DE19903594C2

DE19903594C2 - Verstellbare Ventilsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE19903594C2
Application number: DE19903594A
Authority: DE
Inventors: Ken Asakura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: JPH11218014A; US6170448B1; DE19903594A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft verstellbare Ventil steuervorrichtungen, die in Motoren verwendet werden. Ins besondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verstell bare Ventilsteuervorrichtung, die eine Phaseneinstellein richtung und eine Hubeinstelleinrichtung aufweist, um eine Ventilzeit mit einem dreidimensionalen Nocken zu steuern.

Verstellbare Ventilsteuervorrichtungen für einen Motor steuern die Ventilzeit von Einlaßventilen und Auslaßventi len gemäß dem Betriebszustand des Motors. Eine verstellbare Ventilsteuervorrichtung weist im allgemeinen ein Riemen scheibenrad und ein Kettenrad auf, wodurch eine Nockenwelle synchron mit einer Kurbelwelle gedreht wird.

Die JP 9-60508 A beschreibt eine typische verstellbare Steuervorrichtung, wie sie in den Fig. 10, 11 und 12 in dieser Beschreibung gezeigt ist. Die verstellbare Ventilsteuervorrichtung weist eine Phaseneinstelleinrichtung auf, die an einem Endabschnitt einer Nockenwelle 202 angeordnet ist. Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 10-10 in Fig. 11, während Fig. 11 eine Schnittansicht entlang einer Linie 11-11 in Fig. 10 ist. Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 12-12 in Fig. 11.

Ein Kettenrad 204, das durch eine (nicht gezeigte) Kur belwelle angetrieben wird, ist mit einem Gehäuse 206 ver bunden und so gehalten, daß es sich integral mit dem Gehäuse 206 dreht. In der Mitte des Gehäuses 206 ist ein Flügelrotor 208 angeordnet und mit dem einen Endabschnitt der Nockenwelle 202 derartig befestigt, daß er sich inte gral mit der Nockenwelle 202 dreht.

Von der Nabe des Flügelrotors 208 erstrecken sich Flü gel 210 derartig nach außen, daß sie die Innenwandung des Gehäuses 206 berühren. Von dem Gehäuse 206 erstrecken sich Trennwände 212 derartig nach innen, daß sie eine Nabenflä che des Flügelrotors 208 berühren. Zwischen den Trennwänden 212 sind Hohlräume 214 ausgeformt. In jedem Hohlraum 214 sind zwischen jedem Flügel 210 und den Trennwänden 212 eine erste Druckkammer 216 und eine zweite Druckkammer 218 aus geformt.

In die ersten und zweiten Druckkammern 216, 218 wird hydraulischer Druck derartig übertragen, daß sich der Flügelrotor 208 in Bezug auf das Gehäuse 206 dreht. Als Ergebnis wird die Drehphase des Flügelrotors 208 in Bezug auf das Gehäuse 206 eingestellt. Dadurch wird wiederum die Drehphase der Nockenwelle 202 in Bezug auf die Kurbelwelle eingestellt.

Die Nockenwelle 202 hat einen Zapfen 224, der durch ein Lager 222 gelagert ist, das in einem Zylinderkopf des Mo tors ausgeformt ist. Eine erste Ölleitung, die mit einer Hydraulikeinheit 220 verbunden ist, erstreckt sich durch den Zylinderkopf und steht mit einer Aussparung 226 für Öl in Verbindung, die sich entlang der Umfangsfläche des Zapfens 224 erstreckt. Diese Aussparung 226 für Öl ist mit Ölleitungen 227, 228 verbunden, die sich durch die Nockenwelle 202 erstrecken. Die Ölleitung 228 ist zudem mit Ölleitungen 230, 232 verbunden, die sich durch den Flügelrotor 208 erstrecken und zu den ersten Druckkammern 216 führen. Demgemäß wird der Druck zwischen der Hydraulikeinheit und den ersten Druckkammern 216 durch die erste Ölleitung, die Aussparung 226 für Öl und die Ölleitungen 227, 228, 230, 232 übertragen.

Eine zweite Ölleitung, die mit der Hydraulikeinheit 220 verbunden ist, erstreckt sich durch den Zylinderkopf und ist mit einer Ausnehmung 236 für Öl verbunden, die sich entlang der Umfangsfläche des Zapfens 224 erstreckt. Die Aussparung 236 für Öl ist mit einer Ölleitung 238 verbun den, die sich durch die Nockenwelle 202 erstreckt. Die Öl leitung 238 ist zudem mit Ölleitungen 240, 242, 244 verbun den, die sich durch den Flügelrotor 208 erstrecken und zu den zweiten Druckkammern 218 führen. Demgemäß wird hydrau lischer Druck zwischen der Hydraulikeinheit 220 und den zweiten Druckkammern 218 durch die zweite Ölleitung, die Aussparung 236 für Öl und die Ölleitungen 238, 240, 242, 244 übertragen.

Zusätzlich zu der Phaseneinstelleinrichtung ist im Stand der Technik auch eine Hubeinstelleinrichtung bekannt, die in einer verstellbaren Ventilsteuervorrichtung verwen det wird, um die Hubhöhe der Einlaß- oder Auslaßventile mit einem dreidimensionalen Nocken zu ändern und um die Ventil zeit zu steuern. Die JP 9-32519 A beschreibt eine solche Hu beinstelleinrichtung, wie sie in Fig. 13 in dieser Beschreibung gezeigt ist. An einer Nockenwelle 304 sind dreidimensionale Nocken 302 ange ordnet. An einem Endabschnitt der Nockenwelle 304 ist ein Riemenscheibenrad 306 angeordnet. Das Riemenscheibenrad 306 ist derartig angeordnet, daß es axial entlang der Nocken welle 304 gleitet und sich integral mit dieser dreht. An einer Seite des Riemenscheibenrads 306 ist ein Zylinder 308 angeordnet. Ein an dem Endabschnitt der Nockenwelle 304 angeordneter Kolben 310 ist in dem Zylinder 308 eingefügt. Zwischen einer Seite des Kolbens 310 und der Innenwandung des Zylinders 308 ist eine Druckkammer 312 gebildet. Zwischen der anderen Seite des Kolbens 310 und dem Riemenscheibenrad 306 ist eine Feder 314 in einem zusammengedrückten Zustand angeordnet. Wenn der Druck in der Druckkammer 312 hoch ist, drückt der Kolben 310 die Nockenwelle 304 gegen die Kraft der Feder 314 nach rechts (gemäß der Betrachtung in Fig. 13). Wenn der Druck in der Druckkammer 312 niedrig ist, übt die Feder 314 auf den Kolben 310 einen Druck aus und drückt die Nockenwelle 304 nach links.

Zwischen der Druckkammer 312 und einem Ölsteuerventil 318 wird durch Ölleitungen 322, 324, die sich durch ein La ger 320 erstrecken, durch Ölleitungen 326, 328, die sich durch die Nockenwelle 304 erstrecken, und durch eine Öllei tung 332, die sich durch eine Schraube 330 erstreckt, hy draulischer Druck übertragen. Durch die Schraube 330 ist der Kolben 310 an der Nockenwelle 304 befestigt. Ein Mikro computer 316 steuert das Ölsteuerventil 318 derartig, daß der hydraulische Druck, der zu der Druckkammer 312 übertra gen wird, eingestellt wird und daß die axiale Position der Nockenwelle 304 geändert wird.

Demgemäß wird die Kontaktposition zwischen jedem Nocken 302 und dem damit verbundenen Ventilhubmechanismus so ein gestellt, daß sich die Öffnungsdauer eines entsprechenden Einlaßventiles oder Auslaßventiles gemäß dem Profil des Nockens 302 ändert. Dadurch ändert sich die Ventilzeit.

Wenn die Ventilzeit mit der Phaseneinstelleinrichtung geändert wird, die in den Fig. 10 bis 12 dargestellt ist, ändern sich die Öffnungszeiten und die Schließzeiten der Ventile auf die gleiche Art und Weise. D. h., wenn die Öffnungszeit in Richtung "früh" verstellt ist, ist dement sprechend die Schließzeit in Richtung "früh" verstellt, und wenn die Öffnungszeit in Richtung "spät" verstellt ist, ist dementsprechend auch die Schließzeit in Richtung "spät" verstellt. Andererseits werden die Öffnungs- und Schließ zeiten der Ventile umgekehrt geändert, wenn sich die Ven tilzeit mit der Hubeinstelleinrichtung ändert, die in Fig. 13 gezeigt ist. D. h., wenn die Öffnungszeit in Richtung "spät" verstellt ist, ist die Schließzeit in Richtung "früh" verstellt, und wenn die Öffnungszeit in Richtung "früh" verstellt ist, ist die Schließzeit in Richtung "spät" verstellt. Daher können die Öffnungs- und Schließ zeiten der Ventile nicht unabhängig voneinander geändert werden. Dadurch ist die Steuerung der Ventilzeit eingeschränkt.

