DE19739506A1 - Ventilleistungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventillei­ stungssteuervorrichtung zum Ändern der Ventileinstellung und des Ventilhubs in einem Verbrennungsmotor.

In der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 8-49514 umfaßt eine Ventilvorrichtung eine Nockenwelle, eine Ventileinstellungssteuereinrichtung und eine Ventil­ hubsteuereinrichtung. Die Nockenwelle ist über einen Zahn­ riemen mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotor verbun­ den. Die Nockenwelle ist mit einer Vielzahl von Nocken aus verschiedenen Formen zum Betätigen von Ventilen versehen. Die Ventileinstellungssteuereinrichtung veranlaßt die Noc­ kenwelle dazu, daß sie der Kurbelwelle voreilt oder nach­ eilt, um dadurch die Einstellung der Betätigungsventile zu ändern. Die Ventilhubsteuereinrichtung wählt für die Betä­ tigungsventile einen Nocken aus, wobei sich dadurch der Hub der Ventile ändert.

In der herkömmlichen, oben beschriebenen Ventilvorrich­ tung ändern sich die Formen der Nocken und die Rauheit der Kontaktflächen der Nocken. Beim Wechseln des aktiven Noc­ kens schwankt somit das Antriebsmoment zum Drehen der Noc­ kenwelle bedeutend, so daß auf den Zahnriemen ein starker Einfluß wirkt, der sich aus der Drehmomentschwankung her­ leitet. Als Ergebnis wird ein Verschlechtern des Zahnrie­ mens beschleunigt, das zu einem kürzeren Zyklus für das Er­ setzen des Zahnriemens führt.

Die vorliegende Erfindung ist geschaffen worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den auf eine Übertragungs­ einrichtung, wie z. B. ein Zahnriemen, wirkenden Einfluß beim Wechseln des Nockens zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Um die obige Aufgabe zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilleistung in einem Motor vor. Der Motor hat einen Verbrennungsraum, der mit einem Lufteinlaßkanal und einem Luftauslaßkanal verbunden ist, wobei in dem Lufteinlaßkanal ein Einlaßven­ til zum Steuern des von dem Einlaßkanal an den Verbren­ nungsraum zugeführten Luftstroms und in dem Auslaßkanal ein Auslaßventil zum Steuern des Auslaßluftstroms von dem Ver­ brennungsraum an den Auslaßkanal angeordnet ist. Jedes der Ventile wird gesteuert, um den Luftstrom, der mit einer veränderlichen Ventilhubhöhe und einer veränderlichen Ven­ tileinstellung dort hindurch strömt, einzustellen. Eine Nockenwelle ist mit einer Vielzahl von Nocken aus verschie­ denen Formen zum Betätigen von zumindest einem der Ventile versehen. Eine erste Einrichtung wählt zumindest einen Noc­ ken zum Betätigen des Betätigungsventils aus, um eine Hub­ höhe des Betätigungsventils zu ändern. Eine zweite Einrich­ tung steuert die Ventileinstellung. Die zweite Einrichtung ist an der Nockenwelle vorgesehen. Die zweite Einrichtung hat ein Drehbauteil, ein bewegliches Bauteil und erste und zweite hydraulische Räume. Das bewegliche Bauteil koppelt das Drehbauteil mit der Nockenwelle. Das bewegliche Bauteil bewegt sich, um den relativen Umlauftakt zwischen dem Dreh­ bauteil und der Nockenwelle zu wechseln. Die ersten und zweiten hydraulischen Räume sind jeweils an gegenüberlie­ genden Seiten des beweglichen Bauteils vorgesehen. Die Räu­ me steuern die Bewegung des beweglichen Bauteils mit hy­ draulischem Druck. Eine Übertragungseinrichtung überträgt von dem Motor an das Drehbauteil ein Drehmoment. Eine Ände­ rungseinrichtung ändert in den ersten und zweiten Räumen den hydraulischen Druck. Die Änderungseinrichtung führt den ersten und zweiten hydraulischen Räumen Hydraulikfluid se­ lektiv zu und läßt ihn von diesen aus. Eine Steuereinrich­ tung steuert die Änderungseinrichtung, um während dem Wech­ seln des Betätigungsnockens durch die erste Einrichtung in die Kammern Hydraulikfluid zu füllen und in diesen zu stau­ en.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevor­ zugter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 Blockdiagramm, das die Anordnung der Ven­ tilleistungssteuervorrichtung gemäß einer ersten, erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 eine Perspektivansicht, die eine Ventilhub­ steuereinrichtung zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine Ventilein­ stellungssteuereinrichtung und ein Ölsteu­ erventil zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das eine Ventilhubsteue­ rung veranschaulicht;

Fig. 5 eine grafische Vorderansicht, die einen Mo­ tor zeigt;

Fig. 6 eine teilvergrößerte Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Ventileinstellungssteuer­ einrichtung zeigt;
In bezug auf die Fig. 1 bis 5 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In Fig. 5 ist ein Motor 70 mit einem Ventilantrieb, der eine Ventileinstellungssteuereinrichtung 31 und eine Ven­ tilhubsteuereinrichtung 15 umfaßt, gezeigt. Der Motor 70 umfaßt eine Ölwanne 22 zum Aufbewahren von Schmieröl, einen mit (nicht gezeigten) Zylindern versehenen Zylinderblock 72 und einen Zylinderkopf 71. Der Zylinderkopf 71 hält die Nockenwellen 11 und 74, die Auslaßventile 75 und die Ein­ laßventile 12.

