DE19903624C2 - Variabler Ventilsteuerzeitenregler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventilsteuerzeitenregler für Ventile einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Ventilsteuerzeitenregler ist aus der EP 0 807 746 A1 bekannt. Dieser bekannte Ventilsteuerzeitenregler umfasst den Sperrmechanismus, der während des Anlassens der Brennkraftmaschine den Flügel in der Mitte der Druckkammer hält, bis die Brennkraftmaschine während des Anlassvorgangs angelaufen ist. Dadurch wird während des Anlassvorgangs Pendelbewegungen des Flügels in der Druckkammer vorgebeugt, um störende Geräuscherzeugung zu verhindern, die auftreten würde, wenn der Flügel bei seiner Pendelbewegung am Drehübertragungselement anschlägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Ventilsteuerzeitenregler dahingehend weiterzubilden, dass Pendelbewegungen bzw. Vibrationen des Flügels und der damit verbundenen Geräuscherzeugung während des Anlassvorgangs zuverlässiger vorgebeugt ist.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Gemäß dessen kennzeichnendem Teil ist vorgesehen, dass zu Beginn des Anlassvorgangs die Strömungsverbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal und der Vorverstellkammer oder die Strömungsverbindung zwischen dem Verzögerungsfluidkanal und der Verzögerungskammer unterbrochen wird, um dadurch die betreffende Kammer abzuschließen. Betriebsfluid kann dann allenfalls an Dichtflächen in die abgeschlossene Kammer eindringen oder aus ihr austreten, so dass der Flügel sich nur noch langsam in der Druckkammer bewegen kann und dadurch die Relativdrehung zwischen der Drehwelle und dem Drehübertragungselement verlangsamt ist. Dies ermöglicht es, dass der Sperrmechanismus mit großer Zuverlässigkeit in seine Sperrstellung gelangen kann.

Dabei hält der Sperrmechanismus den Flügel in der Mitte der Druckkammer bis die Brennkraftmaschine startet. Deshalb kann der Flügel nicht vibrieren, selbst bei einem instabilen Übertragungsdruck, der zu der Druckkammer zugeführt wird, so daß ein unerwünschtes Geräusch überhaupt nicht erzeugt werden sollte.

Des Weiteren können die Ventilsteuerzeiten weiter verzögert werden nach dem Start der Brennkraftmaschine, da der Flügel in der Mitte der Druckkammer gehalten wird. Deshalb können die Ventilsteuerzeiten im wesentlichen optimiert werden nicht nur für einen leichten Motorstart, sondern auch für den Betrieb mit hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine. Somit kann der volumetrische Wirkungsgrad verbessert werden durch die Trägheit der Einlaßluft bei einem Betrieb mit hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines variablen Ventilsteuerzeitenreglers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 und 3 zeigen Schnittansichten des variablen Steuerzeitenreglers entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers entlang der Linie B-B in Fig. 1.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers entlang der Linie C-C in Fig. 1.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers bei der am meisten vorverstellten Position.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers bei der am meisten verzögerten Position.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines variablen Ventilsteuerzeitenreglers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 und 10 zeigen Schnittansichten des variablen Steuerzeitenreglers entlang der Linie D-D in Fig. 8.

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines variablen Ventilsteuerzeitenreglers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht eines variablen Ventilsteuerzeitenreglers entlang der Linie E-E in Fig. 11.

Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers bei der am meisten verzögerten Position.

Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht des variablen Steuerzeitenreglers bei der am meisten vorverstellten Position.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 1 bis 7 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigt ist, weist ein variabler Ventilsteuerzeitenregler eine Nockenwelle 10, einen internen Rotor 20, einen externen Rotor 30, eine vordere Platte 40, eine hintere Platte 50, ein Steuerzeitenkettenrad 51, vier Flügel 60 und einen Sperrmechanismus 100 auf. Die Nockenwelle 10 ist drehbar gestützt durch einen Zylinderkopf 70 einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Der interne Rotor 20 ist einstückig an einem Ende (einem rechten Ende in Fig. 1) der Nockenwelle 10 fixiert. Die Nockenwelle 10 und der interne Rotor 20 bilden eine Drehwelle, um ein Lufteinlaßventil und ein Auslaßventil der Brennkraftmaschine anzutreiben. Der externe Rotor 30 ist drehbar gestützt sowohl durch die Nockenwelle 10 als auch den internen Rotor 20. Der externe Rotor 30 kann sich innerhalb eines vorgegebenen Winkels relativ zu der Nockenwelle 10 und dem internen Rotor 20 drehen. Das Steuerzeitenkettenrad 51 ist einstückig ausgebildet an dem äußeren Umfang der hinteren Platte 50. Der externe Rotor 30, die vordere Platte 40, die hintere Platte 50 und das Steuerzeitenkettenrad 51 bilden ein Drehübertragungselement. Der interne Rotor 20 stützt vier Flügel. Der Sperrmechanismus 100 ist in dem externen Rotor 30 vorgesehen. Das Steuerzeitenkettenrad 51 ist über eine (nicht gezeigte) Steuerkette mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Das Steuerzeitenkettenrad 51 wird durch die Kurbelwelle so angetrieben, daß das Drehübertragungselement im Uhrzeigersinn in Fig. 2 gedreht wird.

Die Nockenwelle 10 hat (nicht gezeigte) Nocken, um das Einlaß- und Auslaßventil anzuheben. Innerhalb der Nockenwelle 10 umfaßt diese erste Vorverstellfluidkanäle 11, einen zweiten Vorverstellkanal 13 und einen Verzögerungsfluidkanal 12. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind zwei der ersten Vorverstellfluidkanäle 11 in der Nockenwelle 10 ausgebildet. Die beiden ersten Vorverstellfluidkanäle 11 sind mit einem Verbindungsanschluß 91a des Schaltventils 90 verbunden über einen radialen Kanal 17a, eine Ringnut 17b und einen Verbindungskanal 71. Der radiale Kanal 17a und die Ringnut 17b sind an der Nockenwelle 10 ausgebildet. Der Verbindungskanal 71 ist in dem Zylinderkopf 70 ausgebildet. Der Verzögerungskanal 12 ist durch einen Spalt zwischen einer Schraube 85 und einer axialen Bohrung ausgebildet, die sich mit der Schraube 85 in Eingriff befindet. Der Verzögerungskanal 12 ist mit einem Verbindungsanschluß 81a eines Steuerventils 80 über einen radialen Kanal 16a, eine Ringnut 16b und einen Verbindungskanal 72 verbunden. Der radiale Kanal 16a und die Ringnut 16b sind an der Nockenwelle 10 ausgebildet. Der Verbindungskanal 72 ist in dem Zylinderkopf 70 ausgebildet. Des Weiteren ist der zweite Vorverstellkanal 13 mit einem Verbindungsanschluß 91b des Schaltventils 90 über einen radialen Kanal 18a, eine Ringnut 18b und einen Verbindungskanal 73 verbunden. Der radiale Kanal 18a und die Ringnut 18b sind an der Nockenwelle 10 ausgebildet. Der Verbindungskanal 73 ist in dem Zylinderkopf 70 ausgebildet. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, werden Kugeln 14 und 15 in die ersten Vorverstellkanäle 11 und den zweiten Vorverstellkanal 13 gedrückt, um Enden der Kanäle 11 und 13 zu schließen. Eine Ölpumpe P wird durch die Brennkraftmaschine angetrieben, um druckbeaufschlagtes Betriebsfluid zuzuführen. Ein Auslaßanschluß der Ölpumpe F ist mit dem Einlaßanschluß 81c verbunden. Des Weiteren ist der Verbindungsanschluß 81b des Steuerventils 80 mit einem Verbindungsanschluß 91c des Schaltventils 90 über einen Verbindungskanal 74 verbunden.

Das Steuerventil 80 umfaßt einen Elektromagneten 82, einen Tauchkolben 81 und eine Feder 83. In Fig. 1 treibt der Elektromagnet 82 den Tauchkolben 81 nach links gegen die Feder 83, wenn der Elektromagnet 82 erregt ist. Bei dem erregten Zustand verbindet das Steuerventil 80 den Einlaßanschluß 81c mit einem Verbindungsanschluß 81b und verbindet auch den Verbindungsanschluß 81a mit einem Ablaufanschluß 81d. Im Gegensatz hierzu verbindet bei dem normalen Zustand das Steuerventil 80 den Einlaßanschluß 81c mit dem Verbindungsanschluß 81a und den Verbindungsanschluß 81b mit dem Ablaufanschluß 81d. Der Elektromagnet 82 des Steuerventils wird durch einen (nicht gezeigten) elektronischen Regler erregt. Wegen der Schaltzyklusverhältnisregelung des elektronischen Reglers kann der Tauchkolben 81 linear geregelt werden, um bei verschiedenen Zwischenpositionen gehalten zu werden. Alle Anschlüsse 81a, 81b, 81c und 81d sind geschlossen, während der Tauchkolben 81 bei der Zwischenposition gehalten wird.

