DE19844473C2 - Ventilzeitsteuervorrichtung - Google Patents
VentilzeitsteuervorrichtungInfo
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- DE19844473C2 DE19844473C2 DE19844473A DE19844473A DE19844473C2 DE 19844473 C2 DE19844473 C2 DE 19844473C2 DE 19844473 A DE19844473 A DE 19844473A DE 19844473 A DE19844473 A DE 19844473A DE 19844473 C2 DE19844473 C2 DE 19844473C2
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- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
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- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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- F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
- F01L2001/34483—Phaser return springs
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilzeitsteuervorrichtung
zur Steuerung
einer Winkelphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle einer
Brennkraftmaschine.
Die DE 198 25 287 A1 offenbart ein Ventileinstellungsgerät zur
Einstellung der Öffnungs-/Schließeinstellung eines Motoreinlaß-
oder Motorauslaßventils. Es weist eine drehbare Ventilöffnungs-
/Schließdrehwelle, Flügel, die auf der Drehwelle oder einem
Drehungsübertragungsbauteil vorgesehen sind, Fluidkammern und
eine Tunnelnische auf, die in dem Drehübertragungsbauteil oder
der Drehwelle ausgebildet ist und einen Sperrzapfen darin
beherbergt, der federvorgespannt zur Drehwelle oder dem
Drehungsübertragungsbauteil ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Ventilzeitsteuervorrichtung
zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1.
Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Diskussion der beigefügten Zeichnungen deutlich.
Die vorhergehenden und zusätzlichen Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer Ventilzeitsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1 in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3 eine Detailansicht ist, die in vergrößertem Maßstab,
einen erfindungsgemäßen Verriegelungsstift gemäß Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Erfindung in Fig. 3 ist; und
Fig. 5 eine Perspektivansicht einer in Fig. 1 gezeigten
erfindungsgemäßen Platte ist.
Eine Ventilzeitsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße
Ventilzeitsteuervorrichtung hat einen Aufbau mit einer
Ventilöffnungs/Schließwelle, die eine drehbar durch einen
Zylinderkopf 110 einer Brennkraftmaschine gehaltene Nockenwelle
10 sowie einen inneren Rotor 20
aufweist, der an dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10
einstückig ausgebildet ist,
wobei die Vorrichtung weiterhin einen äußeren Rotor
30, der um den Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 herum angeordnet ist, um relativ dazu innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, eine vordere Platte 40, eine hintere Platte 50 und ein
Synchronzahnrad 31 hat, das einstückig um den äußeren Rotor 30
ausgebildet ist, ferner eine Torsionsfeder 60, die zwischen dem
inneren Rotor 20 und der vorderen Platte 40 angeordnet ist,
vier Flügel 70, die in dem inneren Rotor 20 eingebaut sind,
und einen Verriegelungsstift 80 aufweist, der in den äußeren Rotor 30
eingebaut ist. Hierbei ist das Synchronzahnrad 31 auf
herkömmliche Weise aufgebaut, um die Drehkraft im Uhrzeigersinn
in Fig. 2 von einer Kurbelwellenscheibe 61 über einen
Synchronriemen 62 aus einem Harz oder Gummi zu übertragen, wie
in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Nockenwelle 10 ist mit bekannten Nocken (nicht
gezeigt) zum Öffnen/Schließen eines Einlaßventils oder eines
Auslaßventils (nicht gezeigt) versehen und hat einen
Voreildurchlaß 11 und einen Nacheildurchlaß 12, die sich in
Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Voreildurchlaß
11 ist über einen Ringkanal 14 und einen Verbindungsdurchlaß 16
mit einem Verbindungsanschluß 101 eines Umschaltventils 100
verbunden. Andererseits ist der Nacheildurchlaß 12 über einen
Ringkanal 13 und einen Verbindungsdurchlaß 15 mit einem
Verbindungsanschluß 102 des Umschaltventils 100 verbunden.