Der Motor 70 hat Verbrennungsräume, die mit den (nicht gezeigten) Lufteinlaßkanälen und Luftauslaßkanälen verbun­ den sind. Die Einlaßventile 12 sind in den Einlaßkanälen angeordnet, um den Luftstrom, der von den Einlaßkanälen den Verbrennungsräumen zugeführt wird, zu steuern. Die Auslaß­ ventile 75 sind in den Auslaßkanälen angeordnet, um den Auslaßluftstrom von den Verbrennungsräumen an die Auslaßka­ näle zu steuern.

Der Zylinderblock 72 hält drehbar eine Kurbelwelle 77. An dem Zylinderblock 72 sind an vorbestimmten Positionen Spanneinrichtungen 78, 79 angeordnet. Der Zylinderkopf 71 hält die Nockenwelle 11 drehbar, um die Einlaßventile 12 zu öffnen und zu schließen. Der Zylinderkopf 71 hält auch die Nockenwelle 74 drehbar, um die Auslaßventile 75 zu öffnen und zu schließen. An einem fernen Ende der Nockenwelle 11 ist die Ventileinstellungssteuereinrichtung 31 vorgesehen. Zwischen den Ventilen 12 und der Nockenwelle 11 ist die Ventilhubsteuereinrichtung 15 vorgesehen. An den fernen En­ den der Kurbelwelle 77, der Nockenwelle 74 bzw. der Venti­ leinstellungssteuereinrichtung 31 sind Laufrollen 80, 81, 31a vorgesehen. Um die Laufrollen 80, 81, 31a ist ein Zahn­ riemen 39 gewickelt, der als eine Übertragungseinrichtung dient. Durch die Spanneinrichtungen 78, 79 wird an den Zahnriemen 39 eine Spannung angelegt.

Die Drehung der Kurbelwelle 77 wird mittels des Zahn­ riemens 39 und der Laufrollen 80, 81, 31a an die Nockenwel­ len 11, 74 übertragen. Dies dreht die Nockenwellen 11, 74 synchron mit der Kurbelwelle 77. Die Drehung der Nockenwel­ len 11, 74 öffnet und schließt gemäß einer vorbestimmten Einstellung selektiv die verbundenen Einlaß- und Auslaßven­ tile 12, 75.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die Nockenwel­ le 11 mit einem schnell laufenden Nocken 13 und den langsam laufenden Nocken 14a und 14b zu dem Zweck versehen, die Einlaßventile 12 zu öffnen und zu schließen. Der schnell laufende Nocken 13 ist zwischen den langsam laufenden Nok­ ken 14a und 14b angeordnet. Der schnell laufende Nocken 13 hat ein Nockenprofil, das sich von dem der langsam laufen­ den Nocken 14a und 14b unterscheidet, so daß der Hub der Ventile 12, die von dem schnell laufenden Nocken 13 betä­ tigt werden, größer ist als der der Ventile 12, die von den langsam laufenden Nocken 14a und 14 betätigt werden. Somit verringert sich das Einlaßluftvolumen des Motors 70 während dem langsam laufenden Betrieb des Motors 70 durch das Öff­ nen und Schließen der Ventile 12 mittels der langsam lau­ fenden Nocken 14a und 14b, wogegen sich das Einlaßluftvolu­ men während dem schnell laufenden Betrieb des Motors 70 durch Öffnen und Schließen der Ventile 12 mittels des schnell laufenden Nockens 13 vergrößert.

Zwischen den Ventilen 12 und den Nocken 13, 14a und 14b ist die Ventilhubsteuereinrichtung 15 vorgesehen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat die Ventilhubsteuereinrichtung 15 parallel zu der Nockenwelle 11 eine Kipphebelwelle 16.

An der Kipphebelwelle 16 ist an einer dem schnell lau­ fenden Nocken 13 entsprechenden Position ein schnell lau­ fender Kipphebel 17 vorgesehen und an der Kipphebelwelle 16 sind an den den langsam laufenden Nocken 14a bzw. 14b ent­ sprechenden Positionen langsam laufende Kipphebel 18a und 18 vorgesehen. Der schnell laufende Kipphebel 17 ist in be­ zug auf die Kipphebelwelle 16 um die Achse der Kipphebel­ welle 16 drehbar. Die langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b sind an der Kipphebelwelle 16 fest angebracht. Unter den fernen Enden der langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b sind die oberen Enden der Ventile 12 angeordnet.