Das Schaltventil 90 umfaßt einen Elektromagneten 92, einen Tauchkolben 91 und eine Feder 93. In Fig. 1 treibt der Elektromagnet 92 den Tauchkolben 91 nach links gegen die Feder 93, wenn der Elektromagnet 92 erregt ist. Bei dem erregten Zustand verbindet das Schaltventil 90 den Verbindungsanschluß 91c mit den Verbindungsanschlüssen 91a und 91b. Im Gegensatz hierzu verbindet das Schaltventil 90 bei dem normalen Zustand den Verbindungsanschluß 91c mit dem Verbindungsanschluß 91a und schließt den Verbindungsanschluß 91b. Demgemäß wird bei dem erregten Zustand des Steuerventils 80 das Betriebsfluid immer zu den ersten Vorverstellfluidkanälen 11 und wahlweise zu dem zweiten Vorverstellfluidkanal 13 zugeführt im Abhängigkeit von dem Zustand des Schaltventils 90. Des Weiteren wird bei dem normalen Zustand des Steuerventils 80 das Betriebsfluid zu dem Verzögerungsfluidkanal 12 zugeführt. Der Elektromagnet 92 des Schaltventils 90 wird durch den elektronischen Regler erregt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Für den Fachmann ist eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Fluidkreislaufs offensichtlich. Beispielsweise kann das Schaltventil 90 durch (nicht gezeigte) Auf-Zu-Ventile ersetzt werden. Um das Auf-Zu-Ventil einzusetzen, wird der Verbindungskanal 71 unmittelbar mit dem Verbindungsanschluß 81b des Steuerventils 80 verbunden. Des Weiteren stellt das Auf-Zu-Ventil eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 73 und dem Verbindungsanschluß 81b her. Für den Fachmann ist es auch offensichtlich, eine einstückige Ventilbaugruppe einzusetzen, die äquivalent ist sowohl zu dem Steuerventil 80 als auch dem Schaltventil 90.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Speicher 95 mit einem Verbindungsanschluß 74 über einen Verbindungsanschluß 75 verbunden. In den Verbindungskanal 75 ist ein Auf-Zu-Ventil 94 zwischengesetzt. Die Energiezufuhr zu einem Elektromagneten 94a wird durch den elektronischen Regler geregelt, um einen vorgegebenen Druck in dem Speicher 95 während des Laufens der Brennkraftmaschine zu halten.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der interne Rotor 20 zylindrisch und wird in das Ende der Nockenwelle 10 gedrückt. Der interne Rotor 20 ist durch eine Schraube 85 so an der Nockenwelle 10 fixiert, daß ein Boden des internen Rotors 20 sich in Kontakt mit dem Ende der Nockenwelle 10 befindet. Der interne Rotor 20 hat vier Schlitze 20a zum Stützen der vier Flügel 60. Die Flügel 60 können in den Schlitzen 20a in einer radialen Richtung des internen Rotors 20 gleiten. Des Weiteren hat der interne Rotor 20 eine Aufnahmeöffnung 33, die einen Abschnitt 101a mit kleinem Durchmesser eines Sperrstifts 101 aufnimmt. Der Sperrstift 101 befindet sich in Eingriff mit der Aufnahmeöffnung 33, wenn sich der externe Rotor 30 in einer Zwischenposition relativ zu der Nockenwelle 10 und dem internen Rotor 20 befindet. Radiale Kanäle 22, eine Ringnut 21 und ein Verbindungskanal 23a sind vorgesehen, wie in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, um das Betriebsfluid zwischen dem Verzögerungsfluidkanal 12 und der Aufnahmeöffnung 33 zuzuführen und abzugeben. Die radialen Kanäle 22 sind bei dem Ende der Nockenwelle 10 vorgesehen. Vier Druckkammern R0 sind zwischen dem internen Rotor 20 und dem externen Rotor 30 ausgebildet. Jeder der Flügel 60 teilt jede der Druckkammern R0 in Vorverstellkammern R1, R10 und Verzögerungskammern R2. Um das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zuzuführen und abzugeben, sind vier radiale Kanäle 23 in dem internen Rotor 20 vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen dem Verzögerungsfluidkanal und der Verzögerungskammer R2 zuzuführen und abzugeben, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Wie des Weiteren in Fig. 4 gezeigt, sind radiale Kanäle 24, eine Ringnut 25 und Verbindungskanäle 26, 26a vorgesehen, um das Betriebsfluid zuzuführen und abzugeben zu den Vorverstellkammern R1 und R10. Die radialen Kanäle 24 und die Ringnut 25 sind an der Nockenwelle 10 ausgebildet. Die Verbindungskanäle 26, 26a sind in dem internen Rotor 20 ausgebildet. Wie darüber hinaus in Fig. 5 gezeigt ist, sind ein radialer Kanal 27, eine Ringnut 28 und ein Verbindungskanal 29 vorgesehen, um das Betriebsfluid zu der Vorverstellkammer R10 zuzuführen und abzugeben. Der radiale Kanal 27 und die Ringnut 28 sind in der Nockenwelle 10 vorgesehen. Der Verbindungskanal 29 ist in dem internen Rotor 20 vorgesehen. Die Ringnuten 21, 25, 28 sind in der axialen Richtung der Nockenwelle 10 so versetzt, das keine Verbindung zwischen den Ringnuten 21, 25 und 28 hergestellt wird. Jeder der radialen Kanäle 23, 26, 29 ist auch getrennt und unabhängig voneinander vorgesehen in der axialen Richtung der Nockenwelle 10, so daß keine Verbindung zwischen den radialen Kanälen 23, 26 und 29 hergestellt ist.

Der externe Rotor 30 ist zylindrisch. An einer Stirnseite des externen Rotors 30 ist eine vordere Platte 40 und an seiner anderen Stirnseite eine hintere Platte 50 angebracht, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die vordere Platte 40, der externe Rotor 30 und die hintere Platte sind durch fünf Schrauben 84 miteinander befestigt. Des weiteren sind vier radiale Vorsprünge 31 nach innen gerichtet in dem externen Rotor 30 ausgebildet. Innenflächen der radialen Vorsprünge 31 berühren den internen Rotor 20 so, daß der externe Rotor 30 sich um den internen Rotor 20 herum dreht. Der Sperrstift 101 und eine Feder 102 sind in einer Öffnung 32 enthalten, die in einem der radialen Vorsprünge 31 ausgebildet ist. Die Öffnung 32 erstreckt sich in einer radialen Richtung des externen Rotors 30.

Jeder Flügel 60 hat eine abgerundete Kante, die den externen Rotor in einer fluiddichten Weise berührt. Beide Seiten von jedem Flügel 60 berühren auch beide Platten 40 und 50 in einer fluiddichten Weise. Die Flügel 60 sind in der Lage, in den Schlitzen 20a in einer radialen Richtung des internen Rotors 20 zu gleiten. Jeder Flügel 60 teilt jede der Druckkammern R0 in die Vorverstellkammer R1, R10 und die Verzögerungskammer R2. Die Druckkammern R0 sind durch den externen Rotor 30, die radialen Vorsprünge 31, den internen Rotor 20, die vordere Platte 40 und die hintere Platte 50 ausgebildet. Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, berührt einer der Flügel 60 (der untere rechte) den benachbarten radialen Vorsprung 30 bei der am meisten vorverstellten und bei der am meisten verzögerten Position, um die relative Drehung zwischen dem internen Rotor 20 und dem externen Rotor 30 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu begrenzen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird die am meisten vorverstellte Position erreicht, wenn der untere rechte Flügel 60 eine Vorverstellseite des radialen Vorsprungs 31 berührt aufgrund der am meisten expandierten Vorverstellkammer R1. Wie des Weiteren in Fig. 7 gezeigt ist, wird die am meisten verzögerte Position erreicht, wenn der untere rechte Flügel 60 eine Verzögerungsseite des radialen Vorsprungs 31 berührt aufgrund der am meisten expandierten Verzögerungskammern R2.

Der Sperrstift 101 weist den Abschnitt 101a mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 101b mit großem Durchmesser auf. Der Sperrstift 101 ist gleitfähig in die Öffnung 32 eingesetzt. Der Sperrstift 101 wird zu dem internen Rotor 20 hin gedrückt durch die Feder 102. Die Feder 102 ist in den Sperrstift 101 und einen Halter 103 eingesetzt. Der Halter 103 wird in der Öffnung 32 durch einen Sicherungsring 104 gehalten. Eine Ringausbuchtung ist an einer Stufe zwischen dem Abschnitt 101a mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 101b mit großem Durchmesser ausgebildet. Die Ringausbuchtung bildet einen Ringraum 35, wenn sich der Abschnitt 101a mit kleinem Durchmesser in Eingriff befindet mit der Aufnahmeöffnung 33, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Ringraum 35 ist mit der benachbarten Vorverstellkammer R1 über einen Verbindungskanal 34 verbunden, der in dem radialen Vorsprung 31 ausgebildet ist.