Das Umschaltventil 100 unterliegt der Steuerung eines
Steuergeräts 120, welches die Form eines Mikroprozessors hat.
Das Umschaltventil 100 ist so gestaltet, daß es im entregten
Zustand die Verbindung zwischen einem Zuführanschluß 106, der
mit einer durch die Brennkraftmaschine anzutreibenden Ölpumpe
122 verbunden ist, und dem Verbindungsanschluß 101 sowie die
Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 102 und einem
Auslaßanschluß 107 herstellt, und daß es im erregten Zustand
die Verbindung zwischen dem Zuführanschluß 106 und dem
Verbindungsanschluß 102 sowie die Verbindung zwischen dem
Verbindungsanschluß 101 und einem Auslaßanschluß 107 herstellt.
Im Ergebnis wird das Arbeitsöl dem Voreildurchlaß 11 zugeführt,
wenn das Solenoid 103 entregt ist, und es wird im
Nacheildurchlaß 12 zugeführt, wenn es erregt ist.
Der innere Rotor 20 ist über eine Unterlegscheibe
90 mittels einer Schraube 91 an der Nockenwelle 10
befestigt und hat vier Axialnuten 21 jeweils in den
Radialrichtungen zur Aufnahme der vier Flügel 70. Ferner ist
der innere Rotor 20 mit einer Aufnahmebohrung 22, in welche ein
Kopfabschnitt des Verriegelungsstifts 80 um einen
vorbestimmten Betrag eingeführt ist, wobei die relative Phase
zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 eine in
Fig. 2 gezeigte vorbestimmte Phase ist (die maximale
Nacheilstellung), einem Durchlaß 23, der mit dem Voreildurchlaß
11 verbunden ist, um das Arbeitsöl zu und von der
Aufnahmebohrung 22 zuzuführen/abzuführen, Durchlässen 24, die
mit dem Voreildurchlaß 11 verbunden sind, um das Arbeitsöl zu
und von den Voreilkammern R1 zuzuführen/abzuführen, und mit
Durchlässen 25 versehen, die mit dem Nacheildurchlaß 12
verbunden sind, um das Arbeitsöl zu und von den Nacheilkammern
R2 zuzuführen/abzuführen. Hierbei ist jeder Flügel 70 durch
eine Feder 71 (wie in Fig. 1 gezeigt) nach radial außen
vorgespannt, die in dem Bodenabschnitt der Flügelnut 21
aufgenommen ist. Eine Voreilkammer R1a wird über einen Durchlaß
27 mit Arbeitsöl versorgt, der Außenumfang des inneren
Rotors 20 angeordnet ist. Ferner ist eine Axialnut 28 an der
Außenumfangsfläche des inneren Rotors ausgebildet, um sich von
dem Öffnungsende der Aufnahmebohrung 22 in Richtung auf die
Rückplatte 50 zu erstrecken. Eine Axialnut 26 ist in der
Außenumfangsfläche des inneren Rotors 20 ausgebildet, um sich
vom Öffnungsende des Durchlasses 23 in Richtung auf die
Rückplatte 50 zu erstrecken. Diese Axialnuten 26 und 28 sind in
dem in Fig. 2 gezeigten Zustand der maximalen Nacheilung über
eine Nut 32 verbunden, die in der rückwärtigen Oberfläche des
äußeren Rotors 30 ausgebildet ist. Folglich ist die
Aufnahmebohrung 22 nur dann über die Axialnut 28, die Nut 32,
die Axialnut 26 und den Durchlaß 23 mit dem Voreildurchlaß 11
verbunden, wenn die relative Phase zwischen dem inneren Rotor
20 und dem äußeren Rotor 30 die maximale Nacheilstellung ist.
