem Rotor 20
montiert. Zu der Steuerzahnscheibe 31 wird eine Drehkraft von
einer Kurbelwelle 130 über eine Kurbelzahnscheibe (nicht
gezeigt) und eine Steuerkette 120 übertragen. Auch wenn die
Drehung der Kurbelwelle 130 der Brennkraftmaschine zu der
Steuerzahnscheibe 31 des Gehäuses 30 über die Steuerkette 120
bei diesem Ausführungsbeispiel übertragen wird, ist der Aufbau
nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel
kann ein Riemenelement anstelle der Steuerkette verwendet
werden, und die Steuerzahnscheibe 31 kann durch eine
Riemenscheibe ersetzt werden.
-
Der Rotor 20 hat an seiner Mitte einen abgestuften zylindrischen
Aufbau, und er ist mit einem zylindrischen Abschnitt 20a und
einer Durchdringungsbohrung 20b in einer axialen Richtung
versehen. Der Rotor 20 hat einen Aussparungsabschnitt 20d an
jener Endfläche, an der die Nockenwelle 10 positioniert und
montiert wird. Eine einzige Montageschraube 90 durchdringt die
Durchdringungsbohrung 20b und ist mit einer Sitzfläche 20c in
Kontakt, die an einem Endabschnitt des zylindrischen Abschnittes
20a ausgebildet ist, so dass sie an der Nockenwelle 10 zum
Befestigen des Rotors 20 festgezogen wird. Ein annähernd
scheibenförmiges Sensorrad 45 ist mittels einer Presspassung an
einem Außenumfang 20e des zylindrischen Abschnittes 20a
befestigt. Wenn der Rotor 20 an der Nockenwelle 10 über die
Montageschraube 90 befestigt ist, dann wird der Außenumfang 20e
des zylindrischen Abschnittes 20a in einer radialen Richtung
durch die axiale Spannung der Montageschraube 90 geringfügig
verformt, und die Spannung zwischen dem zylindrischen Abschnitt
20a und dem Sensorrad 45 ist erhöht, und die Abweichung des
Sensorrades 45 bezüglich des Rotors 20 durch ein von der
Nockenwelle 10 aufgenommenes Stoßmoment wird beseitigt. Auch
wenn die Schraubensitzfläche 20c die gleiche Höhe wie das
Sensorrad 45 gemäß der Fig. 1 aufweist, so ist die Höhe der
Schraubensitzfläche 20c nicht auf diese Höhe beschränkt. Vier
Winkelvorrückungskanäle 23 und vier Winkelverzögerungskanäle 24
erstrecken sich in der radialen Richtung, vier Flügelnuten 24
und eine Aufnahmenut 22 sind außerhalb des Rotors 20 vorgesehen.
Die vier Flügel 70 sind in den jeweiligen Flügelnuten 21 so
vorgesehen, dass sie radial bewegbar sind. Eine Blattfeder 25
ist zwischen einem Boden der Flügelnut 21 und einer Bodenfläche
des Flügels 70 vorgesehen. Somit werden die Flügel 70 nach außen
vorgespannt, so dass sie an einer Gleitfläche des Gehäuses 30
gleiten. Die Aufnahmenut 22 ist mit einem Sperrkeil 80 versehen,
dessen Kopfabschnitt in die Aufnahmenut 22 um einen
vorbestimmten Betrag eingefügt wird, wenn eine relative Position
der Nockenwelle 10 und des Rotors 20 sowie des Gehäuses 30 bei
einer vorbestimmten Phase (das heißt eine am stärksten
verzögerte Winkelposition) synchronisiert ist, wie dies in der
Fig. 2 gezeigt ist. Die Aufnahmenut 22 ist mit den
Winkelvorrückungskanälen 23 in Verbindung.
-
Das Gehäuse ist an einem Außenumfang des Rotors 20 so montiert,
dass es innerhalb eines vorbestimmten Winkels relativ drehbar
ist. Die Steuerzahnscheibe 31 ist einstückig an dem Außenumfang
des Gehäuses 30 ausgebildet.