Eine Ringnut 52 ist in der hinteren Platte 50 ausgebildet. Die Ringnut 52 mündet in den internen Rotor 20 hinein. In die Ringnut 52 ist eine Torsionswickelfeder 62 eingesetzt. Ein Ende der Torsionswickelfeder 62 ist in eine Bohrung 50a eingehakt, die in einem Boden der Ringnut 52 gebohrt ist. Das andere Ende der Torsionswickelfeder 62 ist in eine Bohrung 20b eingehakt, die in einem Basisabschnitt des internen Rotors 20 gebohrt ist. Die Torsionswickelfeder 62 spannt den internen Rotor 20, die Flügel 60 und die Nockenwelle 10 zu der am meisten vorverstellten Position (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 2) relativ zu dem externen Rotor 30, der vorderen Platte 40 und der hinteren Platte 50 vor. Die Torsionswickelfeder 62 kompensiert eine mittlere Drehmomentabweichung, die auf die Nockenwelle 10 aufgebracht wird, während die Brennkraftmaschine läuft.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33, während sich die Flügel 60 bei der Mitte der Druckkammer R0 befinden. Die Ventilsteuerzeiten sind für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet, wenn die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die Ventilsteuerzeiten leicht vorverstellt, wenn die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33 ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Verbindungskanal 26a durch den radialen Vorsprung 31 geschlossen, wenn die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33 ist, so daß keine Fluidverbindung hergestellt ist zwischen den ersten Vorverstellfluidkanälen 11 und der oberen rechten Vorverstellkammer R10. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, mündet der Verbindungskanal 26a in die Vorverstellkammer R10, wenn die Flügel 60 sich zu der am meisten vorverstellten Position drehen (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 6), so daß das Betriebsfluid zwischen den ersten Vorverstellfluidkanälen 11 und der Vorverstellkammer R10 zugeführt/abgegeben wird. Im Gegensatz hierzu ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Verbindungskanal 26 kontinuierlich geschlossen durch den radialen Vorsprung, wenn sich die Flügel 60 zu der am meisten verzögerten Position drehen (Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 7). Wie des Weiteren in Fig. 5, 6 und 7 gezeigt ist, ist der zweite Vorverstellfluidkanal 13 immer mit der oberen rechten Vorverstellkammer R10 verbunden über den radialen Kanal 29 von der am meisten verzögerten Position bis zu der am meisten vorgestellten Position.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 gezeigt ist, befindet sich die Summe der Drücke in den Vorverstellkammern R1, R10 und eine Federkraft von der Torsionswickelfeder 62 im Gleichgewicht mit der Summe der Drücke in den Verzögerungskammern R2 und einem Drehgegenmoment der Druckkammern R0, wenn vorgegebene Fluiddrücke zu den Vorverstellkammern R1, R10 und den Verzögerungskammern R2 nach dem Start der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Wenn der externe Rotor 30 gedreht wird, wird eine Drehgegenkraft immer auf die Flügel 60 zu der am meisten verzögerten Position hin aufgebracht, da die Druckkammern R0 und der Flügel 60 sich in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem externen Rotor 30 und dem internen Rotor 20 befinden. In Übereinstimmung mit verschiedenen Zuständen der Brennkraftmaschine werden das Steuerventil 80 und das Schaltventil 90 gesteuert, um das Gleichgewicht zu ändern. Das Betriebsfluid wird zu den Vorverstellkammern R1 und R10 zugeführt über den ersten Vorverstellfluidkanal 11, die Fluidkanäle 26 und 26a, und wird von den Verzögerungskammern R2 abgegeben über die radialen Kanäle 23 und den Verzögerungsfluidkanal 12, wenn das Schaltzyklusverhältnis erhöht wird, um das Steuerventil 80 zu erregen, und das Schaltventil 90 erregt ist. Der interne Rotor 20 und die Flügel 60 drehen sich zu der am meisten vorverstellten Position (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 3) relativ zu dem externen Rotor 30, der vorderen Platte 40 und der hinteren Platte 50, wenn das Betriebsfluid zu den Vorverstellkammern R1, R10 zugeführt wird und von den Verzögerungskammern R2 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 20 und der Flügel 60 ist zu der am meisten vorstellenden Position hin begrenzt durch den unteren rechten Flügel 60 und den radialen Vorsprung 31, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Des Weiteren wird das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zugeführt über den Verzögerungsfluidkanal 12 und die radialen Kanäle 23, und wird von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben über die Verbindungskanäle 26, 26a, 29 und den ersten, zweiten Vorverstellfluidkanal 11, 13, wenn das Schaltzyklusverhältnis vermindert wird, um die Erregung des Steuerventils 80 und des Schaltventils 90 zu vermindern. Der interne Rotor 20 und die Flügel 60 drehen sich zu der am meisten verzögerten Position (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 3) relativ zu dem externen Rotor 30, der vorderen Platte 40 und der hinteren Platte 50, wenn das Betriebsfluid den Verzögerungskammern R2 zugeführt wird und von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 20 und der Flügel 60 zu der am meisten verzögerten Position hin ist auch begrenzt durch den unteren rechten Flügel 60 und den radialen Vorsprung 31, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Ein vorgegebener Druck wird entweder auf die Aufnahmeöffnung 33 oder den Ringraum 35 der Öffnung 32 aufgebracht über die Verbindungskanäle 23a oder den Verbindungskanal 34. Aufgrund des auf den Sperrstift 101 aufgebrachten Drucks wird der Sperrstift 101 zu der Feder 102 hin versetzt, so daß der Eingriff zwischen dem Sperrstift 101 und der Aufnahmeöffnung 33 gelöst wird. Das Schaltventil 90 ist immer erregt, um die Verbindung zwischen der Vorverstellkammer R10 und dem Verbindungsanschluß 81b des Steuerventils 80 zu halten. Demgemäß können sich die Flügel 60 schnell in der Druckkammer R0 bewegen, da die Vorverstellkammer R10 nicht abgedichtet ist. Des Weiteren können die Flügel 60 bei Sollpositionen gehalten werden in den Druckkammern R0 durch die Regelung des Schaltzyklusverhältnisses für das Steuerventil 80.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33, während sich die Flügel 60 bei der Mitte der Druckkammer R0 befinden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Bei dieser Position sind die Ventilsteuerzeiten für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet. Deshalb können die Ventilsteuerzeiten weiter verzögert werden zu der maximal verzögerten Position, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Somit werden für den Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine das Steuerventil 80 und das Schaltventil 90 geregelt, um die Ventilsteuerzeiten weiter zu verzögern. Der volumetrische Wirkungsgrad kann durch die Trägheit des Lufteinlasses verbessert werden bei dem Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine, so daß eine höhere Leistung erhalten werden kann.

Wenn die Brennkraftmaschine ausläuft, wird die Ölpumpe P nicht mehr durch die Brennkraftmaschine angetrieben, so daß die Druckkammer R0 das mit Druck beaufschlagte Betriebsfluid nicht mehr erhält. Dabei sind das Steuerventil 80 und das Schaltventil 90 erregt (oder die Schaltzyklusverhältnisse sind für das Steuerventil 80 und das Schaltventil 90 erhöht) für eine Periode. Nachdem die Periode vorüber ist, werden sowohl das Steuerventil 80 als auch das Schaltventil 90 abgeschaltet. Wenn des Weiteren die Brennkraftmaschine ausläuft, wird der Elektromagnet 94a des Auf-Zu-Ventils 94 auch für die Periode erregt. Durch die Energiezufuhr zu den Ventilen 80, 90 und 94 wird das Betriebsfluid von dem Speicher 95 zu der Vorverstellkammer R1 und R10 zugeführt über die ersten Vorverstellfluidkanäle 11 und die Verbindungskanäle 26, 26a (oder den zweiten Vorverstellfluidkanal 13 und den Verbindungskanal 29). Deshalb erhalten die Flügel 60 Drücke in den Vorverstellkammern R1 und R10 und bewegen sich zu der am meisten vorgestellten Position. Infolgedessen dreht sich der interne Rotor 20 und die Nockenwelle 10 zu der am meisten vorverstellten Position gegen die Drehgegenkraft, so daß die Flügel 60 immer die am meisten voreilende Position erreichen, nachdem die Brennkraftmaschine ausläuft. Nebenbei wird das Betriebsfluid zu dem Ringraum 35 in der Öffnung 32 zugeführt über den Verbindungskanal 34, wenn die Brennkraftmaschine ausläuft. Deshalb ist der Sperrstift 101 von der Aufnahmeöffnung 33 so entfernt, daß der interne Rotor 20 und die Nockenwelle 10 sich ohne eine Störung des Sperrstifts 101 drehen können.

Wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird die Ölpumpe P durch den Motor angetrieben und das Steuerventil 80 und das Schaltventil 90 werden abgeschaltet. Das Betriebsfluid wird von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben, um es über die Verbindungskanäle 26, 26a, die ersten Vorverstellfluidkanäle 11, das Schaltventil 90 und das Steuerventil 80 ablaufen zu lassen. Beim Ankurbeln der Brennkraftmaschine wird das Steuerzeitenkettenrad 51 durch die (nicht gezeigte) Steuerkette angetrieben. Aufgrund des Drehgegenmoments werden die Nockenwelle 10 und der interne Rotor 20 zu der am meisten verzögerten Position hin gedreht gegen die Torsionswickelfeder 62. Während dem Ankurbeln kann die Ölpumpe P nicht genug Druck zuführen, um den Sperrstift 101 in die Öffnung 32 zu drücken gegen die Feder 102. Demgemäß werden die Nockenwelle 10 und der interne Rotor 20 zu der am meisten verzögerten Position relativ zu dem externen Rotor 30 hin gedreht. Wenn die Öffnung 32 koaxial mit der Aufnahmeöffnung 33 wird, wird der Verbindungskanal 26a durch den radialen Vorsprung 32 geschlossen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Da die Vorverstellkammer R10 abgedichtet ist, wird die Drehung der Nockenwelle 10 und des internen Rotors 20 langsam relativ zu dem externen Rotor 30. Somit steht der Abschnitt 101a mit kleinem Durchmesser des Sperrstifts 101 zuverlässig vor und greift in die Aufnahmeöffnung 33 ein. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der interne Rotor 20 mit dem externen Rotor 30 mechanisch verriegelt durch den Sperrstift 101, wenn die Öffnung 32 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 33 wird.