Durch die Kipphebelwelle 16 hindurch erstreckt sich zu dem schnell laufenden Kipphebel 17 eine Ölzuführ-/Ölaus­ laßleitung 19. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Ölzu­ führ-/Ölauslaßleitung 19 mit einem ein Öl schaltendes Ven­ til (OSV) 20 und einer Ölauslaßleitung 21 verbunden. Die Auslaßleitung 21 läuft zu der Ölwanne 22, die an dem unte­ ren Abschnitt eines Motors 70 vorgesehen ist, so daß Öl, das von der Ölauslaßleitung 21 ausgelassen wird, in die Öl­ wanne 22 zurück gelangt.

Mit dem OSV 20 und der Ölwanne 22 ist über eine Ölpumpe 24 eine Ölzuführleitung 23 verbunden. Die Ölpumpe 24 ist mit der Kurbelwelle 77 verbunden und wird somit so ange­ trieben, wie sich die Kurbelwelle 77 dreht. Das OSV 20 wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 25 betätigt und gesteuert.

Besonderes wenn sich unter der Steuerung der ECU 25 das OSV 20 öffnet, führt die angetriebene Ölpumpe 24 über die Ölzuführleitung 23, das OSV 20 und die Ölzuführ- /Ölausleitung 19 Öl von der Ölwanne 22 in den schnell lau­ fenden Kipphebel 17 (Fig. 2). Wenn in den schnell laufenden Kipphebel 17 Öl zugeführt wird, bewegt sich ein (nicht ge­ zeigtes) Kopplungsbauteil in dem schnell laufenden Kipphe­ bel 17 an eine Position, in der der schnell laufende Kipp­ hebel 17 und die langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b miteinander gekoppelt werden. In diesem gekoppelten Zustand werden die Ventile 12 über den schnell laufenden Kipphebel 17 und die langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b durch den schnell laufenden Nocken 13 geöffnet und geschlossen.

Wenn das OSV 20 unter der Steuerung der ECU 25 ge­ schlossen wird, läuft das in dem schnell laufenden Kipphe­ bel 17 gestaute Öl über die Ölzuführ-/Ölauslaßleitung 19 und über die Ölauslaßleitung 21 in die Ölwanne 22, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn von dem schnell laufenden Kipp­ hebel 17 Öl ausgelassen wird, bewegt sich das Kopplungsbau­ teil an eine Position, in der der schnell laufende Kipphe­ bel 17 und die langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b von­ einander entkoppelt werden. In diesem entkoppelten Zustand werden die Ventile 12 über die langsam laufenden Kipphebel 18a und 18b durch die langsam laufenden Nocken 14a und 14b geöffnet und geschlossen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, veranlaßt die Ventileinstel­ lungssteuereinrichtung 31 die Nockenwelle 11 dazu, der Kur­ belwelle 77 vor- oder nachzueilen, um dadurch die Einstel­ lung für das Betätigen der Ventile 12 zu ändern. In der Ventileinstellungssteuereinrichtung 31 ist eine eine Be­ schleunigung steuernde Ölleitung 32 und eine eine Verzöge­ rung steuernde Ölleitung 33 ausgeformt. Unter der Steuerung eines Ölsteuerventils (OCV) 34 wird durch die eine Be­ schleunigung steuernde Ölleitung 32 und die eine Verzöge­ rung steuernden Ölleitung 33 Öl zugeführt oder ausgelassen.

Die Ölzuführleitung 23 ist auch mit dem OCV 34 verbun­ den. Mit anderen Worten, die Ölzuführleitung 23 verzweigt sich in zwei Leitungen stromabwärts von der Ölpumpe 24 und die einzelnen Ölzuführleitungen 23 sind mit dem OCV 34 bzw. dem OSV 20 verbunden. Mit dem OCV 34 ist eine Ölauslaßlei­ tung 35 so verbunden, daß Öl, das von der Ölauslaßleitung 35 abgelassen wird, in die Ölwanne 22 zurück gelangt. Das OCV 34 wird auch von der ECU 25 betätigt und gesteuert.

Als nächstes werden die Aufbauten der Ventileinstel­ lungssteuereinrichtung 31 und des OCV 34 im Detail be­ schrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Ventileinstellungs­ steuereinrichtung 31 die Laufrolle 31a. Die Laufrolle 31a umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 36, den die Nockenwel­ le 11 durchdringt, einen Scheibenabschnitt 37, der von dem Umfang des zylindrischen Abschnitts 36 hervorsteht und eine Vielzahl von äußeren Verzahnungen 38, die an dem Umfang des Scheibenabschnitts 37 ausgeformt sind. Die Laufrolle 31a ist über den mit den äußeren Verzahnungen 38 in Eingriff stehenden Zahnriemen 39 mit der Kurbelwelle 77 verbunden. An der Laufrolle 31a ist mit einem Bolzen 41 und einem Stift 42 eine Abdeckung 40 angebracht, um den Endabschnitt der Nockenwelle 11 zu bedecken. An der Innenwandung der Ab­ deckung 40 ist in Übereinstimmung mit dem Endabschnitt der Nockenwelle 11 eine Vielzahl von Innenschrägverzahnungen 43 am Umfang angeordnet.