Um dieses Problem zu lösen, können die Phaseneinstel leinrichtung der Fig. 10 bis 12 und die Hubeinstelleinrich tung der Fig. 13 zusammen an einer Nockenwelle angeordnet sein, so daß sowohl die Drehphase einer Nockenwelle in Be zug auf eine Kurbelwelle, als auch die Hubhöhe der Ventile eingestellt werden. Dadurch würden die Einschränkungen bei der Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten verringert werden.

Es kann z. B. die Phaseneinstelleinrichtung der Fig. 10 bis 12, die ein Riemenscheibenrad und ein Kettenrad hat, an einem Endabschnitt einer Nockenwelle angeordnet sein und es kann die Hubeinstelleinrichtung der Fig. 13 an dem anderen Endabschnitt der Nockenwelle angeordnet sein. In diesem Fall wird der Zylinder 308 der in Fig. 13 gezeigten Vor richtung an einer festen Position an einem Zylinderkopf oder ähnlichem gehalten.

Wenn die Phaseneinstelleinrichtung der Fig. 10 bis 12 zusammen mit der Hubeinstelleinrichtung der Fig. 13 ver wendet wird, muß die Phaseneinstelleinrichtung von der axialen Bewegung der Nockenwelle unbeeinträchtigt sein, die durch die Hubeinstelleinrichtung der Fig. 13 verursacht wird. Es ist somit zwischen einer Nockenwelle 402 und einem Flügelrotor 404 ein Keilnutenmechanismus 406 erforderlich, wie z. B. der in Fig. 14 gezeigte. Der Keilnutenmechanismus 406 weist Keilnuten 408, die sich entlang der Innenfläche des Flügelrotors 404 erstrecken, und Keilnuten 414 auf, die sich entlang eines Innenzahnrads 412 erstrecken, welches mit der Nockenwelle 402 verbunden ist. Die Flügelrotorkeil nuten 408 und die Innenzahnradkeilnuten 414 stehen mitein ander in Eingriff und sind so angeordnet, daß die Innen zahnradkeilnuten 414 in Bezug auf die Flügelrotorkeilnuten 408 axial gleiten.

Bei diesem Aufbau kann die Übertragung des hydrauli schen Druckes auf herkömmliche Weise durchgeführt werden. Es kann z. B. durch eine Ölleitung 420, die sich durch ein Kettenrad 418 erstreckt (die Ölleitung 420 kann sich statt dessen durch ein Riemenscheibenrad oder ein Zahnrad er strecken), durch eine Ölleitung 422, die sich durch die Nockenwelle 402 erstreckt, durch eine Ölleitung 424, die sich durch das Innenzahnrad 412 erstreckt, durch einen In nenraum 426, der in dem Flügelrotor 404 gebildet ist, und durch Ölleitungen 428, die den Innenraum 426 mit einer er sten oder zweiten Druckkammer verbinden, von einem Lager 416 ein hydraulischer Druck zu der ersten oder zweiten Druckkammer übertragen werden.

Das Vorhandensein des Keilnutenmechanismusses 406 ver ursacht jedoch dann Schwierigkeiten, wenn von der Ölleitung 424 des Innenzahnrads 412, das mit der Nockenwelle 402 ver bunden ist, zu den Ölleitungen 428 des Flügelrotors 404 hy draulischer Druck direkt übertragen wird. Insbesondere muß Hydrauliköl durch den Innenraum 426 des Flügelrotors 404 hindurchgehen, wenn es von den Ölleitungen 424, die mit der Nockenwelle 402 in Verbindung stehen, zu den Ölleitungen 428 des Flügelrotors 404 gefördert worden ist.

Das Hydrauliköl geht unabhängig davon, ob das Öl zu der ersten Druckkammer oder der zweiten Druckkammer gefördert worden ist, durch den Innenraum 426 hindurch. Daher hat keine der Druckkammern eine ausschließliche Ölleitung, durch die Hydrauliköl zugeführt wird. Desweiteren kann der hydraulische Druck, der zu den ersten und zweiten Druckkammern übertragen wird, mit dem herkömmlichen Aufbau nicht extern gesteuert werden. Demgemäß kann der Flügelrotor nicht auf zufriedenstellende Art und Weise verschoben werden, sofern kein Mechanismus vorhanden ist, um den beiden Druckkammern unabhängig ausreichend hydraulischen Druck zuzuführen, oder sofern keine Feder verwendet wird, wie die in Fig. 13 gezeigte, um eine Kraft auszuüben, die eine hydraulische Kraft in eine Richtung ersetzt, während die hydraulische Kraft in die entgegengesetzte Richtung angelegt wird.

Durch den Innenraum 426 würde auch ein weiteres Problem verursacht werden. Wenn die Hubhöhe der Ventile geändert wird, bewegt sich die Nockenwelle 402 in Bezug auf den Flügelrotor 404 axial und ändert das Volumen des Innenraums 426. Somit ändert sich der hydraulische Druck in dem Innenraum 426, wenn die Ventilhubeinstelleinrichtung die Hubhöhe ändert.

Dies kann eine unerwünschte Verflüchtigung des Druckes bewirken, der durch die Ölleitungen 420, 422, 424, 428 und den Innenraum 426 übertragen wird. Dies würde zudem die Übertragung von ausreichend hydraulischem Druck zu einer der Druckkammern beeinträchtigen.

Daher wird eine genaue Steuerung der Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle beeinträchtigt, wenn die Phaseneinstelleinrichtung der Fig. 10 bis 12 zusammen mit der Hubeinstelleinrichtung der Fig. 13 auf der gleichen Nockenwelle angeordnet ist. Dies kann zu einer übermäßigen Verstellung der Ventilzeit auf "spät" oder auf "früh" führen, was eine genaue Steuerung der Ventilzeit verhindert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ver stellbare Ventilsteuervorrichtung zu schaffen, die eine Phaseneinstelleinrichtung und eine Hubeinstelleinrichtung aufweist, durch welche die Ventilzeit genauer gesteuert werden kann.

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

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die vorliegende Erfindung schafft eine verstellbare Ventilsteuervorrichtung für einen Motor. Der Motor weist eine Antriebswelle, eine durch die Antriebswelle gedrehte Nockenwelle, einen an der Nockenwelle angeordneten Nocken, und ein Ventil, das durch den Nocken mit einer bestimmten Steuerzeit und einer bestimmten Hubhöhe angetrieben wird, auf. Die verstellbare Ventilsteuervorrichtung ändert die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Antriebswelle, um die Ventilzeit zu ändern. Die Vorrichtung weist einen ersten Drehkörper auf, der sich mit der Antriebswelle syn chron dreht. Der erste Drehkörper weist eine Fluiddruckkam mer auf. Ein zweiter Drehkörper dreht sich synchron mit der Nockenwelle. Der zweite Drehkörper weist eine bewegliche Druckaufnahmeeinrichtung auf, an die der Fluiddruck der Druckkammer angelegt wird. Durch eine Verschiebung der Druckaufnahmeeinrichtung wird der zweite Drehkörper in Bezug auf den ersten Drehkörper derartig gedreht, daß sich die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Antriebs welle ändert. Eine Fluidleitung fördert Fluid derartig zu der Druckkammer, daß die Druckaufnahmeeinrichtung verschoben wird. Die Fluidleitung erstreckt sich durch den ersten Drehkörper.

Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Er findung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung genom men wird, die nur als Beispiel die Prinzipien der Erfindung darstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen, kann am besten in Bezug auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevor zugten Ausführungsform zusammen mit den beigefügten Zeich nungen verstanden werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilperspektivansicht, die mit einem Block diagramm verbunden ist, wobei ein Motor gezeigt ist, in dem eine erfindungsgemäße, verstellbare Ventilsteuervorrichtung angeordnet ist;

Fig. 2 eine Teilperspektivansicht, die den Einlaßnocken der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht, die eine Hub einstelleinrichtung zeigt, welche in der verstellbaren Ventilsteuervorrichtung der Fig. 1 angeordnet ist;

Fig. 4 eine schematische Ansicht, die eine Phasenein stelleinrichtung zeigt, welche in der verstellbaren Ventil steuervorrichtung der Fig. 1 angeordnet ist, und die eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 6 zeigt;

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung, die ein Innenzahnrad und ein zusätzliches Zahnrad zeigt, die in der Einstelleinrichtung der Drehphasendifferenz der Fig. 4 verwendet wer den;

Fig. 6 eine Draufsicht mit entfernten Teilen, die das Innere der Phaseneinstelleinrichtung der Fig. 4 zeigt;

Fig. 7 eine Teilschnittansicht entlang einer Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 eine Teilschnittansicht, die den Befestigungs stift der Fig. 7 in einem betätigten Zustand zeigt;

Fig. 9 eine rückwärtige Ansicht wie Fig. 6, die einen Flügelrotor der Phaseneinstelleinrichtung der Fig. 6 in ei nem gedrehten Zustand zeigt;

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie 10-10 in Fig. 11, die eine verstellbare Ventilsteuer vorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt, welche eine Phaseneinstelleinrichtung verwendet;

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang einer Linie 11-11 in Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang einer Linie 12-12 in Fig. 11;

Fig. 13 eine schematische Schnittansicht, die eine ver stellbare Ventilsteuervorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt, die eine Hubeinstelleinrichtung verwendet; und

Fig. 14 eine Teilschnittansicht, die eine verstellbare Ventilsteuervorrichtung zeigt, die die Phaseneinstellein richtung der Fig. 10 bis 12 und die Hubeinstelleinrichtung der Fig. 13 verwendet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Bezug auf die Fig. 1 bis 9 wird nun die vorlie gende Erfindung beschrieben. In der bevorzugten und darge stellten Ausführungsform ist an einer Einlaßnockenwelle ei nes Motors eine verstellbare Ventilsteuervorrichtung 10 an geordnet.

Fig. 1 zeigt einen Vierzylinderreihenbenzinmotor 11, der in einem Fahrzeug angeordnet ist. Der Motor 11 hat einen Zylinderblock 13, welcher Kolben 12 aufweist (von welchen nur einer gezeigt ist), eine Ölwanne 13a, die un terhalb des Zylinderblocks 13 angeordnet ist, und einen Zy linderkopf 14, der den Zylinderblock 13 bedeckt.

In dem unteren Abschnitt des Motors 11 ist eine An triebswelle oder Kurbelwelle drehbar gelagert. Jeder Kolben 12 ist durch eine Pleuelstange 16 mit der Kurbelwelle 15 verbunden. Die Pleuelstange 16 wandelt die Drehung der Kur belwelle 15 in eine hin- und hergehende Bewegung des Kol bens 12 um. Oberhalb des Kolbens 12 ist eine Verbrennungs kammer 17 gebildet. Mit der Verbrennungskammer 17 sind ein Ansaugkrümmer 18 und ein Abgaskrümmer 19 verbunden. Die Verbrennungskammer 17 und der Ansaugkrümmer 18 werden durch ein Einlaßventil 20 wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt. Die Verbrennungskammer 17 und der Ab gaskrümmer 19 werden durch ein Auslaßventil 21 wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt.

Durch den Zylinderkopf 14 erstrecken sich eine Einlaß nockenwelle 22 und eine parallele Auslaßnockenwelle 23. Die Einlaßnockenwelle 22 ist derartig angeordnet, daß sie sich in dem Zylinderkopf 14 drehen und axial verschieben kann. Die Auslaßnockenwelle 23 ist derartig angeordnet, daß sie sich, obwohl sie axial fest angeordnet ist, in dem Zylin derkopf 14 drehen kann.

An einem Endabschnitt der Nockenwelle 22 ist eine Pha seneinstelleinrichtung 24 angeordnet, die ein Einlaßriemen scheibenrad bzw. ein Einlaßnockenwellenrad 24a aufweist, und an dem entgegengesetzten Endabschnitt ist ein Nocken wellenbewegungsmechanismus oder eine Hubeinstelleinrichtung 22a angeordnet. Die Hubeinstelleinrichtung 22a verschiebt die Einlaßnockenwelle 22 axial. An einem Endabschnitt der Auslaßnockenwelle 23 ist ein Auslaßriemenscheibenrad bzw. ein Auslaßnockenwellenrad 25 befestigt. Das Auslaß riemenscheibenrad 25 und das Einlaßriemenscheibenrad 24a der Phaseneinstelleinrichtung 24 sind mit einem Riemen scheibenrad 15a verbunden, das durch einen Steuerriemen 26 mit einer Kurbelwelle 15 verbunden ist. Der Steuerriemen 26 überträgt die Drehung der Kurbelwelle 15, die als Antriebs welle dient, auf die Einlaßnockenwelle 22 und die Auslaß nockenwelle 23, die als Antriebswellen dienen. Somit werden die Einlaßnockenwelle 22 und die Auslaßnockenwelle 23 mit der Kurbelwelle 25 synchron gedreht.

Ein Einlaßnocken 27 ist gemäß jedem Einlaßventil 20 an geordnet. Jeder Einlaßnocken 27 steht mit der oberen Seite des damit verbundenen Einlaßventils 20 in Verbindung. Ein Auslaßnocken ist gemäß jedem Auslaßventil 21 angeordnet. Jeder Auslaßnocken 28 berührt die obere Seite des damit verbundenen Auslaßventils 21. Das Drehen der Einlaßnocken welle 22 öffnet und schließt die Einlaßventile 20 mit den damit verbundenen Einlaßnocken 27, während das Drehen der Auslaßnockenwelle 23 die Auslaßventile 21 mit den damit verbundenen Auslaßnocken 28 öffnet und schließt.

Die Querschnittsprofile von jedem Auslaßnocken 28 blei ben in axialer Richtung der Auslaßnockenwelle 23 identisch. Die Querschnittsprofile von jedem Einlaßnocken 27 dagegen ändern sich in axialer Richtung der Einlaßnockenwelle 22 kontinuierlich. Somit arbeitet jeder Einlaßnocken 27 als ein dreidimensionaler Nocken.

Eine Verschiebung der Einlaßnockenwelle 22 in Richtung des Pfeiles A, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, be wirkt, daß bei jedem Einlaßnocken 27 die Hubhöhe und somit auch die Öffnungsdauer des damit verbundenen Einlaßventils 20 allmählich ansteigt. Eine Verschiebung der Einlaßnocken welle 22 in die zu dem Pfeil A entgegengesetzte Richtung bewirkt, daß sich bei jedem Einlaßnocken 27 die Hubhöhe und somit auch die Öffnungsdauer des damit verbundenen Einlaß ventiles 20 allmählich verringert. Demgemäß wird durch eine axiale Verschiebung der Einlaßnockenwelle 22 die Hubhöhe und die Öffnungsdauer der Einlaßventile 20 eingestellt.

Die Einlaßnockenwelle 22 kann derartig gesteuert wer den, daß sie in die zu dem Pfeil entgegengesetzte Richtung verschoben wird, wenn der Motor 11 in einem niedrigen Dreh zahlbereich läuft. Dadurch würde sich die Öffnungsdauer und die Hubhöhe von jedem Einlaßventil 20 verringern und sich somit die Kraft des Luft-Kraftstoff-Gemisches erhöhen, das in die damit verbundene Verbrennungskammer 17 eintritt, wenn die Motordrehzahl niedrig ist. Die Einlaßnockenwelle 22 kann auch derartig gesteuert werden, daß sie in Richtung des Pfeils A verschoben wird, wenn der Motor 11 in einem hohen Drehzahlbereich läuft. Dadurch würde sich die Öffnungsdauer und die Hubhöhe von jedem Einlaßventil 20 er höhen und es würde somit in die damit verbundene Verbren nungskammer 17 das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer ausreichenden Menge angesaugt werden, wenn die Motordreh zahl hoch ist.

Es wird nun die Hubeinstelleinrichtung 22a, die die Einlaßnockenwelle 22 axial derartig verschiebt, daß sich die Hubhöhe der Einlaßventile 20 ändert, im Detail be schrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Hubeinstel leinrichtung 22a ein zylindrisches Rohr 31, einen in dem zylindrischen Rohr 31 angeordneten Kolben 32 und ein Paar von Endabdeckungen 33, die die Endabschnitte des zylindrischen Rohres 31 verschließen, auf. Das zylindrische Rohr 31 ist an dem Zylinderkopf 14 befestigt.