Deshalb dreht sich die Nockenwelle 10 und der interne Rotor 20 einstückig mit dem externen Rotor 30 trotz der großen Drehmomentänderung während dem Ankurbeln der Brennkraftmaschine. Die Flügel können kein unerwünschtes Geräusch erzeugen, da die Flügel 60 bei der Mitte der Druckkammer R10 gehalten werden, wenn die Öffnung 32 koaxial mit der Aufnahmeöffnung 33 wird.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll ein unerwünschtes Geräusch während dem Ankurbeln der Brennkraftmaschine nicht erzeugt werden. Des Weiteren kann der volumetrische Wirkungsgrad verbessert werden durch verzögertes Schließen eines Lufteinlaßventils.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8, 9 und 10 wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, weist der variable Ventilsteuerzeitenregler eine Nockenwelle 110, einen internen Rotor 120, einen externen Rotor 130, eine vordere Platte 140, eine hintere Platte 150, ein Steuerzeitenkettenrad 151, vier Flügel 160 und einen Sperrmechanismus 200 (Fig. 9) auf. Die Nockenwelle 110 ist drehbar gelagert durch einen Zylinderkopf 170 einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Der interne Rotor 120 ist an einem Ende der Nockenwelle 110 (an ihrem rechten Ende in Fig. 8) fixiert. Die Nockenwelle 110 und der interne Rotor 120 bilden eine Drehwelle für den Antrieb der Lufteinlaß- und Auslaßventile der Brennkraftmaschine. Der externe Rotor 130 ist drehbar gestützt sowohl durch die Nockenwelle 110 als auch den internen Rotor 120. Der externe Rotor 130 kann sich innerhalb eines vorgegebenen Winkels relativ zu der Nockenwelle 110 und dem internen Rotor 120 drehen. Das Steuerzeitenkettenrad 151 ist einstückig an dem äußeren Umfang der hinteren Platte 150 ausgebildet. Der externe Rotor 130, die vordere Platte 140, die hintere Platte 150 und das Steuerzeitenkettenrad 151 bilden ein Drehübertragungselement. Der interne Rotor 120 stützt vier Flügel 160. Der Sperrmechanismus 200 ist in dem externen Rotor 130 vorgesehen. Das Steuerzeitenkettenrad 151 ist mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle über eine (nicht gezeigte) Steuerkette verbunden. Das Steuerzeitenkettenrad 151 wird durch die Kurbelwelle so angetrieben, daß das Drehübertragungselement im Uhrzeigersinn in Fig. 9 gedreht wird.

Die Nockenwelle 110 hat (nicht gezeigte) Nocken, um das Lufteinlaß- und Auslaßventil anzutreiben. Innerhalb der Nockenwelle 110 sind Vorverstellfluidkanäle 112 und ein Verzögerungsfluidkanal 113 aufgenommen. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist der Vorverstellfluidkanal 112 in der Nockenwelle 110 ausgebildet. Die Vorverstellfluidkanäle 112 sind mit einem Verbindungsanschluß 191a des Steuerventils 190 über einen radialen Kanal, eine Ringnut und einen Verbindungskanal 171 verbunden. Für den Vorverstellfluidkanal 112 sind der radiale Kanal und die Ringnut an der Nockenwelle 110 ausgebildet. Der Verbindungskanal 171 ist in dem Zylinderkopf 170 ausgebildet. Der Verzögerungsfluidkanal 113 ist mit einem Verbindungsanschluß 191b des Steuerventils 190 über einen radialen Kanal, eine Ringnut und einen Verbindungskanal 172 verbunden. Für den Verzögerungsfluidkanal 113 sind der radiale Kanal und die Ringnut in der Nockenwelle 110 ausgebildet. Der Verbindungskanal 172 ist in dem Zylinderkopf 170 ausgebildet. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, werden Kugeln 114 in den Verzögerungsfluidkanal 113 gedrückt, um ein Ende des Verzögerungsfluidkanals 113 zu schließen.

Eine (nicht gezeigte) Ölpumpe wird durch die Brennkraftmaschine angetrieben, um das Betriebsfluid zu einem Einlaßanschluß 191c des Steuerventils 190 zuzuführen. Das Steuerventil 190 umfaßt einen Elektromagneten 195, einen Tauchkolben 192 und eine Feder 193. In Fig. 8 treibt der Elektromagnet 195 den Tauchkolben 192 nach links gegen die Feder 193, wenn der Elektromagnet 195 erregt ist. Bei dem erregten Zustand verbindet das Steuerventil 190 den Einlaßanschluß 191c mit einem Verbindungsanschluß 191a und verbindet auch den Verbindungsanschluß 191b mit einem Ablaufanschluß 191d. Im Gegensatz hierzu verbindet das Steuerventil 190 bei dem normalen Zustand den Einlaßanschluß 191c mit dem Verbindungsanschluß 191b und verbindet auch den Verbindungsanschluß 191a mit einem Ablaufanschluß 191d. Der Elektromagnet 195 des Steuerventils 190 wird durch einen (nicht gezeigten) elektronischen Regler erregt. Wegen der Schaltzyklusverhältnisregelung des elektronischen Reglers kann der Tauchkolben 192 linear geregelt werden, um bei verschiedenen Zwischenpositionen gehalten zu werden. Demgemäß wird das Betriebsfluid dem Verzögerungsfluidkanal 113 zugeführt, wenn der Elektromagnet 192 des Steuerventils 190 nicht erregt ist. Des Weiteren wird das Betriebsfluid zu dem Vorverstellfluidkanal 112 zugeführt, wenn der Elektromagnet 192 des Steuerventils erregt ist.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Speicher 197 mit dem Verbindungskanal 171 über einen Verbindungskanal 174 verbunden. In dem Verbindungskanal 174 ist ein Auf-Zu-Ventil 196 zwischengesetzt. Die Energiezufuhr zu einem Elektromagneten 196a wird durch den elektronischen Regler geregelt, um einen vorgegebenen Druck in dem Speicher 197 zu halten, während die Brennkraftmaschine läuft.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist der interne Rotor 120 zylindrisch und wird in das Ende der Nockenwelle 110 gedrückt. Der interne Rotor 120 ist durch die Schraube 181 so an der Nockenwelle 110 fixiert, daß ein Boden des internen Rotors 120 sich in Kontakt befindet mit dem Ende der Nockenwelle 110. Der interne Rotor 120 hat vier Schlitze 120a zum Stützen von vier Flügeln 160. Die Flügel 160 können in den Schlitzen 120a in einer radialen Richtung des internen Rotors 120 gleiten. Wie des Weiteren in Fig. 9 gezeigt ist, hat der interne Rotor 120 eine Aufnahmeöffnung 126, die einen Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser eines Sperrstifts 201 aufnimmt. Der Sperrstift 201 befindet sich in Eingriff mit der Aufnahmeöffnung, wenn der externe Rotor 130 sich bei einer Zwischenposition relativ zu der Nockenwelle 110 und dem internen Rotor 120 befindet. Ein radialer Kanal, eine Ringnut 123 und ein Verbindungskanal 127 sind vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen der Aufnahmeöffnung 126 und dem Verzögerungsfluidkanal 113 zuzuführen und abzugeben. Der radiale Kanal und die Ringnut 123 sind in der Nockenwelle 110 vorgesehen. Vier Druckkammern R0 sind zwischen dem internen Rotor 120 und dem externen Rotor 130 ausgebildet. Jeder der Flügel 160 teilt die Druckkammern R0 in Vorverstellkammern R1, R10 und Verzögerungskammern R2. Um das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zuzuführen und abzugeben, sind vier radiale Kanäle 125 in dem internen Rotor 120 vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen dem Verzögerungsfluidkanal 113 und der Verzögerungskammer R2 zuzuführen und abzugeben. Des Weiteren sind ein radialer Kanal 122, eine Ringnut und vier Verbindungskanäle 124, 124a vorgesehen, um das Betriebsfluid zu den Vorverstellkammern R1 und R10 zuzuführen und abzugeben. Der radiale Kanal 122 und die Ringnut sind an der Nockenwelle 110 ausgebildet. Die Verbindungskanäle 124, 124a sind in dem internen Rotor 120 ausgebildet. Die radialen Kanäle 124 und 125 sind separat und unabhängig vorgesehen in der axialen Richtung der Nockenwelle 110, so daß keine Verbindung zwischen den radialen Kanälen 124 und 125 hergestellt ist.

Der externe Rotor 130 ist zylindrisch. An einer Stirnseite des externen Rotors 130 sind eine vordere Platte 140 und an seiner anderen Stirnseite eine hintere Platte 150 angebracht. Fünf Schrauben 182 befestigen die vordere Platte 140, den externen Rotor 130 und die hintere Platte 150 miteinander. Des Weiteren sind vier radiale Vorsprünge 131 nach innen in dem externen Rotor 130 ausgebildet. Innenflächen der radialen Vorsprünge 131 berühren den internen Rotor 120, so daß der externe Rotor 130 sich um den internen Rotor 120 herum dreht. Der Sperrstift 201 und eine Feder 202 sind in einer Öffnung 132 aufgenommen, die in einem der radialen Vorsprünge 131 ausgebildet ist. Die Öffnung 132 erstreckt sich in einer radialen Richtung des externen Rotors 130.

Jeder Flügel 160 hat eine abgerundete Kante, die den externen Rotor 130 in einer fluiddichten Weise berührt. Beide Seiten von jedem Flügel 160 berühren auch beide Platten 140 und 150 in einer fluiddichten Weise. Die Flügel 160 können in den Schlitzen 120a in einer radialen Richtung des internen Rotors 120 gleiten. Jeder Flügel 160 teilt jede der Druckkammern R0 in die Vorverstellkammer R1, R10 und die Verzögerungskammer R2. Die Druckkammern R0 sind durch den externen Rotor 130, die radialen Vorsprünge 131, den internen Rotor 120, die vordere Platte 140 und die hintere Platte 150 ausgebildet. Um die relative Drehung zwischen dem internen Rotor 120 und dem externen Rotor 130 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu begrenzen, berühren die Flügel 160 die radialen Vorsprünge 131 bei der am meisten vorverstellten und am meisten verzögerten Position.