Der äußere Rotor 30 ist am Außenumfang des inneren Rotors 20
angebracht, um mit einem vorbestimmten Betrag relativ zu dem
inneren Rotor 20 drehen zu können. Wie in Fig. 1 gezeigt ist,
sind die Frontplatte 40 und die Rückplatte 50 an beiden Seiten
des äußeren Rotors 30 fluiddicht verbunden und die Frontplatte
40, die Rückplatte 50 und der äußere Rotor 30 sind durch
Schrauben 92 miteinander verschraubt. Das Synchronzahnrad 31
ist einstückig am Außenumfang des hinteren Endes des äußeren
Rotors 30 ausgebildet. Ferner sind vier Vorsprungsabschnitte
33, die nach innen vorstehen, am Innenumfangsabschnitt des
äußeren Rotors 30 ausgebildet. Die Umfangsfläche jedes
Vorsprungsabschnitts 33 ist gleitend an dem inneren Rotor 20
angebracht. Eine Rückzugsbohrung 34, in welcher der
Verriegelungsstift 80 und eine Feder 81 angeordnet sind, ist in
einem der Vorsprungsabschnitte 33 ausgebildet, und
Hohlabschnitte 36, 37 sind in diesem Vorsprungsabschnitt 33
ausgebildet.
Die Frontplatte 40 ist eine kreisförmige Platte mit einem
rohrförmigen Abschnitt 41. Verbindungslöcher (nicht
gezeigt), die mit den Hohlabschnitten 36, 37 übereinstimmen,
sind darin ausgebildet. Die Frontplatte 40 hat einen
Schlitzabschnitt 46, mit dem ein Ende der Torsionsfeder 60
in Eingriff gebracht ist. Die Rückplatte 50 ist eine
kreisförmige Platte und ist mit Verbindungslöchern (nicht
gezeigt) versehen, die mit den Hohlabschnitten 36 und 37
übereinstimmen.
Die Torsionsfeder 60 ist mit ihrem äußeren Ende mit dem inneren
Rotor 20 in Eingriff und spannt den inneren Rotor 20 relativ zu
dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40 und der Rückplatte 50
im Uhrzeigersinn in Fig. 2 vor. Die Torsionsfeder ist unter
Berücksichtigung der Kraft ausgelegt, die die Drehung des
inneren Rotors 20 und der Flügel 70 in Richtung auf die
Voreilseite behindert. Die Torsionsfeder 60 drückt den inneren
Rotor 20 relativ zu dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40
und der Rückplatte 50 in Richtung auf die Voreilseite, wodurch
das Ansprechen der Drehung des inneren Rotors 20 in Richtung
auf die Voreilseite verbessert ist.
Jeder Flügel 70 ist in der jeweiligen Druckkammer R0
angeordnet, die zwischen den benachbarten Vorsprungsabschnitten
33 ausgebildet ist, und unterteilt die Druckkammer R0 in die
Voreilkammer R1 und die Nacheilkammer R2.
Der Verriegelungsstift 80 ist in die Rückzugsbohrung 34
eingesetzt, um sich in Radialrichtung des äußeren Rotors 30
bewegen zu können, und ist in Richtung auf den inneren Rotor 20
durch die Feder 81 vorgespannt, die zwischen dem
Verriegelungsstift 80 und einem Halter 82 angeordnet ist. In
diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt
ist, eine die Rückzugsbohrung 34 am äußeren Ende der
Rückzugsbohrung 34 durchdringende Nut 35 in dem äußeren Rotor
30 eingebracht, die zur Vorderseite des äußeren Rotors 30
öffnet. Der plattenförmige Halter 82 ist, wie in Fig. 5 gezeigt
ist, von der Vorderseite des äußeren Rotors 30 in die Nut 35
eingesetzt und des eine Ende der Feder 81 ist mit dem Halter 82
in Eingriff. Der Halter 82 hat vier Vorsprünge 84. Jeder
Vorsprung 84 ist an den Eckabschnitten des Halters 82
ausgebildet, um in die Nut 35 der Rückzugsbohrung 34
einzugreifen. Hierbei hat der Halter 82, wie in Fig. 4 und 5
gezeigt ist, ein Langloch 83.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Brennkraftmaschine ausser Betrieb
ist, ist die Ölpumpe 122 ebenfalls außer Betrieb und das
Umschaltventil 100 ist in der in Fig. 1 gezeigten Stellung.