Der Kolben 32 ist mit der Einlaßnockenwelle 22 gekop pelt, die sich durch eine der Endabdeckungen 33 erstreckt. In dem zylindrischen Rohr 31 werden durch den Kolben 32 ei ne erste Druckkammer 31a und eine zweite Druckkammer 31b gebildet. Mit der ersten Druckkammer 31a ist eine erste Leitung 34 verbunden, die sich durch die Endabdeckung 33 auf der Seite der Nockenwelle erstreckt. Mit der zweiten Druckkammer 31b ist eine zweite Leitung 35 verbunden, die sich durch die andere Endabdeckung 33 erstreckt.

Durch die mit den ersten und zweiten Druckkammern 31a, 31b verbundenen ersten und zweiten Leitungen 34, 35 wird wahlweise den ersten und zweiten Druckkammern 31a, 31b Hy drauliköl zugeführt, so daß der Kolben 32 in die axiale Richtung der Einlaßnockenwelle 22 verschoben wird. Demgemäß verschiebt der Kolben 32 die Einlaßnockenwelle 22 axial.

Die ersten und zweiten Leitungen 34, 35 sind mit einem ersten Ölsteuerventil 36 verbunden. Mit dem ersten Ölsteu erventil 36 sind eine Einlaßleitung bzw. ein Einlaßkanal 37 und eine Auslaßleitung bzw. ein Auslaßkanal 38 verbunden. Die Einlaßleitung 37 ist durch eine Ölpumpe P, die durch die Drehung der Kurbelwelle 15 angetrieben wird, mit der Ölwanne 13a verbunden. Die Auslaßleitung 38 ist mit der Ölwanne 13a direkt verbunden.

Das erste Ölsteuerventil 36 weist ein Gehäuse 39 auf. Das Gehäuse 39 hat einen ersten Einlaß-/Auslaßanschluß 40, einen zweiten Einlaß-/Auslaßanschluß 41, einen ersten Aus laßanschluß 42, einen zweiten Auslaßanschluß 43 und einen Einlaßanschluß 44. Der erste Einlaß-/AllSlaßanSChluß 40 ist mit der ersten Leitung 34 verbunden, während der zweite Einlaß-/Auslaßanschluß 41 mit der zweiten Leitung 35 ver bunden ist. Der Einlaßanschluß 44 ist mit der Einlaßleitung 37 verbunden. Die ersten und zweiten Auslaßanschlüsse 42, 43 sind mit der Auslaßleitung 38 verbunden. In dem Gehäuse 39 ist ein Steuerkolben 48 mit vier Ventilelementen 45 angeordnet. Eine Schraubenfeder 46 und eine elektromagnetische Spule 47 drücken den Steuerkolben 48 jeweils in entgegengesetzte Richtungen.

Wenn die elektromagnetische Spule 47 nicht erregt ist, wird der Steuerkolben 48 durch die Kraft der Schraubenfeder 46 zu einer Seite des Gehäuses 39 (in Fig. 3 nach rechts) verschoben. Dadurch werden der erste Einlaß-/Auslaßanschluß 40 mit dem ersten Auslaßanschluß 42 und der zweite Einlaß- /Auslaßanschluß 41 mit dem Einlaßanschluß 44 verbunden. In diesem Zustand wird das in der Ölwanne 13a enthaltene Hy drauliköl durch die Einlaßleitung 37, das erste Ölsteuerventil 36 und die zweite Leitung 35 zu der zweiten Druckkammer 31b gefördert. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl in der ersten Druckkammer 31a durch die erste Leitung 34, das erste Ölsteuerventil 36 und die Auslaßleitung 38 in die Ölwanne 13a zurück. Als Ergebnis werden der Kolben 32 und die Einlaßnockenwelle 22 in die zu dem Pfeil A entgegengesetzte Richtung bewegt.

Wenn die elektromagnetische Spule 47 erregt ist, wird der Steuerkolben 48 entgegengesetzt zu der Kraft der Schraubenfeder 46 zu der anderen Seite des Gehäuses 39 (zu der linken Seite der Fig. 3) verschoben. Dadurch werden der zweite Einlaß-/Auslaßanschluß 41 mit dem zweiten Auslaßan schluß 43 und der erste Einlaß-/Auslaßanschluß 40 mit dem Einlaßanschluß 44 verbunden. In diesem Zustand wird das in der Ölwanne 13a enthaltene Hydrauliköl durch die Einlaßleitung 37, das erste Ölsteuerventil 36 und die erste Leitung 34 zu der ersten Druckkammer 31a gefördert. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl in der zweiten Druckkammer 31b durch die zweite Leitung 35, das erste Ölsteuerventil 36 und die Auslaßleitung 38 in die Ölwanne 13a zurück. Als Ergebnis werden der Kolben 32 und die Einlaßnockenwelle 22 in Richtung des Pfeils A verschoben.

Dadurch daß der Strom, der zu der elektromagnetischen Spule 47 geleitet wird, weiter derartig gesteuert wird, daß der Steuerkolben 48 an einer Zwischenposition in dem Ge häuse 38 angeordnet ist, werden die ersten und zweiten Ein laß-/Auslaßanschlüsse 40, 41 geschlossen. Somit wird die Strömung des Hydrauliköls durch jeden Einlaß- /Auslaßanschluß 40, 41 unterbunden. In diesem Zustand wird das Hydrauliköl weder zu den ersten und zweiten Druckkam mern 31a, 31b gefördert, noch von diesen abgelassen. Da durch wird die Menge des in jeder Druckkammer 31a und 31b verbleibenden Hydrauliköls aufrecht erhalten und somit wer den der Kolben 32 und die Einlaßnockenwelle 22 an einer fe sten Position angeordnet bzw. arretiert.

Es wird nun die Phaseneinstelleinrichtung 24, die die Ventilzeit der Einlaßventile 20 ändert, im Detail beschrie ben. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist die Phaseneinstel leinrichtung 24 das Riemenscheibenrad 24a auf. Das Riemen scheibenrad 24a hat eine Nabe 51, durch die sich die Ein laßnockenwelle 22 erstreckt, eine kreisförmige Platte 52, die sich von der Umfangsfläche der Nabe 51 erstreckt, und eine Außenverzahnung 53, die sich von dem Umfang der kreis förmigen Platte 52 erstreckt. Der Zylinderkopf 14 weist ein Lager 14a auf, so daß die Nabe 51 des Riemenscheibenrads 24a drehbar gelagert ist. Die Einlaßnockenwelle 22 ist der artig angeordnet, daß sie in axialer Richtung der Nabe 51 gleitet.

An der Einlaßnockenwelle 22 ist durch eine Schraube 55 ein Innenzahnrad 54 derartig befestigt, daß es den Endabschnitt der Einlaßnockenwelle 22 bedeckt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat das Innenzahnrad 54 einen großen Zahnradabschnitt 54a mit linearen Keilnuten, die sich in axialer Richtung erstrecken, und einen kleinen Zahnradabschnitt 54b mit spiralförmigen Keilnuten.

Der kleine Zahnradabschnitt 54b des Innenzahnrads 54 steht mit einem zusätzlichen Zahnrad 56 in Eingriff. Das zusätzliche Zahnrad 56 hat lineare Außenkeilnuten 56a, die sich in axialer Richtung erstrecken, und spiralförmige In nenkeilnuten 56b. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, stehen die spiralförmigen Innenkeilnuten 56b des zusätzlichen Zahnra des 56 mit den spiralförmigen Keilnuten des kleinen Zahn radabschnittes 54b in Eingriff. Zwischen dem Innenzahnrad 54 und dem zusätzlichen Zahnrad 56 ist eine ringförmige Fe der 57 derartig angeordnet, daß das zusätzliche Zahnrad 56 von dem Innenzahnrad 54 in axialer Richtung weggedrückt wird. Der Außendurchmesser des Innenzahnrads 54 ist gleich dem des zusätzlichen Zahnrads 56.

An der kreisförmigen Platte 52 des Riemenscheibenrads 24a sind durch eine Vielzahl von Schrauben (in der bevor zugten Ausführungsform sind vier verwendet) ein Gehäuse 59 und eine Gehäuseabdeckung 60 befestigt. Durch den zentralen Abschnitt der Gehäuseabdeckung 60 erstreckt sich eine Öff nung 60a. Dies verhindert, daß die Gehäuseabdeckung 60 die axiale Verschiebung der Einlaßnockenwelle 22 beeinträch tigt.