Der Sperrstift 201 weist den Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 201b mit großem Durchmesser auf. Der Sperrstift 201 ist gleitfähig in die Öffnung 132 eingesetzt. Der Sperrstift 201 wird durch die Feder 202 gegen den internen Rotor 120 gedrückt. Die Feder 202 ist in den Sperrstift 201 und einen Halter 203 eingesetzt. Der Halter 203 wird durch einen Sicherungsring 204 in der Öffnung 132 gehalten. Eine Ringausbuchtung ist an einer Stufe zwischen dem Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 201b mit großem Durchmesser ausgebildet. Die Ringausbuchtung bildet einen Ringraum 134, wenn der Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser in die Aufnahmeöffnung 126 vorsteht, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Der Ringraum 134 ist mit der benachbarten Vorverstellkammer R1 über einen Verbindungskanal 133 verbunden, der in dem radialen Vorsprung 131 ausgebildet ist.

Eine Ringnut 152 ist in der hinteren Platte 150 ausgebildet. Die Ringnut 152 mündet in den internen Rotor 120. In die Ringnut 152 ist eine Torsionswickelfeder 180 eingesetzt. Ein Ende der Torsionswickelfeder ist in eine Bohrung 150a eingehakt, die in einem Boden der Ringnut 152 gebohrt ist. Das andere Ende der Torsionswickelfeder 180 ist in eine Bohrung 120b eingehakt, die in einem Basisabschnitt des internen Rotors 120 gebohrt ist. Die Torsionswickelfeder 180 spannt den internen Rotor 120, die Flügel 160 und die Nockenwelle 110 zu der am meisten vorverstellten Richtung (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 9) relativ zu dem externen Rotor 130, der vorderen Platte 140 und der hinteren Platte 150 vor. Die Torsionswickelfeder 180 kompensiert eine mittlere Drehmomentänderung, die auf die Nockenwelle 110 während des Laufens der Brennkraftmaschine aufgebracht wird.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Öffnung 132 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126, während sich die Flügel 160 bei der Mitte der Druckkammer R0 befinden. Die Ventilsteuerzeiten sind für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet, wenn die Öffnung 132 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die Ventilsteuerzeiten leicht vorgestellt, wenn die Öffnung 126 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126 ist.

Wenn, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die Öffnung 132 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126 ist, ist der Verbindungskanal 124a durch den radialen Vorsprung 131 so geschlossen, daß keine Fluidverbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal 112 und der oberen rechten Vorverstellkammer R10 hergestellt ist. Der Verbindungskanal 124a mündet in die Vorverstellkammer R10, wenn sich die Flügel 160 zu der am meisten vorstellenden Position (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 9) drehen, so daß das Betriebsfluid zwischen dem Vorverstellfluidkanal 112 und der Vorverstellkammer R10 zugeführt und abgegeben wird. Des Weiteren ist ein Verbindungskanal 124b in dem radialen Vorsprung 131 in der Nachbarschaft der Verzögerungsseite der Vorverstellkammer R10 ausgebildet. Ein Ende des Verbindungskanals 124b mündet an der Innenseite des radialen Vorsprungs 131. Das andere Ende des Verbindungskanals 124b mündet in die Vorverstellkammer R10. Der Verbindungskanal 124b ist mit einem der Verbindungskanäle 124a verbunden, wenn sich der interne Rotor 120 zu der am meisten verzögerten Position hin dreht (Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 9) mit einem vorgegebenen Toleranzwinkel "a". Um den Sperrstift sanft in Eingriff zu bringen mit der Aufnahmeöffnung 126, entspricht der vorgegebene Toleranzwinkel "a" der Breite einer Fase, die durch den Öffnungsteil der Aufnahmeöffnung 126 ausgebildet ist.

Wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 10 gezeigt ist, befindet sich die Summe der Drücke in den Vorverstellkammern R1, R10 und eine Federkraft von der Torsionswickelfeder 180 im Gleichgewicht mit der Summe der Drücke in den Verzögerungskammern R2 und einem Drehgegenmoment der Druckkammern R0, wenn vorgegebene Fluiddrücke zu den Vorverstellkammern R1, R10 und den Verzögerungskammern R2 nach dem Start der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Wenn der externe Rotor 130 gedreht wird, wird die Drehgegenkraft immer auf die Flügel 160 zu der am meisten verzögerten Position hin aufgebracht, da die Druckkammern R0 und der Flügel 160 sich in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem externen Rotor 130 und dem internen Rotor 120 befinden. In Übereinstimmung mit verschiedenen Zuständen der Brennkraftmaschine wird das Steuerventil 190 gesteuert, um das Gleichgewicht zu ändern. Das Betriebsfluid wird zu den Vorverstellkammern R1 und R10 zugeführt über den Vorverstellfluidkanal 112, die Verbindungskanäle 124 und 124a, und wird von den Verzögerungskammern R2 abgegeben über die radialen Kanäle 125 und den Verzögerungsfluidkanal 113, wenn das Schaltzyklusverhältnis erhöht wird, um das Steuerventil 190 zu erregen. Der interne Rotor 120 und die Flügel 160 drehen sich zu der am meisten vorverstellten Position (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 10) relativ zu dem externen Rotor 130, der vorderen Platte 140 und der hinteren Platte 150, wenn das Betriebsfluid zu den Vorverstellkammern R1, R10 zugeführt wird und von den Verzögerungskammern R2 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 120 und der Flügel 160 ist zu der am meisten vorverstellten Position hin begrenzt durch Kontakte zwischen den Flügeln 160 und den radialen Vorsprüngen 131. Des Weiteren wird das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zugeführt über den Verzögerungsfluidkanal 113 und die radialen Kanäle 125, und wird von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben über die Verbindungskanäle 124, 124a, 124b und den Vorverstellfluidkanal 112, wenn das Schaltzyklusverhältnis vermindert wird, um die Erregung des Steuerventils 190 zu vermindern. Der interne Rotor 120 und die Flügel 160 drehen sich zu der am meisten verzögerten Position (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 10) relativ zu dem externen Rotor 130, der vorderen Platte 140 und der hinteren Platte 150, wenn das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zugeführt wird und von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 120 und der Flügel 160 zu der am meisten verzögerten Position hin ist auch begrenzt durch Kontakte zwischen den rechten Flügeln 160 und den radialen Vorsprüngen 131. Ein vorgegebener Druck wird entweder auf die Aufnahmeöffnung 126 oder den Ringraum 134 der Öffnung 132 aufgebracht über den Verbindungskanal 133. Aufgrund des auf den Sperrstift 201 aufgebrachten Drucks wird der Sperrstift 201 zu der Feder 202 hin versetzt, so daß der Eingriff zwischen dem Sperrstift 201 und der Aufnahmeöffnung 126 gelöst wird. Des Weiteren können die Flügel 160 bei Sollpositionen gehalten werden in den Druckkammern R0 durch die Regelung des Schaltzyklusverhältnisses für das Steuerventil 190.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 132 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126, während sich die Flügel 160 bei der Mitte der Druckkammern R0 befinden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Bei dieser Position sind die Ventilsteuerzeiten für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet. Deshalb können die Ventilsteuerzeiten weiter verzögert werden zu der maximal verzögerten Position. Somit wird für den Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine das Steuerventil 190 geregelt, um die Ventilsteuerzeiten weiter zu verzögern. Der volumetrische Wirkungsgrad kann durch die Trägheit des Lufteinlasses verbessert werden bei dem Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine, so daß eine höhere Leistung erhalten werden kann.

Wenn die Brennkraftmaschine ausläuft, wird die (nicht gezeigte) Ölpumpe nicht mehr durch die Brennkraftmaschine angetrieben, so daß die Druckkammer R0 das mit Druck beaufschlagte Betriebsfluid nicht mehr erhält. Dabei ist das Steuerventil 190 erregt (oder das Schaltzyklusverhältnis ist für das Steuerventil 190 erhöht) für eine Periode. Nachdem der Periode vorüber ist, wird das Steuerventil 190 abgeschaltet. Wenn des Weiteren die Brennkraftmaschine ausläuft, wird der Elektromagnet 196a des Auf-Zu-Ventils 196 auch für die Periode erregt. Durch die Energiezufuhr zu den Ventilen 190 und 196 wird das Betriebsfluid von dem Speicher 197 zu der Vorverstellkammer R1 und R10 zugeführt über die Vorverstellfluidkanäle 112 und die Verbindungskanäle 124, 124a. Deshalb erhalten die Flügel 160 Drücke in den Vorverstellkammern R1 und R10 zu der am meisten vorgestellten Position. Infolgedessen dreht sich der interne Rotor 120 und die Nockenwelle 110 zu der am meisten vorverstellten Position gegen die Drehgegenkraft, so daß die Flügel 160 immer die am meisten voreilende Position erreichen, wenn die Brennkraftmaschine ausläuft. Nebenbei wird das Betriebsfluid zu dem Ringraum 134 in der Öffnung 132 zugeführt über den Verbindungskanal 133, wenn die Brennkraftmaschine ausläuft. Deshalb ist der Sperrstift 201 von der Aufnahmeöffnung 126 so entfernt, daß der interne Rotor 120 und die Nockenwelle 110 sich ohne eine Störung des Sperrstifts 201 drehen können.

Wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird die (nicht gezeigte) Ölpumpe durch den Motor angetrieben und das Steuerventil 190 wird abgeschaltet. Das Betriebsfluid wird von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben, um es über die Verbindungskanäle 124, 124a, die Vorverstellfluidkanäle 112 und das Steuerventil 190 ablaufen zu lassen. Beim Ankurbeln der Brennkraftmaschine wird das Steuerzeitenkettenrad 151 durch die (nicht gezeigte) Steuerkette angetrieben. Aufgrund des Drehgegenmoments werden die Nockenwelle 110 und der interne Rotor 120 zu der am meisten verzögerten Position hin gedreht gegen die Torsionswickelfeder 180. Während des Ankurbelns kann die Ölpumpe nicht genug Druck zuführen, um den Sperrstift 201 in die Öffnung 132 zu drücken gegen die Feder 202. Demgemäß werden die Nockenwelle 110 und der interne Rotor 120 zu der am meisten verzögerten Position relativ zu dem externen Rotor 130 hin gedreht. Wenn die Öffnung 132 koaxial mit der Aufnahmeöffnung 126 wird, wird der Verbindungskanal 124a durch den radialen Vorsprung 131 geschlossen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Da die Vorverstellkammer R10 abgedichtet ist, wird die Drehung der Nockenwelle 110 und des internen Rotors 120 langsam relativ zu dem externen Rotor 130. Somit steht der Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser des Sperrstifts 201 zuverlässig vor und greift in die Aufnahmeöffnung 126 ein. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der interne Rotor 120 mit dem externen Rotor 130 mechanisch verriegelt durch den Sperrstift 201, wenn die Öffnung 132 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 126 ausgerichtet ist. Obwohl des Weiteren bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Öffnung 132 und die Aufnahmeöffnung 126 nicht vollständig koaxial sind, kann der Abschnitt 201a mit kleinem Durchmesser in diese vorstehen und mit der Aufnahmeöffnung 126 in Eingriff treten innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwinkels "a" aufgrund der Breite der Fase, die durch den Öffnungsteil der Aufnahmeöffnung 126 ausgebildet ist.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll ein unerwünschtes Geräusch während des Ankurbelns der Brennkraftmaschine nicht erzeugt werden. Des Weiteren kann der volumetrische Wirkungsgrad verbessert werden durch verzögertes Schließen eines Lufteinlaßventils. Des Weiteren berühren alle Flügel 160 die radialen Vorsprünge, um die Drehung des internen Rotors 120 relativ zu dem externen Rotor 130 zu begrenzen. Es ist jedoch für den Fachmann offensichtlich, daß ein einziger Flügel 160 zum Begrenzen der Drehung des internen Rotors 120 relativ zu dem externen Rotor 130 verwendet werden kann.

Fig. 11 bis 14 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 11 bis Fig. 14 gezeigt ist, weist ein variabler Ventilsteuerzeitenregler eine Nockenwelle 310, einen internen Rotor 320, einen externen Rotor 330, eine vordere Platte 340, eine hintere Platte 350, ein Steuerzeitenkettenrad 351, vier Flügel 360 und einen Sperrmechanismus 390 auf. Die Nockenwelle 310 ist drehbar gestützt durch einen Zylinderkopf 370 einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Der interne Rotor 320 ist an einem Ende der Nockenwelle 310 (an ihrem linken Ende in Fig. 11) fixiert. Die Nockenwelle 310 und der interne Rotor 320 bilden eine Drehwelle, um ein Lufteinlaßventil und ein Auslaßventil der Brennkraftmaschine anzutreiben. Der externe Rotor 330 ist drehbar gestützt sowohl durch die Nockenwelle 310 als auch den internen Rotor 320. Der externe Rotor 330 kann sich innerhalb eines vorgegebenen Winkels relativ zu der Nockenwelle 310 und dem internen Rotor 320 drehen. Das Steuerzeitenkettenrad 351 ist einstückig ausgebildet an dem äußeren Umfang der hinteren Platte 350. Der externe Rotor 330, die vordere Platte 340, die hintere Platte 350 und das Steuerzeitenkettenrad 351 bilden ein Drehübertragungselement. Der interne Rotor 320 stützt vier Flügel 360. Der Sperrmechanismus 390 ist in dem externen Rotor 320 vorgesehen. Das Steuerzeitenkettenrad 351 ist über eine (nicht gezeigte) Steuerkette mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Das Steuerzeitenkettenrad 351 wird durch die Kurbelwelle so angetrieben, daß das Drehübertragungselement im Uhrzeigersinn in den Fig. 12 bis 14 gedreht wird.

Die Nockenwelle 310 hat (nicht gezeigte) Nocken, um das Einlaß- und Auslaßventil anzuheben. Innerhalb der Nockenwelle 310 umfaßt diese erste Vorverstellfluidkanäle 312 und einen Verzögerungsfluidkanal 311. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, erstrecken sich sowohl die Vorverstellfluidkanäle 312 als auch der Verzögerungsfluidkanal 311 axial in der Nockenwelle 310. Die Vorverstellfluidkanäle 312 sind mit einem Verbindungsanschluß 381b des Steuerventils 380 verbunden über einen radialen Kanal 313, eine Ringnut 314 und einen Verbindungskanal 372. Der radiale Kanal 313 und die Ringnut 314 sind in der Nockenwelle 310 ausgebildet. Der Verbindungskanal 372 ist in dem Zylinderkopf 370 ausgebildet. Der Verzögerungskanal 311 ist durch eine Ringnut 315 und einen Verbindungskanal 371 mit einem Verbindungsanschluß 381a eines Steuerventils 380 verbunden. Die Ringnut 315 ist an der Nockenwelle 310 ausgebildet. Der Verbindungskanal 371 ist in dem Zylinderkopf 370 ausgebildet.

Das Steuerventil 380 umfaßt einen Elektromagneten 382, einen Tauchkolben 381 und eine Feder 383. In Fig. 11 treibt der Elektromagnet 382 den Tauchkolben 381 nach links gegen die Feder 383, wenn der Elektromagnet 382 erregt ist. Bei dem erregten Zustand verbindet das Steuerventil 380 den Einlaßanschluß 381c mit dem Verbindungsanschluß 381b und verbindet auch den Verbindungsanschluß 381a mit einem Ablaufanschluß 381d. Im Gegensatz hierzu verbindet bei dem normalen Zustand das Steuerventil 380 den Einlaßanschluß 381c mit dem Verbindungsanschluß 381a und den Verbindungsanschluß 381b mit dem Ablaufanschluß 381d. Der Elektromagnet 382 des Steuerventils wird durch einen (nicht gezeigten) elektronischen Regler erregt. Wegen der Schaltzyklusverhältnisregelung des elektronischen Reglers kann der Tauchkolben 381 linear geregelt werden, um bei verschiedenen Zwischenpositionen gehalten zu werden. Alle Anschlüsse 381a, 381b, 381c und 381d sind geschlossen, während der Tauchkolben 381 in der Zwischenposition gehalten wird.

Ein Speicher 386 ist mit dem Verbindungskanal 372 über einen Verbindungskanal 373 verbunden. In den Verbindungskanal 373 ist ein Auf-Zu-Ventil 385 zwischengesetzt. Die Energiezufuhr zu einem Elektromagneten 385a wird durch den elektronischen Regler geregelt, um einen vorgegebenen Druck in dem Speicher 386 während des Laufens der Brennkraftmaschine zu halten.

Der interne Rotor 320 ist zylindrisch und wird in das Ende der Nockenwelle 310 gedrückt. Der interne Rotor 320 ist durch eine Schraube 316 so an der Nockenwelle 310 fixiert, daß ein Boden des internen Rotors 320 sich in Kontakt mit dem Ende der Nockenwelle 310 befindet. Der interne Rotor 320 hat vier Schlitze 320a zum Stützen der vier Flügel 360. Die Flügel 360 können in den Schlitzen 320a in einer radialen Richtung des internen Rotors 320 gleiten. Des Weiteren hat der interne Rotor 320 eine Aufnahmeöffnung 324, die einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser eines Sperrstifts 391 aufnimmt. Der Sperrstift 391 befindet sich in Eingriff mit der Aufnahmeöffnung 324, wenn sich der externe Rotor 330 bei einer gewissen Position relativ zu der Nockenwelle 310 und dem internen Rotor 320 befindet. Ein Verbindungskanal 325 ist vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen dem Vorverstellfluidkanal 312 und der Aufnahmeöffnung 324 zuzuführen und abzugeben. Vier Druckkammern R0 sind zwischen dem internen Rotor 320 und dem externen Rotor 330 ausgebildet. Jeder der Flügel 360 teilt jede der Druckkammern R0 in Vorverstellkammern R1, R10 und Verzögerungskammern R2. Verbindungskanäle 323, 323a sind vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen den Vorverstellkammern R1 und dem Vorverstellfluidkanal 312 zuzuführen und abzugeben. Des Weiteren sind vier radiale Kanäle 326, eine Ringnut 321 und vier axiale Kanäle 322 in dem internen Rotor 320 vorgesehen, um das Betriebsfluid zwischen den Verzögerungskammern R2 und dem Verzögerungskanal 311 zuzuführen und abzugeben. Die Ringnut 321 mündet in ein Ende der Nockenwelle 310 für die Verbindung mit dem Verzögerungskanal 311. Die Aufnahmeöffnung 324 erstreckt sich in einer radialen Richtung am Umfang des internen Rotors 320. Die Flügel 360 werden durch (nicht gezeigte) Federn nach außen gedrückt, die zwischen den Flügeln 360 und Schlitzen 320a eingesetzt sind.