Ferner ist der Kopf des Verriegelungsstifts 80 in die
Aufnahmebohrung 22 eingeführt, um die relative Phase zwischen
dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 in der maximalen
Nacheilstellung zu verriegeln, in der das Volumen jeder der
Nacheilkammern R2 einen maximalen Wert annimmt und das Drucköl
nicht dem Voreildurchlaß 11 und dem Nacheildurchlaß 12
zugeführt wird. Wenn die Brennkraftmaschine
angelassen wird, wird eine unnötige Relativdrehung zwischen
der Nockenwelle 10, dem inneren Rotor 20, den
Flügeln 70 usw. und dem äußeren
Rotor 30, dem Synchronzahnrad 31, der Frontplatte 40, der
Rückplatte 50 usw. in Folge großer Drehzahlveränderungen
begrenzt und der Nachteil, der sich aus der überflüssigen
Relativdrehung zwischen der Nockenwelle und dem Synchronzahnrad 31
(beispielsweise Kollisionsgeräusche der
Flügel 70) ergibt, wird vermieden.
Wenn ferner die Ölpumpe 122 durch die Brennkraftmaschine
angetrieben wird und das Umschaltventil 100 umgeschaltet ist,
wird das von der Ölpumpe 122 zugeführte Öl über den Voreilkanal
11 und die Kanäle 24 den Voreilkammern R1 zugeführt, und das Öl
wird von den Nacheilkammern R2 über die Durchlässe 25 und den
Nacheildurchlaß 12 abgeführt. Zur gleichen Zeit wird das Öl von
der Ölpumpe 122 über den Voreildurchlaß 11, den Durchlaß 23 und
den Durchlaß 27 zu der Voreilkammer R1a sowie zu der
Aufnahmebohrung 22 über den Voreildurchlaß 11, den Durchlaß 23,
die Axialnut 26, die Nut 32 und die Axialnut 28 zugeführt.
Dadurch bewegt sich der Kopfabschnitt des Verriegelungsstifts
80 gegen die Wirkung der Feder 81 aus der Aufnahmebohrung 22 in
die Rückzugsbohrung 34, um die Verriegelung der relativen Phase
zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30
aufzuheben, so daß die Nockenwelle 10, der
innere Rotor 20, die Flügel 70 etc. in der Voreilrichtung (im
Uhrzeigersinn in Fig. 2) drehen. Hierbei wird nach Drehung der
Drehwelle in einem vorbestimmten Bereich die Verbindung
zwischen dem Durchlaß 23 und der Aufnahmebohrung 22 aufrecht
erhalten, so daß die Vibrationen des Verriegelungsstifts 80
durch die Pulsation des Öls gestoppt werden.
In einem Zustand, in welchem der Kopfabschnitt des
Verriegelungsstifts 80 nicht in die Aufnahmebohrung 22
eingeführt ist und das Umschaltventil 100 nicht umgeschaltet
ist, wird das von der Ölpumpe 122 zugeführte Öl den
Nacheilkammern R2 über den Nacheildurchlaß 12 und die
Durchlässe 23 zugeführt und das Öl wird von den Voreilkammern
R1 über die Durchlässe 24 und den Voreildurchlaß 11 abgeführt.
Dadurch drehen sich die Nockenwelle 10, der
innere Rotor 20, die Flügel 70 usw. in der Nacheilrichtung
(Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2).