Fig. 6 zeigt das Innere des Gehäuses 59, wobei die Schrauben 55, 58 und die Abdeckung 60 von dem Gehäuse 59 entfernt worden sind. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist das Gehäuse 59 eine Innenwandung 59a auf, von der sich Trenn wände 62, 63, 64, 65 radial nach innen erstrecken. Zwischen jedem benachbarten Paar von Trennwänden 62, 63, 64, 65 ist ein Hohlraum gebildet. Zwischen den Trennwänden 62, 63, 64, 65 wird ein Flügelrotor 61 gehalten. Der Flügelrotor 61 (der zweite Drehkörper) hat eine zylindrische Fläche 61a, die von den Trennwänden 62, 63, 64, 65 derartig berührt wird, daß der Flügelrotor 61 gedreht werden kann.

An dem zentralen Abschnitt des Flügelrotors ist ein zy lindrischer Raum 61c gebildet (siehe Fig. 4). Entlang der Innenfläche des Flügelrotors 61 erstrecken sich in axialer Richtung der Einlaßnockenwelle 22 Keilnuten 61b. Die Keil nuten 61b stehen mit dem großen Zahnradabschnitt 54a des Innenzahnrads 54 und den Außenkeilnuten 56a des zusätzli chen Zahnrades 56 in Eingriff.

Durch das in Eingriffstehen der spiralförmigen Keilnu ten 56b mit den spiralförmigen Keilnuten des kleinen Zahn radabschnittes 54b und durch die Kraft der Feder 57 wird eine Kraft erzeugt, die das Innenzahnrad 54 und das zusätz liche Zahnrad 56 in Bezug zueinander in entgegengesetzte Richtungen dreht. Dies verhindert, daß zwischen den Keilnuten 61b und den Zahnrädern 54, 56 ein Spiel vorhanden ist. Somit wird das Innenzahnrad 54 derartig gedreht, daß seine Drehphase in Bezug auf den Flügelrotor 61 sehr genau ist. Demgemäß wird der Flügelrotor 61 genau gedreht, so daß seine Drehphase in Bezug auf die Einlaßnockenwelle 22 sehr genau ist. Um der Kürze willen sind in Fig. 4 nicht alle Keilnuten 61b dargestellt. In der Praxis sind jedoch die Keilnuten 61 entlang der gesamten Innenfläche des Flügelro tors 61 in dem zylindrischen Raum 61c ausgeformt.

Von der zylindrischen Fläche 61a des Flügelrotors 61 erstrecken sich jeweils in die zwischen den Trennwänden 62, 63, 64, 65 gebildeten Räume Flügel 66, 67, 68, 69. Die Flü gel 66, 67, 68, 69 stehen mit der Innenwandung 59a des Ge häuses 59 in Berührung. Jeder Flügel 66, 67, 68, 69 bildet in dem Raum zwischen dem in Verbindung stehenden Paar von benachbarten Trennwänden 62, 63, 64, 65 eine erste Druck kammer 70 und eine zweite Druckkammer 71.

Wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, erstreckt sich in dem Flügel 66 in die axiale Richtung der Einlaßnockenwelle 22 eine Bohrung 72. In der Bohrung 72 ist ein beweglicher Befestigungsstift bzw. Arretierstift 73 an geordnet. Der Befestigungsstift 73 hat ein Loch 73a, in dem ein Feder 74 derartig angeordnet ist, daß der Befestigungs stift 73 zu der kreisförmigen Platte 52 gedrückt wird.

Entlang der Vorderfläche de Flügelrotors 61 erstreckt sich von der Bohrung 72 eine Aussparung 72a für Öl. Die Aussparung 72a für Öl verbindet die Bohrung 72 mit einer bogenförmigen Öffnung 72b (siehe Fig. 1), die sich durch die Abdeckung 60 erstreckt. Die bogenförmige Öffnung 72b und die Aussparung 72a für Öl arbeiten derartig, daß Luft bzw. Öl, die bzw. das zwischen der Abdeckung 60 und dem Befesti gungsstift 73 in der Bohrung 72 verbleibt, nach außen abge lassen wird.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist in der kreisförmigen Platte 52 eine Buchse 75 vorgesehen. Wenn der Befestigungsstift 73 auf die Buchse 75 ausgerichtet ist (das ist der in Fig. 8 gezeigte Zustand), drückt die Feder 74 den entfernt liegenden Endabschnitt 73b des Befesti gungsstiftes 73 derartig, daß er in die Buchse 75 eingefügt wird. In diesem Zustand sind die kreisförmige Platte 52 und der Flügelrotor 61 miteinander derartig befestigt, daß ihre relativen Positionen fest sind. Fig. 6 und 7 zeigen den Flügelrotor 61 in einer maximalen Spätstellung. In die sem Zustand ist der Befestigungsstift 73, der in dem Flügel 66 angeordnet ist, nicht auf die Buchse 75 ausgerichtet. Somit befindet sich der Befestigungsstift 73 außerhalb der Buchse 75.

Der hydraulische Druck in den ersten und zweiten Druck kammern 70, 71 ist null oder nicht ausreichend, wenn der Motor 11 gestartet wird oder bevor eine elektronische Steu ereinheit (ECU; electronic control unit) 130 (siehe Fig. 4) mit einer Steuerung des hydraulischen Druckes beginnt. In diesem Zustand erzeugt das Starten des Motors 11 ein Gegen drehmoment, das an die Einlaßnockenwelle 22 angelegt wird.

Dadurch dreht sich der Flügelrotor 61 in Bezug auf das Ge häuse 59 in Richtung "früh". Somit wird der Befestigungs stift 73 von dem in Fig. 7 gezeigten Zustand solange ver schoben, bis er auf die Buchse 75 ausgerichtet und in diese eingefügt ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Dies unterbin det eine Relativdrehung zwischen dem Flügelrotor 61 und dem Gehäuse 59. Mit anderen Worten, der Flügelrotor 61 und das Gehäuse 59 drehen sich integral miteinander.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, erstreckt sich durch den Flügel 66 von der damit verbundenen zweiten Druckkammer 71 zu einem in der Bohrung 72 gebildeten, ring förmigen Raum 77 eine Ölleitung 76. Der hydraulische Druck in dem ringförmigen Raum 77 wird durch die Ölleitung 76 er höht, so daß der Befestigungsstift 73 aus der Buchse 75 ge gen die Druckkraft der Feder 74 herausbewegt wird und der Befestigungsstift 73 gelöst wird. Eine weitere Ölleitung 78 erstreckt sich durch den Flügel 66 von der damit verbunde nen ersten Druckkammer 70, so daß die Buchse 75 mit hydrau lischem Druck versorgt wird, wenn der Befestigungsstift 73 von der Buchse 75 gelöst ist. Dies hält den Befestigungs stift 73 in dem gelösten Zustand. Das Gehäuse 59 und der Flügelrotor 61 können sich in Bezug aufeinander drehen, wenn der Befestigungsstift 73 gelöst ist. In diesem Zustand wird die Drehphase des Flügelrotors 61 in Bezug auf das Ge häuse 59 gemäß dem hydraulischen Druck eingestellt, der zu den ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 übertragen wird. Es kann z. B. die Drehphase des Flügelrotors 61 in Bezug auf das Gehäuse 59 von der in Fig. 6 gezeigten Stellung in die Frühstellung in Fig. 9 gebracht werden.

Die Drehung der Kurbelwelle 15 wird durch den Steuerriemen 26 auf das Riemenscheibenrad 24a übertragen. Dadurch dreht sich die Einlaßnockenwelle 22 integral mit dem Riemenscheibenrad 24a. Die Einlaßnockenwelle 22 dreht sich, wobei ihre Dreh phase in Bezug auf die Kurbelwelle 15 gemäß dem Zustand des Motors 11 eingestellt worden ist. Die Drehung der Einlaß nockenwelle 22 öffnet und schließt auch die Einlaßventile 20 (siehe Fig. 1).

Wenn der Motor 11 läuft, wird dann die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in Richtung "früh" verstellt, wenn der hy draulische Druck, der zu den ersten und zweiten Druckkam mern 70, 71 übertragen wird, derartig gesteuert wird, daß die Drehung der Flügelräder 61 in Bezug auf das Gehäuse 59 in Richtung "früh" verstellt oder weiter in die Drehrich tung der Einlaßnockenwelle 22 verschoben ist. Mit anderen Worten, die Ventilzeit der Einlaßventile 20 wird in Rich tung "früh" verstellt, wenn die Drehphase der Einlaßnocken welle 22 in Bezug auf die Kurbelwelle 15 in Richtung "früh" verstellt wird.