-
Vier konvexe Abschnitte 33 sind an einem Innenumfang des
Gehäuses 30 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die
Innenumfangsfläche der konvexen Abschnitte 33 ist mit einer
Außenumfangsfläche des Rotors 20 so in Kontakt, dass das Gehäuse
30 durch den Rotor 20 drehbar gestützt ist. Einer der konvexen
Abschnitte 33 ist mit einer Rückzugsnut 34 zum Aufnehmen des
Sperrkeils 80 und mit einer Aufnahmenut 35 für eine Feder 60
ausgebildet, die den Sperrkeil 80 in der radial nach innen
gerichteten Richtung vorspannt.
-
Der Flügel 70 teilt eine Hydraulikdruckkammer R0, die zwischen
benachbarten konvexen Abschnitten 33 in der Umfangsrichtung und
zwischen dem Gehäuse 30 und dem Rotor 20 ausgebildet ist, in
eine Winkelvorrückungskammer R1 und eine
Winkelverzögerungskammer R2. Die relative Drehung eines Flügels
70a wird an jener Position begrenzt, bei der er mit einer
Seitenfläche 33a des konvexen Abschnittes 33 in der
Umfangsrichtung an der Seite der stärksten Winkelvorrückung in
Kontakt ist. Die relative Drehung des Flügels 70a ist an jener
Position begrenzt, an der er mit der anderen Seitenfläche 33b
des konvexen Abschnittes 33 in der Umfangsrichtung an der Seite
der stärksten Winkelverzögerung in Kontakt ist. Die relative
Drehung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 wird durch
Einfügen des Kopfabschnittes des Sperrkeils 80 in die
Aufnahmenut 22 an der Seite der Winkelverzögerung begrenzt.
-
Der Betrieb der Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung
gemäß dem Ausführungsbeispiel mit dem vorstehend beschriebenen
Aufbau wird folgendermaßen beschrieben.
-
Die Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung erreicht
eine gewünschte Ventilzeitgebung durch Steuern der relativen
Drehung des Rotors 20 bezüglich des Gehäuses 30, indem der
Hydraulikdruck in der Winkelvorrückungskammer R1 und der
Winkelverzögerungskammer R2 eingestellt wird. In diesem Fall
wird bestimmt, ob die gewünschte Ventilzeitgebung dadurch
erreicht wird, dass eine durch einen Sensor (nicht gezeigt)
erfasste Drehphase von dem sich mit dem Rotor 20 einstückig
drehenden Sensorrad 45 mit einer durch einen an einem
Kurbelwellenabschnitt vorgesehenen Sensor (nicht gezeigt)
erfassten Drehphase verglichen wird.
-
Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, dann wird der
Kopfabschnitt des Sperrkeils 80 in die Aufnahmenut 22 des Rotors
20 um einen vorbestimmten Betrag eingefügt, um die relative
Drehung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 an der am
stärksten verzögerten Winkelposition zu sperren.
-
Wenn der vorgerückte Winkel für eine Ventilzeitgebung gemäß den
Betriebszuständen nach dem Start der Brennkraftmaschine
erforderlich ist, dann wird das aus einer Ölpumpe (nicht
gezeigt) durch den Betrieb eines Schaltventils (nicht gezeigt)
zugeführte Arbeitsfluid in die Winkelvorrückungskammer R1 durch
die Winkelvorrückungskanäle 23 eingespeist. Das Arbeitsfluid
wird der Aufnahmenut 22 aus dem Winkelvorrückungskanal 23
zugeführt. Andererseits wird das Arbeitsfluid in der
Winkelverzögerungskammer R2 zu einer Ölwanne (nicht gezeigt) von
dem Schaltventil über die Winkelverzögerungskanäle 24
ausgelassen. In diesem Fall bewegt sich der Sperrkeil 80 gegen
die Vorspannkraft der Feder 60, und der Kopfabschnitt des
Sperrkeils 80 entfernt sich aus der Aufnahmenut 22, um die
Sperre zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 aufzulösen.
Demgemäß drehen sich der Rotor 20 und die Flügel 70, die sich
einstückig mit der Nockenwelle 10 drehen, zu der
Winkelvorrückungsseite R relativ zu dem Gehäuse 30.
-
Wenn der verzögerte Winkel für die Ventilzeitgebung gemäß den
Betriebszuständen erforderlich ist, dann wird das aus der
Ölpumpe zugeführte Arbeitsfluid der Winkelverzögerungskammer R2
durch den Winkelverzögerungskanal 24 durch den Betrieb des
Schaltventils zugeführt. Andererseits wird das Arbeitsfluid in
der Winkelvorrückungskammer R1 zu der Ölwanne von dem
Schaltventil durch den Winkelvorrückungskanal 23 ausgelassen.