An dem fernen Ende der Nockenwelle 11 ist mit einem hohlen Bolzen 46 und einem Stift 47 ein innerer Aufsatz bzw. Kappe 48 befestigt. An dem Umfang des inneren Aufsat­ zes 48 ist eine Vielzahl von Außenschrägverzahnungen 49 im Umfang angeordnet so, daß die Außenverzahnungen 49 den In­ nenverzahnungen 43 der Abdeckung 40 zugewandt sind. Zwi­ schen den Außenverzahnungen 49 und den Innenverzahnungen 43 ist ein zylindrisches Planetengetriebe 51 vorgesehen und kann in die Achsrichtung der Nockenwelle 11 bewegt werden. Das Planetengetriebe 51 hat Schrägverzahnungen 52 und 53, die mit den Innenverzahnungen 43 bzw. den Außenverzahnungen 49 in Eingriff stehen.

In der somit aufgebauten Ventileinstellungs­ steuereinrichtung 31 drehen sich die Laufrolle 31a und die Nockenwelle 11 in Übereinstimmung, wenn die Drehung der durch den Motor 70 angetriebenen Kurbelwelle 77 über den Zahnriemen 39 an die Laufrolle 31a übertragen wird. Während sich die Nockenwelle 11 dreht, öffnet und schließt sich das Ventil 12, wie es bereits erwähnt wurde. Wenn sich das Pla­ netengetriebe 51 zu der Laufrolle 31a hin (in Fig. 3 nach rechts) bewegt, veranlassen die Schrägverzahnungen 52 und 53 des Planetengetriebes 51 den relativen Umlauftakt zwi­ schen der Laufrolle 31a und der Nockenwelle 11 dazu, daß er in eine Richtung wechselt, in der die Nockenwelle 11 veran­ laßt wird, der Kurbelwelle 77 nachzueilen. Als Ergebnis wird die Einstellung für das Betätigen der Ventile 12 ver­ zögert. Wenn sich das Planetengetriebe 51 zu der Abdeckung 40 hin (in Fig. 3 nach links) bewegt, veranlassen im Gegen­ satz dazu die Schrägverzahnungen 52 und 53 den relativen Umlauftakt dazu, daß er in eine Richtung wechselt, in der die Nockenwelle 11 dazu veranlaßt wird, der Kurbelwelle 77 vorzueilen. Als Ergebnis wird die Einstellung für das Betä­ tigen der Ventile 12 beschleunigt.

Als nächstes werden die Strukturmerkmale der Ventilein­ stellungssteuereinrichtung 31, die mit der Hydraulikbewe­ gung des Planetengetriebes 51 verbunden sind, beschrieben.

Das Planetengetriebe 51 teilt das Innere der Abdeckung 40 in einen Verzögerungshydraulikraum 54 und einen Be­ schleunigungshydraulikraum 55 ein. Die eine Beschleunigung steuernde Ölleitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33, die in der Nockenwelle 11 ausgeformt sind, entsprechen dem Beschleunigungshydraulikraum 55 bzw. dem Verzögerungshydraulikraum 54. Mit anderen Worten, die eine Beschleunigung steuernde Ölleitung 32 steht durch den zy­ lindrischen Abschnitt 36 der Laufrolle 31a mit dem Be­ schleunigungshydraulikraum 55 in Verbindung, während die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33 durch das Innere des hohlen Bolzens 46 mit dem Verzögerungshydraulikraum 54 in Verbindung steht.

Das OCV 34 umfaßt ein Gehäuse 56, das erste und zweite Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58, erste und zweite Ölaus­ laßkanäle 59 und 60 und einen Ölzuführkanal 61 hat. In dem Gehäuse 56 ist ein Steuerkolben 63 mit vier Ventilabschnit­ ten 64 so vorgesehen, daß eine Schraubenfeder 62 und eine Zylinderspule 65 an den Steuerkolben 63 in Gegenrichtungen jeweils eine Kraft anlegen.