Andererseits, wenn der Flügelrotor 61 in Bezug auf das Gehäuse 59 in Richtung "spät" verstellt wird oder in die zu der Drehrichtung der Einlaßnockenwelle 22 entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wird die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in Richtung "spät" verstellt. Mit anderen Worten, die Ventilzeit der Einlaßventile 20 wird in Richtung "spät" verstellt, wenn die Drehphase der Einlaßnockenwelle 22 in Bezug auf die Kurbelwelle 15 in Richtung "spät" verstellt wird.

Die Ventilzeit der Einlaßventile 20 wird normalerweise in Richtung "spät" verstellt, wenn der Motor 11 in einem niedrigen Drehzahlbereich läuft, und sie wird in Richtung "früh" verstellt, wenn der Motor 11 in einem hohen Dreh zahlbereich läuft. Dadurch wird der Betrieb des Motors 11 stabilisiert, wenn der Motor 11 in dem niedrigen Drehzahl bereich läuft. Dies verbessert auch den Ansaugwirkungsgrad des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in die Verbrennungskammer 17 gesaugt wird, wenn der Motor 11 in dem hohen Drehzahlbe reich läuft.

Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, ist neben den verbundenen Trennwänden 62 bis 65 mit jeder ersten Druck kammer 70 ein Frühverstellungsleitungsanschluß 80 verbun den. Neben den verbundenen Trennwänden 62 bis 65 ist mit jeder zweiten Druckkammer 71 ein Spätverstellungsleitungs anschluß 81 verbunden. Die Trennwände 62, 63, 64, 65 haben jeweils Aussparungen 62a, 63a, 64a, 65a. Die Aussparungen 62a bis 65a sind der kreisförmigen Platte 52 zugewandt und verhindern, daß die Anschlüsse 80 durch die Trennwände 62 bis 65 geschlossen werden. Somit sind die ersten Druckkam mern 70 immer mit hydraulischem Druck versehen, der derar tig wirkt, daß der Flügelrotor 61 in die Richtung "früh" gedreht wird. Auf die gleiche Art und Weise haben die Trennwände 62, 63, 64, 65 die Aussparungen 62b, 163b, 64b bzw. 65b. Die Aussparungen 62b bis 65b sind der kreisförmi gen Platte 52 zugewandt und verhindern, daß die Anschlüsse 81 durch die Trennwände 62 bis 65 geschlossen werden. Somit sind die zweiten Druckkammern 71 immer mit hydraulischem Druck versehen, der derartig wirkt, daß der Flügelrotor 61 in Richtung "spät" gedreht wird.

Entlang der Nabe 51 des Riemenscheibenrads 24a erstrec ken sich Außenaussparungen 51a, 51b. Von jedem Frühverstel lungsleitungsanschluß 80 erstreckt sich durch die kreisför mige Platte 52 eine Frühverstellungsleitung 84. Jede Früh verstellungsleitung 84 ist zudem mit Frühverstellungslei tungen 86, 88 verbunden, die sich durch die Nabe 51 er strecken. Die Frühverstellungsleitungen 86, 88 führen in die Außenaussparung 51a. Von jedem Spätverstellungslei tungsanschluß 80 erstreckt sich durch die kreisförmige Platte 52 eine Spätverstellungsleitung 85. Jede Spätver stellungsleitung 85 ist zudem mit Spätverstellungsleitungen 87, 89 verbunden, die sich durch die Nabe 51 erstrecken. Die Spätverstellungsleitungen 87, 89 führen in die Außen aussparungen 51b.

Die Nabe 51 des Riemenscheibenrads 24a weist eine In nenfläche 51c auf, entlang der sich eine breite Innenaus sparung 91 erstreckt. Jede Spätverstellungsleitung 87 ist durch eine Schmierleitung 90 mit der Innenaussparung 91 verbunden. Demgemäß wird Hydrauliköl, das durch die Spät verstellungsleitungen 87 strömt, zu der Innenfläche 51c der Nabe 51 und zu der Außenfläche 22b der Einlaßnockenwelle 22 derartig gesaugt, daß es als Schmiermittel arbeitet.

Die Außenaussparung 51a der Nabe 51 ist durch eine Frühverstellungsleitung 92, die sich durch den Zylinderkopf 14 erstreckt, mit einem zweiten Ölsteuerventil 94 verbun den. Die andere Außenaussparung 51b ist durch eine Spätver stellungsleitung 93, die sich durch den Zylinderkopf 14 er streckt, mit dem zweiten Ölsteuerventil 94 verbunden.

Mit dem zweiten Ölsteuerventil 94 sind eine Einlaßleitung bzw. ein Einlaßkanal 95 und eine Auslaßleitung bzw. ein Auslaßkanal 96 verbunden. Die Einlaßleitung 95 ist durch die Ölpumpe P, die auch von dem ersten Ölsteuerventil 36 verwendet wird, mit der Ölwanne 13a verbunden. Die Auslaßleitung 95 ist mit der Ölwanne 13a direkt verbunden. Demgemäß führt die Ölpumpe P den zwei Einlaßkanälen 37, 95 Hydrauliköl zu.

Der Aufbau des zweiten Ölsteuerventils 94 ist der glei che wie der des ersten Ölsteuerventils 36. Das zweite Öl steuerventil 94 weist ein Gehäuse 102 auf. Das Gehäuse 102 hat einen ersten Einlaß-/Auslaßanschluß 104, einen zweiten Einlaß-/Auslaßanschluß 106, Ventilelemente 107, einen er sten Auslaßanschluß 108, einen zweiten Auslaßanschluß 110, einen Einlaßanschluß 112, eine Schraubenfeder 114, eine elektromagnetische Spule 116 und einen Steuerkolben 118. Der erste Einlaß-/Auslaßanschluß 104 ist mit der Spätver stellungsleitung 93 verbunden, die sich durch den Zylinder kopf 14 erstreckt. Der zweite Einlaß-/Auslaßanschluß 106 ist mit der Frühverstellungsleitung 92 verbunden, die sich durch den Zylinderkopf 14 erstreckt. Der Einlaßanschluß 112 ist mit der Einlaßleitung 95 verbunden. Die ersten und zweiten Auslaßanschlüsse 108, 110 sind mit der Auslaßleitung 196 verbunden.

Wenn die elektromagnetische Spule 116 nicht erregt ist, wird der Steuerkolben 118 durch die Kraft der Schraubenfe der 114 zu einer Seite des Gehäuses 102 (zu der rechten Seite in Fig. 4) verschoben. Dadurch werden der erste Einlaß-/Auslaßanschluß 104 mit dem ersten Auslaßanschluß 108 und der zweite Einlaß-/Auslaßanschluß 106 mit dem Einlaßanschluß 106 mit dem Einlaßanschluß 112 verbunden. In diesem Zustand wird das in der Ölwanne 13a enthaltene Hydrauliköl durch die Einlaßleitung 95, das zweite Öl steuerventil 94, die Frühverstellungsleitung 92, die Außenaussparung 51a, die Frühverstellungsleitungen 88, 86, 84, die Frühverstellungsleitungsanschlüsse 80 und die Aussparungen 62a, 63a, 64a, 65a zu den ersten Druckkammern 70 der Phaseneinstelleinrichtung 24 gefördert. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl in den zweiten Druckkammern 71 der Phaseneinstelleinrichtung 24 durch die Aussparungen 62b, 63b, 64b, 65b, die Spätverstellungsleitungsanschlüsse 81, die Spätverstellungsleitungen 85, 87, 89, die Außenaus sparung 51b, die Spätverstellungsleitung 93, das zweite Öl steuerventil 94 und die Auslaßleitung 96 zu der Ölwanne 13a zurück. Als Ergebnis wird der Flügelrotor 61 in Bezug auf das Gehäuse 59 in Richtung "früh" gedreht, so daß die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in Richtung "früh" ver stellt wird.