An einer Stirnseite des externen Rotors 330 sind eine vordere Platte 340 und an seiner anderen Stirnseite eine hintere Platte 350 angebracht. Die vordere Platte 340, der externe Rotor 330 und die hintere Platte 350 sind durch (nicht gezeigte) vier Schrauben miteinander befestigt, die sich in vier Durchgangsöffnungen 332 erstrecken. Des Weiteren sind vier radiale Vorsprünge 331 mit einem vorgegebenen Abstand zueinander nach innen gerichtet in dem externen Rotor 330 ausgebildet. Innenseiten der radialen Vorsprünge 331 berühren den internen Rotor 320, so daß sich der externe Rotor 330 um den internen Rotor 320 herum dreht. Der Sperrstift 391 und eine Feder 392 sind in einer Öffnung 333 aufgenommen, die in einem der radialen Vorsprünge 331 ausgebildet ist.

Jeder Flügel 360 hat eine abgerundete Kante, die den externen Rotor 330 in einer fluiddichten Weise berührt. Beide Seiten von jedem Flügel 360 berühren auch beide Platten 340 und 350 in einer fluiddichten Weise. Die Flügel 360 sind in der Lage, in den Schlitzen 320a in einer radialen Richtung des internen Rotors 320 zu gleiten. Jeder Flügel 360 teilt jede der Druckkammern R0 in die Vorverstellkammer R1, R10 und die Verzögerungskammer R2. Die Druckkammern R0 sind durch den externen Rotor 330, die radialen Vorsprünge 331, den internen Rotor 320, die vordere Platte 340 und die hintere Platte 350 ausgebildet. Wie in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, berührt einer der Flügel 360 (der obere linke) ein Paar Umfangsvorsprünge 331a bei der am meisten vorverstellten und bei der am meisten verzögerten Position, um die relative Drehung zwischen dem internen Rotor 320 und dem externen Rotor 330 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu begrenzen. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird, mit anderen Worten ausgedrückt, die am meisten vorverstellte Position erreicht, wenn der obere linke Flügel 360 eine Vorverstellseite des Umfangsvorsprungs 331a berührt aufgrund der expandierten Vorverstellkammer R1. Wie des Weiteren in Fig. 13 gezeigt ist, wird die am meisten verzögerte Position erreicht, wenn der obere linke Flügel 360 mit einer Verzögerungsseite den Umfangsvorsprung 331a berührt aufgrund der expandierten Verzögerungskammern R2.

Der Sperrstift 391 ist gleitfähig in die Öffnung 333 eingesetzt. Der Sperrstift 391 wird zu dem internen Rotor 320 hin gedrückt durch die Feder 392. Die Feder 392 ist in den Sperrstift 391 und einen Halter 393 eingesetzt. Der Halter 393 wird in der Öffnung 333 durch einen Sicherungsring 394 gehalten. Eine Ringausbuchtung ist an einer Stufe zwischen dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt mit großem Durchmesser ausgebildet. Die Ringausbuchtung bildet einen Ringraum 333a, wenn der Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Sperrstifts 391 in die Aufnahmeöffnung 324 vorsteht, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Der Ringraum 333a ist mit der benachbarten Verzögerungskammer R2 über einen Verbindungskanal 334 verbunden, der in dem radialen Vorsprung 331 ausgebildet ist.

Ein Hohlraum 341 ist an der vorderen Platte 340 ausgebildet, um eine Schraube 316 unterzubringen. In den Hohlraum 341 ist eine Torsionswickelfeder 362 eingesetzt. Ein Ende der Torsionswickelfeder ist in eine Bohrung 320b eingehakt, die in einer Basis des internen Rotors 320 gebohrt ist. Das andere Ende der Torsionsfeder 362 ist in eine Bohrung 342a eingehakt, die in einen Bodenabschnitt des Hohlraums 341 gebohrt ist. Die Torsionswickelfeder 362 spannt den internen Rotor 320, die Flügel 360 und die Nockenwelle 310 zu der am meisten vorverstellten Position (die Richtung des Uhrzeigersinns in den Fig. 12, 13 und 14) relativ zu dem externen Rotor 330, der vorderen Platte 340 und der hinteren Platte 350 vor. Die Torsionswickelfeder 362 kompensiert eine mittlere Drehmomentabweichung, die auf die Nockenwelle 310 während des Laufs der Brennkraftmaschine aufgebracht wird.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324, während sich die Flügel 360 bei der Mitte der Druckkammer R0 befinden. Die Ventilsteuerzeiten sind für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet, wenn die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324 ist.

Wenn, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324 ist, ist der Verbindungskanal 323a durch den radialen Vorsprung 331 geschlossen, so daß keine Fluidverbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal 312 und der oberen rechten Vorverstellkammer R10 hergestellt ist. Der Verbindungskanal 323a mündet in die Vorverstellkammer R10, wenn sich die Flügel 360 zu der am meisten vorverstellten Position drehen (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 14), so daß das Betriebsfluid zwischen dem Vorverstellfluidkanal 312 und der Vorverstellkammer R10 zugeführt und abgegeben wird.

Des Weiteren ist ein Dämpfungsmechanismus 400 in dem radialen Vorsprung 331 vorgesehen, der sich auf der Verzögerungsseite der oberen rechten Vorverstellkammer R10 befindet. Der Dämpfungsmechanismus 400 umfaßt einen Verschlußstift 401, der in einer gestuften Öffnung 335 vorgesehen ist. Die gestufte Öffnung 335 erstreckt sich in einer radialen Richtung des externen Rotors 330. Ein Ausschnitt 338 ist an der Oberseite des radialen Vorsprungs 331 ausgebildet. Der Ausschnitt 338 beginnt an einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser der gestuften Öffnung 335. Der Ausschnitt 338 ist mit dem Verbindungskanal 323a verbunden, wenn die Öffnung 333 koaxial ist mit der Aufnahmeöffnung 324 und wenn sich der interne Rotor 320 von dort zu der am meisten verzögerten Position (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 12) relativ zu dem externen Rotor 330 dreht. Des Weiteren ist ein Verbindungskanal 336 in dem radialen Vorsprung 331 vorgesehen. Der Verbindungskanal 336 stellt eine Verbindung her zwischen der Vorverstellkammer R10 und der Seite des Abschnitts mit kleinem Durchmesser der gestuften Öffnung 335. Deshalb kann der Ausschnitt 338 wahlweise mit der Vorverstellkammer R10 über den Abschnitt mit kleinem Durchmesser der gestuften Öffnung 335 und dem Verbindungskanal 336 verbunden werden.

Der Verschlußstift 401 ist in die gestufte Öffnung 335 eingesetzt. Der Verschlußstift 401 gleitet in der gestuften Öffnung in der axialen Richtung der gestuften Öffnung 335. Eine Feder 402 ist zwischen dem Verschlußstift 401 und einem Sicherungsring 403 vorgesehen, um den Verschlußstift 401 zu dem internen Rotor 320 hin zu drücken. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, kann der Verschlußstift 401 die Verbindung zwischen dem Ausschnitt 338 und der Vorverstellkammer R10 trennen, wenn der Verschlußstift 401 zu dem internen Rotor 320 hin vorsteht. Bei diesem abgesperrten Zustand ist ein Ringraum 335a zwischen dem gestuften Abschnitt der gestuften Öffnung 335 und dem Verschlußstift 401 ausgebildet. Der Ringraum 335a ist mit der benachbarten Verzögerungskammer R2 über einen Verbindungskanal 337 verbunden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324, während sich die Flügel 360 etwa in der Mitte der Druckkammer R0 befinden, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Bei dieser Position sind die Ventilsteuerzeiten für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet. Deshalb sind bei dieser Position die Ventilsteuerzeiten leicht vorgestellt für einen einfachen Motorstart.