Wenn die Zylinderspule 65 abgeschaltet wird, wird ins­ besondere der Steuerkolben 63 in dem Gehäuse 56 durch die Federkraft der Schraubenfeder 62 zu der Zylinderspule 65 hin (in Fig. 3 nach rechts) gedrückt. Als Ergebnis stehen der erste Ölzuführ-/Ölauslaßkanal 57 und der erste Auslaß­ kanal 59 miteinander in Verbindung und der zweite Ölzuführ- /Ölauslaßkanal 58 und der Ölzuführkanal 61 miteinander in Verbindung. Wenn die Zylinderspule 65 eingeschaltet wird, wird andererseits der Steuerkolben 63 in dem Gehäuse gegen die Federkraft der Schraubenfeder 62 zu der Schraubenfeder 62 hin (in Fig. 3 nach links) gedrückt. Der zweite Ölzu­ führ-/Ölauslaßkanal 58 und der zweite Ölauslaßkanal 60 ste­ hen miteinander in Verbindung und der erste Ölzuführ- /Ölauslaßkanal 57 und der Ölzuführkanal 61 stehen miteinan­ der in Verbindung. Wenn Energie an die Zylinderspule 65 so gesteuert wird, daß der Steuerkolben 63 an der Mitte des Gehäuses 56 angeordnet ist, werden ferner die ersten und zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58 geschlossen, um Öl daran zu hindern, durch die ersten und zweiten Ölzuführ- /Ölauslaßkanäle 57 und 58 zu. Die eine Beschleunigung steu­ ernde Ölleitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Öl­ leitung 33 sind mit dem zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanal 58 bzw. dem ersten Ölzuführ-/Ölauslaßkanal 61 verbunden und die Ölauslaßleitung 35 ist mit den ersten und zweiten Ölauslaßkanälen 59 und 60 verbunden.

Als nächstes wird in bezug auf Fig. 4 und andere rele­ vante Figuren die Funktionsweise der Ventilleistungssteuer­ vorrichtung 10, die den oben beschriebenen Aufbau hat, be­ schrieben. Fig. 4 zeigt eine Ventilhubsteuerroutine, die durch die ECU 25 bewirkt wird.

In Schritt S101 der Ventilhubsteuerroutine bestimmt die ECU 25 auf der Basis eines Signals, das von einem nicht dargestellten Sensor aufgenommen wird, der die Drehzahl des Motors 70 oder einige Anzeigen der Motordrehzahl erfaßt, ob die Nocken gewechselt werden. Wie schon erwähnt ist, hängt es von der gegenwärtigen Drehzahl des Motors 70 ab, ob ein Wechseln bzw. Umschalten der Nocken durchgeführt wird. Wenn die ECU 25 beurteilt, daß es nicht Zeit ist, die Nocken zu wechseln, wird Schritt S101 wiederholt. Wenn die ECU 25 be­ urteilt, daß es Zeit ist, die Nocken zu wechseln, fährt die Steuerung mit Schritt S102 fort.

Wenn beurteilt wird, daß es Zeit ist, die Nocken zu wechseln, steuert die ECU 25 das OCV 34 so, daß die ersten und zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58 geschlossen werden, wobei dadurch die eine Beschleunigung steuernde Öl­ leitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33 geschlossen werden. Als ein Ergebnis des Schließens der ei­ ne Beschleunigung steuernden Ölleitung 32 und der eine Ver­ zögerung steuernden Ölleitung 33 wird Öl daran gehindert, dem Verzögerungshydraulikraum 54 und dem Beschleunigungshy­ draulikraum 55 zugeführt oder von diesen ausgelassen zu werden, so daß Öl in den hydraulischen Räumen 54 und 55 si­ cher gestaut wird. Während die Ventileinstellungssteuerein­ richtung 31 in diesem Zustand gehalten wird, steuert die ECU 25 in Schritt S103 das OSV 20, um die Ventilhubsteuer­ einrichtung 15 zu betätigen, wobei dadurch von den langsam laufenden Nocken 14a und 14b zu dem schnell laufenden Nok­ ken 13 oder von dem schnell laufenden Nocken 13 zu den langsam laufenden Nocken 14a und 14b gewechselt wird.

Wie schon erwähnt wird, schwankt beim Wechseln der Nok­ ken zum Betätigen der Ventile 12 aufgrund der Unterschiede der Nockenprofile und der Rauheit der Kontaktflächen zwi­ schen dem schnell laufenden Nocken 13 und den langsam lau­ fenden Nocken 14a und 14b das Drehmoment zum Drehen der Nockenwelle 11.

In der Ventilleistungssteuervorrichtung 10 werden der­ artige Drehmomentschwankungen zwischen der Nockenwelle 11 und der Laufrolle 31 durch das Öl, das in dem Verzögerungs­ hydraulikraum 54 und in dem Beschleunigungshydraulikraum 55 gestaut wird, geeignet gedämpft. Besonders wenn derarti­ ge Drehmomentschwankungen an das Planetengetriebe 51 über­ tragen werden, wird an das Planetengetriebe 51 in die Achs­ richtung der Nockenwelle 11 eine Kraft angelegt. Diese Kraft wird aufgrund der Dämpfungswirkung des in den hydrau­ lischen Räumen 54 und 55 gestauten Öls gedämpft.