Wenn die elektromagnetische Spule 116 erregt ist, wird der Steuerkolben 118 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 114 zu der anderen Seite des Gehäuses 102 (zu der linken Seite in Fig. 4) verschoben. Dadurch werden der zweite Ein laß-/Auslaßanschluß 106 mit dem zweiten Auslaßanschluß 110 und der erste Einlaß-/Auslaßanschluß 104 mit dem Einlaßan schluß 112 verbunden. In diesem Zustand wird das in der Ölwanne 13a enthaltene Hydrauliköl durch die Einlaßleitung 65, das zweite Ölsteuerventil 94, die Spätverstellungsleitung 93, die Außenaussparung 51b, die Spätverstellungsleitungen 89, 87, 85, die Spätverstellungsleitungsanschlüsse 81 und die Aussparungen 62b, 63b, 64b, 65b zu den zweiten Druckkammern 71 der Phaseneinstelleinrichtung 24 gefördert. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl in den ersten Druckkammern 70 der Phaseneinstelleinrichtung 24 durch die Aussparungen 62a, 63a, 64a, 65a, die Frühverstellungsleitungsanschlüsse 80, die Frühverstellungsleitungen 84, 86, 88, die Außenaussparung 51a, die Frühverstellungsleitung 92, das zweite Ölsteuerventil 94 und die Auslaßleitung 96 zu der Ölwanne 13a zurück. Als Ergebnis wird der Flügelrotor 61 in Bezug auf das Gehäuse 59 in Richtung "spät" gedreht, so daß die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in Richtung "spät" ver stellt wird.

Dadurch, daß der Strom, der zu der elektromagnetischen Spule 116 geleitet wird, weiter derartig gesteuert wird, daß der Steuerkolben 118 an einer Zwischenposition in dem Gehäuse 102 angeordnet ist, werden die ersten und zweiten Einlaß-/Auslaßanschlüsse 104, 106 geschlossen. Somit wird die Strömung des Hydrauliköls durch jeden Einlaß- /Auslaßanschluß 104, 106 unterbunden. In diesem Zustand wird zu den ersten und zweiten Druckkammern, 70, 71 der Phasenverschiebeeinrichtung 24 weder Hydrauliköl zugeführt noch dieses von ihnen abgelassen. Dadurch wird die Menge des Hydrauliköls, das in jeder Druckkammer 70, 71 ver bleibt, beibehalten, und somit wird der Flügelrotor 61 daran gehindert, daß er sich in Bezug auf das Gehäuse 59 dreht. Somit wird die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in einem festen Zustand gehalten.

Die ersten und zweiten Ölsteuerventile 36, 94 der ver stellbaren Ventilsteuervorrichtung 10 werden durch die ECU 130 gesteuert, wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, um die Öffnungs- und Schließzeit der Einlaßventile 20 ein zustellen. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet die ECU 130 als Logikschaltung, die eine zentrale Verarbeitungsein heit (CPU; central processing unit) 132, einen Nur-Lese- Speicher (ROM; read only memory) 133, einen Arbeitsspeicher (RAM; random access memory) 134 und einen Sicherungs-RAM 135 aufweist.

Der ROM 133 speichert verschiedene Typen von Steuerpro grammen, Tabellen und Karten. Auf die Tabellen und Karten wird während der Ausführung der Steuerprogramme zurück ge griffen. Die CPU 132 führt auf der Grundlage der in dem ROM 133 gespeicherten Steuerprogramme die notwendigen Berech nungen aus. Der RAM 134 speichert vorübergehend die Ergeb nisse aus den Berechnungen, die durch die CPU 132 durchge führt worden sind, und Daten, die von verschiedenen Senso ren gesendet worden sind. Der Sicherungs-RAM 135 ist ein Permanentspeicher, der die notwendigen, gespeicherten Daten hält, wenn der Motor 11 nicht in Betrieb ist. Die CPU 132, der ROM 133, der RAM 134 und der Sicherungs-RAM 135 sind durch einen Bus 136 miteinander verbunden. Der Bus 136 ver bindet auch die CPU 132, den ROM 133, den RAM 134 und den Sicherungs-RAM 135 mit einer externen Eingabeschaltung 137 und einer externen Ausgabeschaltung 138.

Die externe Eingabeschaltung 137 ist mit einem Motor drehzahlsensor, einem Ansaugdrucksensor, einem Drosselklap pensensor und mit anderen Sensoren verbunden, die zur Erfassung des Be triebszustandes des Motors 11 verwendet werden, z. B. mit einer elek tromagnetischen Kurbelwellenabtasteinrichtung 123 und einer elektromagnetischen Nockenwellenabtasteinrichtung 126. Die externe Ausgabeschaltung 138 ist mit den ersten und zweiten Ölsteuerventilen 36, 94 verbunden.

Demgemäß steuert die ECU 130 die Ventilzeit der Einlaß ventile 20. Die ECU 130 treibt auf der Grundlage der erfaß ten Daten, die von den Sensoren gesendet worden sind, das zweite Ölsteuerventil 94 an, um die Phaseneinstelleinrich tung 24 zu betätigen und um die Ventilzeit der Einlaßven tile 20 gemäß dem gegenwärtigen Betriebszustand des Motors 11 zu optimieren. Die ECU 130 treibt auch auf der Grundlage der erfaßten Daten, die von den Sensoren gesendet worden sind, das erste Ölsteuerventil 36 an, um die Hubeinstel leinrichtung 22a zu betätigen und um die Öffnungsdauer und die Hubhöhe der Einlaßventile 20 gemäß dem gegenwärtigen Betriebszustand des Motors 11 zu optimieren.

In der Phaseneinstelleinrichtung 24 der verstellbaren Ventilsteuervorrichtung 10 wird der hydraulische Druck der ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 durch eine Öl leitung eingestellt, die sich durch das Riemenscheibenrad 24a erstreckt, das sich zusammen mit dem Gehäuse 59 dreht. Die Ölleitung wird durch die Frühverstellungsleitungen 84, 86, 88, die Außenaussparung 85, die Spätverstellungsleitun gen 87, 89 und die Außenaussparung 51b gebildet.

Die Phaseneinstelleinrichtung 24 der verstellbaren Ven tilsteuervorrichtung 10 unterscheidet sich von der aus dem Stand der Technik darin, daß sich von der Einlaßnockenwelle 22 zu dem Flügelrotor 61, der als zweiter Drehkörper dient, keine Ölleitung erstreckt. Die ersten und zweiten Druckkam mern 70, 71 sind mit einem hydraulischen Druck versehen, der durch die Ölleitung (die Leitungen 84, 86, 88, 87, 89 und die Außenaussparungen 51a, 51b) übertragen wird, die sich durch das Riemenscheibenrad 24a erstreckt. Das Riemen scheibenrad 24a dient als Teil eines ersten Drehkörpers.

Es ist daher nicht erforderlich, daß Hydrauliköl durch den zylindrischen Raum 61c des Flügelrotors 61 aufgrund der Ölleitung hindurchgeht, die zu den ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 hydraulischen Druck überträgt. Somit beeinflußt das Volumen des zylindrischen Raumes 61c, das sich gemäß der Verschiebung der Einlaßnockenwelle 22 än dert, den hydraulischen Druck der ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 nicht. Mit anderen Worten, die Hubeinstel leinrichtung 22a beeinträchtigt die Drehphase der Einlaß nockenwelle 22 in Bezug auf die Kurbelwelle 15 nicht. Somit wird die Ventilzeitsteuerung mit hoher Präzision durchge führt.

In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform teilen die Flügel 66, 67, 68, 69 und der Flügelrotor 61 die ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 in dem Raum zwischen den zugeordneten Trennwänden 62, 63, 64, 65.

Demgemäß wird jede erste Druckkammer 70, die die Ven tilzeit der Einlaßventile 70 in Richtung "früh" verstellt, unabhängig von der damit verbundenen zweiten Druckkammer 70 gebildet, die die Ventilzeit der Einlaßventile 20 in Rich tung "spät" verstellt. Somit brauchen die ersten Druckkam mern 70 mit den zweiten Druckkammern 71 nicht die gleiche Ölleitung teilen und sie haben somit Ölleitungen, die von denen der zweiten Druckkammern 71 unabhängig sind. Somit wird der hydraulische Druck der ersten Druckkammern 70 nicht von dem der zweiten Druckkammern 71 beeinflußt.

Die Ölleitungen erstrecken sich nicht zu dem zylindri schen Raum 61c des Flügelrotors 61. Somit haben die Öllei tungen einen einfachen Aufbau. Dies minimiert ein Austreten von Öl und es wird effizient Druck übertragen. Zudem ver bessert der Aufbau der Ölleitungen das Ansprechverhalten der Phaseneinstelleinrichtung 24 und ermöglicht ein starre res Positionieren der Drehkörper.

Darüber hinaus sind keine Dichtungen notwendig, um ein Austreten von Öl aus dem zylindrischen Raum 61c zu verhin dern. Eine maschinelle Bearbeitung, die durch solche Dich tungen notwendig wäre, ist auch unnötig. Dies verbessert den Wirkungsgrad während der Herstellung der Motore 11. So mit ist die Öffnung 60a der Abdeckung 60 offen und dich tungsfrei.