Somit drehen sich der Rotor 20 und die Flügel 70 zu der
Winkelverzögerungsseite relativ zu dem Gehäuse 30.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
kein großer kritischer Oberflächendruck des Sensorrades 45
erforderlich, da die Befestigungskraft von der Sitzfläche der
Montageschraube durch den Rotor aufgenommen wird. Somit kann ein
preiswertes Material verwendet werden. Da zusätzlich derartige
Materialien eine günstige Verformbarkeit aufweisen, kann das
einstückige Stanzen durchgeführt werden, und ein Schneiden ist
nicht erforderlich. Da des Weiteren die Drehung durch die
Befestigungskraft von der Sitzfläche der Montageschraube durch
den Rotor aufgenommen wird, kann die Drehung des Sensorrades 45
infolge der Drehung des Befestigungselementes beseitigt werden,
und die Montagespannvorrichtung und der
Drehungsverhinderungsmechanismus zum Verhindern einer
nachfolgenden Drehung sind nicht erforderlich.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
die axiale Spannung der Montageschraube auf den Rotor in der
axialen Richtung aufgebracht, so dass sich der Rotor in der
radialen Richtung geringfügig ausdehnt, und somit kann die
Spannung zwischen dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes
und dem Sensorrad verbessert werden. Falls in einfacher Weise
das Maß des Presspassabschnittes dadurch erhöht wird, dass das
Maß des Rotors und des Sensorrades eingestellt wird, wird durch
die Reibung jener Nachteil verursacht, dass der Sensor aufgrund
der Ausdehnung mittels einer Presspassung nicht senkrecht
eingepasst werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann die Spannung erhöht werden, indem
das Maß des Presspassabschnittes durch die geringfügige
Ausdehnung des Rotors durch die axiale Kraft der Montageschraube
nach dem Presspassvorgang durch das Maß des Presspassabschnittes
weiter vergrößert wird, wodurch ein angemessener
Presspassvorgang erzielt wird. Somit kann die Abweichung des
Sensorrades relativ zu dem Rotor durch das von der Nockenwelle
aufgenommene Stoßmoment bei dem Betrieb der Kraftmaschine
beseitigt werden.
-
Die Prinzipien, das bevorzugte Ausführungsbeispiel und die
Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wurden in der
bisherigen Beschreibung dargelegt. Jedoch soll der Schutz der
Erfindung nicht auf das hierbei offenbarte spezielle
Ausführungsbeispiel beschränkt sein. Des Weiteren dient das
hierbei beschriebene Ausführungsbeispiel vielmehr der
Darstellung als der Einschränkung. Änderungen und Abwandlungen
können durch Dritte geschaffen werden, und Äquivalente können
verwendet werden, ohne dass der Umfang der vorliegenden
Erfindung verlassen wird. Dementsprechend ist ausdrücklich
betont, dass alle derartige Änderungen, Abwandlungen und
Äquivalente innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung
fallen, der in den Ansprüchen definiert ist.
-
Eine Ventilsteuervorrichtung mit variabler Zeitgebung hat ein
Drehelement, das einstückig an einer Drehwelle zum Steuern einer
Ventilzeitgebung befestigt ist, die an einem Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine drehbar montiert ist, ein
Drehungsübertragungselement, das so mit dem Drehelement in
Eingriff ist, dass es relativ drehbar ist, einen Flügel, der
entweder an dem Drehelement oder dem Drehungsübertragungselement
vorgesehen ist, eine Hydraulikdruckkammer, die zwischen dem
Drehelement und dem Drehungsübertragungselement ausgebildet ist
und durch den Flügel in eine Winkelvorrückungskammer und eine
Winkelverzögerungskammer geteilt ist, und ein Erfassungselement
zum Erfassen einer relativen Drehphase zwischen dem Drehelement
und einer Kurbelwelle. Das Erfassungselement ist mittels einer
Presspassung an einen zylindrischen Abschnitt gepasst, der in
einer axialen Richtung des Drehelementes ausgebildet ist, und
das Drehelement ist an der Drehwelle durch ein
Befestigungselement befestigt.