Wenn die eine Beschleunigung steuernde Ölleitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33 durch das OCV 34 geschlossen werden, wird das gesamte von der Ölpumpe 24 entladene Öl der Ventilhubsteuereinrichtung 15 zugeführt. Sogar wenn die Ventilhubsteuereinrichtung 15 und die Venti­ leinstellungssteuereinrichtung 31 durch die Verwendung der einen Ölpumpe 24 hydraulisch gesteuert werden, funktioniert dementsprechend die Ventilhubsteuereinrichtung 15 zuverläs­ sig, ohne daß die Leistung der Ölpumpe 24 erhöht werden muß.

Wie oben beschrieben ist, sieht die vorliegende Erfin­ dung die folgenden Wirkungen (a) bis (c) vor.

• (a) Schwankungen des Antriebsmoments der Nockenwelle 11, die mit dem Wechseln der Nocken zusammenhängen, werden während der Übertragung der Schwankungen von der Nockenwel­ le 11 an die Laufrolle 31a durch Öl, das in dem Verzöge­ rungshydraulikraum 54 und dem Beschleunigungshydraulikraum 55 gestaut ist, gedämpft. Dementsprechend wird der Einfluß derartiger Schwankungen auf den Zahnriemen 39 verringert.
• (b) Beim Wechseln der Nocken werden die ersten und zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58 des OCV 34 ge­ schlossen, um die eine Beschleunigung steuernde Ölleitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33 zu schließen. Dementsprechend wird Öl vollständig in dem Ver­ zögerungshydraulikraum 54 und dem Beschleunigungshydrau­ likraum 55 sehr leicht und wirkungsvoll gestaut.
• (c) Beim Wechseln der Nocken werden die eine Beschleu­ nigung steuernde Ölleitung 32 und die eine Verzögerung steuernde Ölleitung 33 geschlossen, so daß das gesamte von der Ölpumpe 24 entladene Öl der Ventilhubsteuereinrichtung 15 zugeführt wird. Sogar wenn die Ventileinstellungssteuer­ einrichtung 31 und die Ventilhubsteuereinrichtung 15 durch die Verwendung der einen Ölpumpe 24 hydraulisch gesteuert werden, funktioniert dementsprechend die Ventilhubsteuer­ einrichtung 15 zuverlässig, ohne daß die Leistung der Öl­ pumpe 24 erhöht werden muß. Somit wird der Energieverlust des Motors 70 minimiert. D.h., eine Erhöhung der Leistung der Ölpumpe 24 oder das Anbringen einer zusätzlichen Ölpum­ pe 24 ist nicht notwendig.

Die vorliegende Erfindung kann auch zum Beispiel in den folgenden geänderten Formen ausgeführt sein.

• (1) In der dargestellten Ausführungsform werden die Ventile 12 mittels des schnell laufenden Nockens 13 oder der langsam laufenden Nocken 14a und 14b geöffnet und ge­ schlossen. Es können jedoch drei oder mehr Arten von Nocken verwendet werden, wobei sich dadurch der Auswahlbereich der Nocken, die für das Öffnen und Schließen der Ventile 12 verwendet werden, vergrößert.
• (2) Die hin- und hergehende Ventileinstellungs­ steuereinrichtung 31 der dargestellten Ausführungsform kann durch eine flügelartige Steuereinrichtung ersetzt werden. Es kann zum Beispiel eine flügelartige Ventileinstellungs­ steuereinrichtung 100, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ver­ wendet werden. Eine flügelartige Ventileinstellungssteuer­ einrichtung 100, wie die in Fig. 6 gezeigte, wird detail­ liert in dem U. S. Patent 5,107,804 beschrieben, auf das hier in vollem Umfang bezug genommen wird.

Die flügelartige Ventileinstellungssteuereinrichtung 100, die an dem Ende der Nockenwelle 11 angebracht ist, hat einen Flügelrotor 110, ein den Rotor 110 umgebendes Gehäuse 112 und ein Kettenzahnrad 114. Der Rotor 110 hat eine Paar von Flügeln 110a. Das Kettenzahnrad 114 und das Gehäuse 112 sind integral und in bezug auf die Nockenwelle 11 und den Rotor 110 drehbar. Ferner hat diese Ventileinstellungssteu­ ereinrichtung 110 an jeder Seite der Flügel 110a Räume 116, 117, wobei die Räume 116, 117 durch ein Zusammenwirken zwi­ schen den Flügeln 110a an dem Rotor 110 und dem Gehäuse 112 ausgeformt werden. Das Kettenzahnrad 114 ist mit der Kur­ belwelle 77 mit einer (nicht gezeigten) Steuerkette verbun­ den, die als eine Übertragungsvorrichtung dient. Durch se­ lektives Anlegen von hydraulischem Druck an die Räume 116, 117 durch die Leitung 126, 127 wird die Nockenwelle 11 in bezug auf das Kettenzahnrad 114 im oder gegen den Uhrzei­ gersinn gedreht.