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Nut 35, die die
Rückzugsbohrung 34 am äußeren Ende der Rückzugsbohrung
durchdringt und deren Ende zur Vorderseite des äußeren Rotors
30 öffnet, in dem äußeren Rotor 30 ausgebildet. Entsprechend
ist der Zusammenbau der Vorrichtung einfach. Genauer gesagt,
nachdem der plattenförmige Halter 82 in die Nut 35 von der
Vorderseite des äußeren Rotors 30 eingesetzt ist, werden beide
Seitenflächen mit der Frontplatte 40 bzw. der Rückplatte 50
versehen.
Claims (3)
1. Ventilzeitsteuervorrichtung, mit
einer drehbar an einem Zylinderkopf (110) eines Motors angebrachten Nockenwelle (10),
einem Drehübertragungselement (30, 31) zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelscheibe (61), wobei das Drehübertragungselement (30, 31) um die Umfangsfläche der Nockenwelle (10) angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen,
einer Vielzahl von an der Nockenwelle (10) oder dem Drehübertragungselement (30, 31) angebrachten Flügeln (70),
zwischen der Nockenwelle (10) und dem Drehübertragungselement (30, 31) ausgebildeten Fluidkammern (R0), die durch die Flügel (70) in Voreilkammern (R1) und Nacheilkammern (R2) unterteilt sind,
einem ersten Fluiddurchlaß (11) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern (R1),
einem zweiten Fluiddurchlaß (12) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern (R2),
einer in dem Drehübertragungselement (30, 31) ausgebildeten Rückzugsbohrung (34), die einen Verriegelungsstift (80) und eine auf den Verriegelungsstift (80) wirkende Feder (81) aufnimmt,
einer Platte (82), die ein Ende der Feder (81) abstützt, wobei die Platte (82) in eine Nut (35) eingreift, die senkrecht zur Rückzugsbohrung (34) eingebracht ist,
einer in der Nockenwelle (10) ausgebildeten Aufnahmebohrung (22) für den Verriegelungsstift (80) und
einem dritten Fluiddurchlaß (23) zur Versorgung der Aufnahmebohrung (22).
einer drehbar an einem Zylinderkopf (110) eines Motors angebrachten Nockenwelle (10),
einem Drehübertragungselement (30, 31) zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelscheibe (61), wobei das Drehübertragungselement (30, 31) um die Umfangsfläche der Nockenwelle (10) angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen,
einer Vielzahl von an der Nockenwelle (10) oder dem Drehübertragungselement (30, 31) angebrachten Flügeln (70),
zwischen der Nockenwelle (10) und dem Drehübertragungselement (30, 31) ausgebildeten Fluidkammern (R0), die durch die Flügel (70) in Voreilkammern (R1) und Nacheilkammern (R2) unterteilt sind,
einem ersten Fluiddurchlaß (11) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern (R1),
einem zweiten Fluiddurchlaß (12) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern (R2),
einer in dem Drehübertragungselement (30, 31) ausgebildeten Rückzugsbohrung (34), die einen Verriegelungsstift (80) und eine auf den Verriegelungsstift (80) wirkende Feder (81) aufnimmt,
einer Platte (82), die ein Ende der Feder (81) abstützt, wobei die Platte (82) in eine Nut (35) eingreift, die senkrecht zur Rückzugsbohrung (34) eingebracht ist,
einer in der Nockenwelle (10) ausgebildeten Aufnahmebohrung (22) für den Verriegelungsstift (80) und
einem dritten Fluiddurchlaß (23) zur Versorgung der Aufnahmebohrung (22).
2. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das
Drehübertragungselement (30, 31) einen äußeren Rotor (30) mit der
Rückzugsbohrung (34), eine Frontplatte (40) und eine
Rückplatte (50) aufweist, wobei der äußere Rotor (30) zwischen
der Frontplatte (40) und der Rückplatte (50) angeordnet ist,
und wobei
die Nut (35) mindestens in Richtung auf ein Ende des
äußeren Rotors (30) offen ist, um die Platte (82) in die Nut
(35) einzusetzen.
3. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nut
(35) in Richtung auf die Frontplatte (40) öffnet.
Applications Claiming Priority (1)
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