Die Ölleitungen 84 bis 89, die verwendet werden, um zu den ersten und zweiten Druckkammern 70, 71 hydraulischen Druck zu übertragen, sind alle in der Phasenverstellein richtung 24 ausgeformt. Somit können die Leitungen 84 bis 89 während des gleichen Herstellungsvorgangs durch die gleiche Maschine ausgeformt werden. Dies verbessert den Herstellungswirkungsgrad.

Die Spätverstellungsleitungen 85, 87, 89 arbeiten auch als Schmiermittelleitung. Mit anderen Worten das Hydrauli köl, das durch die Spätverstellungsleitungen 85, 87, 89 strömt, wird als Schmiermittel verwendet. Das durch die Spätverstellungsleitungen 85, 87, 89 strömende Hydrauliköl wird dafür verwendet, daß die Kontaktbereiche zwischen der Einlaßnockenwelle 22, der Nabe 51 und der kreisförmigen Platte 52 und die Kontaktbereiche zwischen dem Riemenschei benrad 24a und der Einlaßnockenwelle 22 geschmiert werden. Somit ist kein Schmiersystem notwendig, um ausschließlich die Kontaktabschnitte zwischen dem Riemenscheibenrad 24a und der Einlaßnockenwelle 22 zu schmieren. Dies verringert die Herstellungskosten.

Für einen Fachmann sollte es ersichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung viele andere Ausführungsformen haben kann, ohne daß der Bereich und der Schutzumfang der Erfin dung verlassen werden. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel so verändert werden, wie es unten beschrieben ist.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Schmiermittelleitung 90 derartig ausgeformt sein, daß sie sich von den Frühverstellungsleitungen 84, 86, 88 erstreckt.

In den bevorzugten und dargestellten Ausführungsformen sind die Hubverstelleinrichtung 22a und die Phasenverstel leinrichtung 24 an den Endabschnitten der Einlaßnockenwelle 22 angeordnet. Die Hubverstelleinrichtung 22a und die Pha senverstelleinrichtung 24 können jedoch auch an den Endab schnitten der Auslaßnockenwelle 23 angeordnet sein. In die sem Fall sind die Auslaßnocken 28 als dreidimensionale Noc ken ausgeformt. Sowohl die Einlaßnockenwelle 22 als auch die Auslaßnockenwelle 23 können mit der Hubverstelleinrich tung 22a und der Phasenverstelleinrichtung 24 versehen sein.

In der bevorzugten und dargestellen Ausführungsform wird die Antriebskraft der Kurbelwelle 15 durch den Steuer riemen 26 und das Riemenscheibenrad 24a übertragen. Es kön nen jedoch statt dessen auch andere Übertragungsmechanismen verwendet werden. Der Übertragungsmechanismus kann z. B. Ketten, Kettenräder oder Zahnräder verwenden.

Daher ist es so zu verstehen, daß die vorliegenden Bei spiele und Ausführungsformen nur zur Darstellung und nicht als Einschränkung dienen und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Details eingeschränkt, sondern kann in nerhalb des Schutzumfangs und des Äquivalenzbereiches der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

1. Verstellbare Ventilsteuervorrichtung für einen Motor, wobei der Motor aufweist:
eine Antriebswelle (15);
eine von der Antriebswelle (15) gedrehte Nockenwelle (22); und
einen an der Nockenwelle (22) angeordneten Nocken (27) und ein Ventil (20), das durch den Nocken (27) mit ei ner bestimmten Steuerzeit und einer bestimmten Hubhöhe angetrieben wird, wobei die verstellbare Ventilsteuer vorrichtung die Drehphase der Nockenwelle (22) in Bezug auf die Antriebswelle (15) ändert, um die Ventilzeit zu ändern und wobei die verstellbare Ventilsteuervorrich tung weiterhin folgendes aufweist:
einen ersten Drehkörper (24a, 59), der sich mit der An triebswelle (15) synchron dreht, wobei der erste Dreh körper (24a, 59) eine Druckkammer (70, 71) auf weist;
einen zweiten Drehkörper (61), der sich synchron mit der Nockenwelle (22) dreht, wobei der zweite Drehkörper (61) eine bewegliche Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) aufweist, an die der Fluiddruck der Druckkammer (70, 71) angelegt ist, so daß durch eine Verschiebung der Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) der zwei te Drehkörper (61) in Bezug auf den ersten Drehkörper (24a, 59) gedreht wird, wodurch die Drehphase der Noc kenwelle (22) in Bezug auf die Antriebswelle (15) geän dert wird; und
eine Fluidleitung (84-89, 51a, 51b), um Fluid zu der Druckkammer (70, 71) derartig zu fördern, daß die Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) verschoben wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Fluidleitung (84-89, 51a, 51b) durch den er sten Drehkörper (24a, 59) erstreckt, ohne sich hierbei durch den zweiten Drehkörper (61) und die Nockenwelle (22) zu erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (27) eine Nockenfläche hat, die das Ven til (20) berührt, wobei die Nockenfläche ein Quer schnittsprofil aufweist, das sich axial ändert, und wo bei ein Nockenwellenverschiebemechanismus (22a) vorge sehen ist, um die Nockenwelle (22) axial derartig zu verschieben, daß die Hubhöhe des Ventils (20) einge stellt wird, wobei die Nockenwelle (22) in Bezug auf den zweiten Drehkörper (61) axial verschoben werden kann, so daß durch die axiale Verschiebung der Nocken welle die axiale Position der Nockenfläche in Bezug auf das Ventil (20) geändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Keilnutenmechanismus (54, 56, 61b) vorgesehen ist, der zwischen dem zweiten Drehkörper (61) und der Nockenwelle (22) derart angeordnet ist, daß der zweite Drehkörper (61) synchron mit der Nocken welle (22) gedreht wird und die Nockenwelle (22) in Be zug auf den zweiten Drehkörper (61) axial verschoben wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehkörper (24a, 59) wenigstens einen Hohlraum aufweist, wobei der zwei te Drehkörper (61) in dem ersten Drehkörper (24a, 59) angeordnet ist, wobei sich die Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) in dem Hohlraum bewegt und eine erste Druckkammer (70) und eine zweite Druckkammer (71) in dem Hohlraum bildet, wobei die Fluiddruckkammer die er sten und zweiten Druckkammern (70, 71) aufweist, und wobei die Fluidleitung eine erste Leitung (84, 86, 88, 51a), die mit der ersten Druckkammer (70) verbunden ist, und eine zweite Leitung (85, 87, 89, 51b), die mit der zweiten Druckkammer verbunden ist, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) in eine erste Richtung und in eine entgegengesetzte zweite Richtung verschoben wird, wobei hierbei die Druckauf nahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) in die erste Richtung verschoben wird, so daß die Ventilzeit in Richtung "früh" verstellt wird, und sie in die zweite Richtung verschoben wird, so daß die Ventilzeit in Richtung "spät" verstellt wird, wobei die erste Druckkammer (70) an einer Seite der Druckaufnahmeeinrichtung (66, 67, 68, 69) angeordnet ist und die zweite Druckkammer (71) an der entgegengesetzten Seite der Druckaufnahmeein richtung (66, 67, 68, 69) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehkörper (24a, 59) an der Nockenwelle (22) angeordnet ist, wobei der erste Drehkörper (24a, 59) in Bezug auf die Nockenwelle (22) gedreht werden kann, und wobei die Fluidleitung (84-89, 51a, 51b) zusätzlich dazu dient, daß zwischen dem ersten Drehkörper (24a, 59) und der Nockenwelle (22) ein Schmiermittel zugeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehkörper ein an der Nockenwelle (22) angeordnetes Riemenscheibenrad (24a) aufweist, wobei das Riemenscheibenrad (24a) in Bezug auf die Nockenwelle (22) gedreht werden kann und mit der Antriebswelle (15) in Wirkverbindung stehen kann, und wobei der erste Drehkörper ein im wesentli chen zylindrisches Gehäuse (59) aufweist, das an einer Seite des Riemenscheibenrads (24a) befestigt ist, wobei der zweite Drehkörper (61) zu dem Gehäuse (59) konzentrisch und in diesem angeordnet ist, wobei der zweite Drehkörper (61) mit dem Gehäuse (59) derartig in Wirk verbindung steht, daß die Fluiddruckkammer (70, 71) ge bildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fluidleitung (84-89, 51a, 51b) durch das Riemenscheibenrad (24a) erstreckt.