In der flügelartigen Ventileinstellungs­ steuereinrichtung sind die Räume 116, 117 an gegenüberlie­ genden Seiten von jedem Flügel 110a angeordnet und es wird in den Räumen 116, 117 Öl gestaut, um eine ähnliche Wirkung zu der aus der vorliegenden Ausführungsform zu erzielen.

• (3) In der dargestellten Ausführungsform werden die er­ sten und zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58 während dem Wechseln der Nocken geschlossen. Das OCV 34 kann jedoch einen derartigen Aufbau haben, daß die ersten und zweiten Ölzuführ-/Ölauslaßkanäle 57 und 58 während dem Nockenwech­ selbetrieb mit dem Ölzuführkanal 61 in Verbindung stehen. In diesem Fall wird während dem Nockenwechseln dem Verzöge­ rungshydraulikraum 54 und dem Beschleunigungshydraulikraum 55 gleichmäßig Öl zugeführt, so daß Öl in den hydraulischen Räumen 54 und 55 gestaut wird, wobei somit die Dämpfungs­ wirkung des Öls in den Räumen 54 und 55 geeignet aufrecht erhalten bleibt.
• (4) In der dargestellten Ausführungsform wird die eine Ölpumpe 24 verwendet, um sowohl der Ventilhubsteuer­ einrichtung 15 als auch der Ventileinstellungseinrichtung 31 Öl zuzuführen. Es können jedoch getrennte Ölpumpen ver­ wendet werden, um der relativen Einrichtung 15 und 31 Öl zuzuführen. Sogar wenn eine Ölpumpe ausfällt, kann in die­ sem Fall sowohl die Ventilhubsteuereinrichtung 15 als auch die Ventileinstellungssteuereinrichtung 31 mit der anderen Ölpumpe betrieben werden. Dementsprechend schaltet ein Aus­ fall einer Ölpumpe die beiden Einrichtungen 15 und 31 nicht ab.
• (5) In der dargestellten Ausführungsform ist die Ölpum­ pe 24 mit einer Kurbelwelle 77 verbunden, um die Ölpumpe 24 durch Drehen der Kurbelwelle 77 anzutreiben. Die vorliegen­ de Erfindung ist jedoch auf diese Art nicht begrenzt. Es kann zum Beispiel ein Elektromotor vorgesehen werden, um die Ölpumpe 24 anzutreiben, so daß die Ölpumpe 24 angetrie­ ben wird, ungeachtet dessen, ob sich die Kurbelwelle 77 dreht oder nicht.
• (6) In der dargestellten Ausführungsform wird die Ven­ tilhubsteuereinrichtung 15 hydraulisch betätigt. Die Ven­ tilhubsteuereinrichtung 15 kann jedoch durch eine andere Einrichtung als eine hydraulische Einrichtung, z. B. durch eine elektrische Einrichtung, betätigt werden.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sollen darstellend und nicht einschränkend betrachtet werden und die Erfindung ist nicht auf die hier vorgegebenen Details begrenzt, sondern kann in dem Umfang und dem Entsprechenden der angehefteten Ansprüche geändert werden.

Es wird eine Ventilleistungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor offenbart. Eine Nockenwelle 11 ist mit einer Vielzahl von Nocken 13, 14a, 14b mit verschiedenen Nockenprofilen versehen. Durch das Betätigen einer Ventil­ hubsteuereinrichtung 15 wird ein Wechseln der Nocken 13, 14a, 14b durchgeführt. An der Nockenwelle ist auch eine Ventileinstellungssteuereinrichtung 31 vorgesehen. Die Ven­ tileinstellungssteuereinrichtung 31 hat eine Laufrolle 31a, die über einen Zahnriemen 39 mit einer Kurbelwelle 77 des Motors 70 verbunden ist. Die Laufrolle 31a ist über ein Planetengetriebe 51 mit der Nockenwelle 11 verbunden. Durch die Bewegung des Planetengetriebes 51 entlang der Achse der Nockenwelle 11 wird der relative Umlauftakt zwischen der Laufrolle 31a und der Nockenwelle 11 geändert. Zumindest während des Nockenwechselbetriebs wird Öl in den hydrauli­ schen Raum 54, 55, der an beiden Seiten des Planetengetrie­ bes 51 in der Bewegungsrichtung davon angeordnet ist, ein­ gefüllt und gestaut. Dieser Aufbau verringert den Einfluß, der auf den Zahnriemen 39 beim Wechseln der Nocken 13, 14a, 14 wirkt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Steuern einer Ventilleistung in einem Motor (70) mit einem Verbrennungsraum, der mit einem Lufteinlaßkanal und einem Luftauslaßkanal verbunden ist, wobei in dem Einlaßkanal ein Einlaßventil (12) zum Steuern des von dem Einlaßkanal an den Verbrennungsraum zugeführten Luftstroms und in dem Auslaßkanal ein Aus­ laßventil (75) zum Steuern des Auslaßluftstroms von dem Verbrennungsraum an den Auslaßkanal angeordnet ist;
worin jedes der Ventile (12; 75) gesteuert wird, um den Luftstrom, der mit einer veränderlichen Ventilhubhöhe und einer veränderlichen Ventileinstellung dort hin­ durch strömt, einzustellen;
worin der Motor (70) eine Nockenwelle (11; 74), die mit einer Vielzahl von Nocken (13, 114a, 14) aus verschie­ denen Formen zum Betätigen von zumindest einem der Ven­ tile (12; 75) versehen ist, eine erste Einrichtung (15) zum Auswählen von zumindest einem Nocken (13, 14a, 14b) für das Betätigen des Betätigungsventils (12; 75), um eine Hubhöhe des Betätigungsventils (12; 75) zu ändern, und eine zweite Einrichtung (31), die an der Nockenwel­ le (11; 74) zum Steuern der Ventileinstellung vorgese­ hen ist, umfaßt;
worin die zweite Einrichtung (31) ein Drehbauteil (31a; 112, 114) und ein bewegliches Bauteil (51; 110) hat;
worin das bewegliche Bauteil (51; 110) das Drehbauteil (31a, 112, 114) mit der Nockenwelle (11; 74) koppelt;
worin sich das bewegliche Bauteil (51; 110) bewegt, um den relativen Umlauftakt zwischen dem Drehbauteil (31a; 112, 114) und der Nockenwelle (11; 74) zu wechseln; und worin eine Übertragungseinrichtung (39) von dem Motor (70) an das Drehbauteil (31a; 112, 114) ein Drehmoment überträgt;
gekennzeichnet, durch
erste und zweite hydraulische Räume (54, 55; 116, 117), die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des bewegli­ chen Bauteils (51; 110) vorgesehen sind, worin die Räu­ me (54, 55; 116, 117) die Bewegung des beweglichen Bau­ teils (51, 110) mit hydraulischem Druck steuern;
eine Einrichtung (34, 24) zum Ändern des hydraulischen Drucks in den ersten und zweiten Räumen (54, 55; 116, 117), wobei die Änderungseinrichtung (34, 24) den er­ sten und zweiten hydraulische Räumen (54, 55, 116, 117) Hydraulikfluid selektiv zuführt und von diesen ausläßt; und
eine Einrichtung (25) zum Steuern der Änderungseinrich­ tung (34, 24), um während dem Wechseln des Betätigungs­ nockens (13, 14a, 14b) durch die erste Einrichtung (15) in die Kammern (54, 55; 116, 117) Hydraulikfluid zu füllen und in diesen zu stauen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das bewegliche Bau­ teil (51) in bezug auf das Drehbauteil (31a) und die Nockenwelle (11; 74) axial verschiebbar ist und worin das bewegliche Bauteil (51) durch einen Getriebeein­ griff mit dem Drehbauteil (31a) und der Nockenwelle (11; 74) verbunden ist, so daß der relative Umlauftakt zwischen dem Drehbauteil (31a) und der Nockenwelle (11; 74) wechselt, wenn das bewegliche Bauteil (51) axial verschoben wird.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin das Drehbauteil aus einer Laufrolle (31a) und einer Laufrollenabdeckung (40) besteht, worin das bewegliche Bauteil ein Plane­ tengetriebe (51) ist, das eine Außenschrägverzahnung (52), die mit einer an der Innenfläche der Laufrollen­ abdeckung (40) ausgeformten, Innenschrägverzahnung (43) in Eingriff steht, und eine Innenschrägverzahnung (53) hat, die mit einer Außenschrägverzahnung (49), welche an einem an der Nockenwelle (11; 74) angebrachten inne­ ren Aufsatz (48) ausgeformt ist, in Eingriff steht.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das bewegliche Bau­ teil eine Flügelrotor (110) ist, der mit der Nockenwel­ le (11; 74) verbunden und in bezug auf das Drehbauteil (112, 114) drehbar ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die ersten und zweiten hydraulische Räume (54, 55; 116, 117) jeweils mit ersten und zweiten Ölleitungen (32, 33) verbunden sind, worin die Änderungseinrichtung (34, 24) ein Steuerventil (34) zum Steuern des Ölstroms in den ersten und zweiten Ölleitungen (32, 33) umfaßt und worin die Steuereinrichtung (25) das Steuerventil (34) so steuert, daß die ersten und zweiten Ölleitungen (32, 33) geschlossen werden, wenn die erste Einrichtung (15) den Betätigungsnocken (13, 14a, 14b) wechselt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin die erste Einrich­ tung (15) hydraulisch betätigt wird und worin die Ände­ rungseinrichtung (34, 24) eine Ölpumpe (24) zum Zufüh­ ren von Öl an die erste Einrichtung (15) und die ersten und zweiten hydraulische Räume (54, 55; 116, 117) um­ faßt.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Ölpumpe (24) durch den Motor (70) angetrieben wird.