Die Summe der Drücke in den Vorverstellkammern R1, R10 und eine Federkraft von der Torsionswickelfeder 362 befindet sich im Gleichgewicht mit der Summe der Drücke in den Verzögerungskammern R2 und einem Drehgegenmoment der Druckkammern R0, wenn vorgegebene Fluiddrücke zu den Vorverstellkammern R1, R10 und den Verzögerungskammern R2 nach dem Start der Brennkraftmaschine zugeführt werden. In Übereinstimmung mit verschiedenen Zuständen der Brennkraftmaschine wird das Steuerventil 380 geregelt, um das Gleichgewicht zu ändern. Das Betriebsfluid wird zu den Vorverstellkammern R1 und R10 zugeführt über den Vorverstellfluidkanal 312, die Verbindungskanäle 323 und 323a, und wird von den Verzögerungskammern R2 abgegeben über die Verbindungskanäle 326, 322 und den Verzögerungsfluidkanal 311, wenn das Schaltzyklusverhältnis erhöht wird, um das Steuerventil 380 zu erregen. Der interne Rotor 320 und die Flügel 360 drehen sich zu der am meisten vorverstellten Position (Richtung im Uhrzeigersinn in Fig. 12) relativ zu dem externen Rotor 330, der vorderen Platte 340 und der hinteren Platte 350, wenn das Betriebsfluid zu den Vorverstellkammern R1, R10 zugeführt wird und von den Verzögerungskammern R2 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 320 und der Flügel 360 ist zu der am meisten vorverstellten Position hin begrenzt durch den oberen linken Flügel 360 und den Umfangsvorsprung 331a, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Des Weiteren wird das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 über den Verzögerungsfluidkanal 311 und die Verbindungskanäle 322, 326 zugeführt und von den Vorverstellkammern R1, R10 über die Verbindungskanäle 323, 323a, 29 und den Vorverstellfluidkanal 312 abgegeben, wenn das Schaltzyklusverhältnis vermindert wird, um die Erregung des Steuerventils 380 zu vermindern. Der interne Rotor 320 und die Flügel 360 drehen sich zu der am meisten verzögerten Position (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 12) relativ zu dem externen Rotor 330, der vorderen Platte 340 und der hinteren Platte 350, wenn das Betriebsfluid zu den Verzögerungskammern R2 zugeführt wird und von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben wird. Die relative Drehung des internen Rotors 320 und der Flügel 360 zu der am meisten verzögerten Position hin ist auch begrenzt durch den oberen linken Flügel 360 und den Umfangsvorsprung 331a, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Ein vorgegebener Druck wird entweder auf die Aufnahmeöffnung 324 oder den Ringraum 333a der Öffnung 333 aufgebracht über den Verbindungskanal 325 oder den Verbindungskanal 334. Aufgrund des auf den Sperrstift 391 aufgebrachten Drucks wird der Sperrstift 391 zu der Feder 392 hin versetzt, so daß der Eingriff zwischen dem Sperrstift 391 und der Aufnahmeöffnung 324 gelöst wird. Des Weiteren können die Flügel 360 bei Sollpositionen gehalten werden in den Druckkammern R0 durch die Regelung des Schaltzyklusverhältnisses für das Steuerventil 380. Des Weiteren wird ein vorgegebener Druck entweder auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser der gestuften Öffnung 335 oder den Ringraum 335a der Öffnung 335 aufgebracht über den Verbindungskanal 323a, den Ausschnitt 338 oder den Verbindungskanal 337. Aufgrund der aufgebrachten Drücke auf den Verschlußstift 401 wird der Verschlußstift 401 zu der Feder 402 hin versetzt und in die gestufte Öffnung 335 eingesetzt, so daß der Ausschnitt 338 eine Verbindung herstellt mit dem Verbindungskanal 336.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324, während sich die Flügel 360 bei der Mitte der Druckkammer R0 befinden, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Bei dieser Position sind die Ventilsteuerzeiten für den besten Startvorgang der Brennkraftmaschine eingerichtet. Deshalb können die Ventilsteuerzeiten weiter verzögert werden zu der maximal verzögerten Position, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Somit wird für den Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine das Steuerventil 380 geregelt, um die Ventilsteuerzeiten weiter zu verzögern. Der volumetrische Wirkungsgrad kann durch die Trägheit des Lufteinlasses verbessert werden bei dem Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine, so daß eine höhere Leistung erhalten werden kann.

Wenn die Brennkraftmaschine ausläuft, wird die Ölpumpe nicht mehr durch die Brennkraftmaschine angetrieben, so daß die Druckkammer R0 das mit Druck beaufschlagte Betriebsfluid nicht mehr erhält. Dabei ist das Steuerventil 380 erregt (oder die Schaltzyklusverhältnisse sind für das Steuerventil 380 erhöht) für eine Periode. Nachdem die Periode vorüber ist, wird das Steuerventil 380 abgeschaltet. Wenn des Weiteren die Brennkraftmaschine ausläuft, wird der Elektromagnet 385a des Auf-Zu-Ventils 385 auch für die Periode erregt. Durch die Energiezufuhr zu den Ventilen 380 und 385 wird das Betriebsfluid von dem Speicher 386 zu der Vorverstellkammer R1 und R10 zugeführt über den ersten Vorverstellfluidkanal 312 und die Verbindungskanäle 323, 323a. Deshalb erhalten die Flügel 360 Drücke in den Vorverstellkammern R1 und R10 zu der am meisten vorgestellten Position. Dabei ist die relative Position zwischen dem internen Rotor 320 und dem externen Rotor 330 irgendwo zwischen den in Fig. 12 und 13 gezeigten Positionen, wobei das Betriebsfluid von dem Speicher 386 zu der gestuften Öffnung 335 über den Verbindungskanal 323a und den Ausschnitt 338 zugeführt wird. Aufgrund dem zu der gestuften Öffnung 335 zugeführten Betriebsfluid wird der Verschlußstift 401 nach außen versetzt, um den Ausschnitt 338 und den Verbindungskanal 336 zu verbinden. Infolgedessen dreht sich der interne Rotor 320 und die Nockenwelle 310 zu der am meisten vorverstellten Position gegen die Drehgegenkraft, so daß die Flügel 360 immer die am meisten vorverstellte Position erreichen, nachdem die Brennkraftmaschine ausläuft. Nebenbei wird das Betriebsfluid zu der Aufnahmeöffnung 324 zugeführt über den Verbindungskanal 325, wenn die Brennkraftmaschine ausläuft. Deshalb ist der Sperrstift 391 von der Aufnahmeöffnung 324 so entfernt, daß der interne Rotor 320 und die Nockenwelle 310 sich ohne eine Störung des Sperrstifts 391 drehen können.

Wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird die Ölpumpe P durch den Motor angetrieben und das Steuerventil 380 wird abgeschaltet. Das Betriebsfluid wird von den Vorverstellkammern R1, R10 abgegeben, um es über die Verbindungskanäle 323, 323a, den Vorverstellfluidkanal 312 und das Steuerventil 380 ablaufen zu lassen. Beim Ankurbeln der Brennkraftmaschine wird das Steuerzeitenkettenrad 351 durch die (nicht gezeigte) Steuerkette angetrieben. Aufgrund des Drehgegenmoments werden die Nockenwelle 310 und der interne Rotor 320 zu der am meisten verzögerten Position hin gedreht gegen die Torsionswickelfeder 362. Während des Ankurbelns kann die Ölpumpe P nicht genug Druck zuführen, um den Sperrstift 391 in die Öffnung 333 zu drücken gegen die Feder 392. Des Weiteren kann die Ölpumpe während des Ankurbelns nicht genug Druck zuführen, um den Verschlußstift 401 in die gestufte Öffnung zu drücken gegen die Feder 402, so daß der Verschlußstift 401 die Verbindung zwischen dem Ausschnitt 338 und dem Verbindungskanal 336 unterbricht. Demgemäß werden die Nockenwelle 310 und der interne Rotor 320 zu der am meisten verzögerten Position relativ zu dem externen Rotor 330 hin gedreht. Wenn die Öffnung 333 koaxial mit der Aufnahmeöffnung 324 wird, wird der Verbindungskanal 323a durch den radialen Vorsprung 333 geschlossen, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Da die Vorverstellkammer R10 abgedichtet ist, drehen sich die Nockenwelle 310 und der interne Rotor 320 langsam relativ zu dem externen Rotor 330. Somit steht der Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Sperrstifts 391 zuverlässig vor und greift in die Aufnahmeöffnung 324 ein. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der interne Rotor 320 mit dem externen Rotor 330 mechanisch verriegelt durch den Sperrstift 391, wenn die Öffnung 333 koaxial zu der Aufnahmeöffnung 324 wird.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll ein unerwünschtes Geräusch während dem Ankurbeln der Brennkraftmaschine nicht erzeugt werden. Des Weiteren kann der volumetrische Wirkungsgrad verbessert werden durch verzögertes Schließen eines Lufteinlaßventils.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Verschlußstift 401 durch das Betriebsfluid versetzt, das von dem Ausschnitt 338 und dem Verbindungskanal 323a zugeführt wird. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, den Verschlußstift 401 so abzuwandeln, daß er durch eine Zentrifugalkraft versetzt wird. Dafür sind das Gewicht des Verschlußstifts 401 und/oder der Federkraft der Feder 402 so gestaltet, daß der Verschlußstift 401 nach außen gegen die Feder 402 versetzt wird über einer Ansprechdrehzahl Vth des externen Rotors 330. Die Ansprechdrehzahl Vth muß größer sein als die Ankurbeldrehzahl Vc des externen Rotors 330 bei dem Ankurbelvorgang der Brennkraftmaschine. Des Weiteren muß die Ansprechdrehzahl Vth kleiner sein als die Leerlaufdrehzahl Vi des externen Rotors 330 bei einem Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine. Kurz gesagt, ist die Ansprechdrehzahl Vth in dem Bereich von Vc < Vth < Vi eingerichtet. Durch diese Abwandlung trennt das Absperrventil 401 auf ähnliche Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel die Verbindung zwischen dem Ausschnitt 338 und dem Verbindungskanal 336 während des Ankurbelvorgangs der Brennkraftmaschine. Da die Vorverstellkammer R10 abgedichtet ist, drehen sich die Nockenwelle 310 und der interne Rotor 320 langsam gegenüber dem externen Rotor 330.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die Flügel von den internen Rotoren getrennt. Des Weiteren werden die Sperrstifte in der radialen Richtung der internen Rotoren versetzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei einer anderen Art des variablen Ventilsteuerzeitenreglers eingesetzt werden. Bspw. können die Flügel in der Umfangsrichtung verdickt werden, um einstückig zu sein mit dem internen Rotor. Die Öffnung kann in der hinteren Platte ausgebildet sein und die Aufnahmeöffnung kann in der vorderen Platte ausgebildet sein oder umgekehrt, so daß der Sperrstift in der axialen Richtung des internen Rotors versetzt werden kann. Des Weiteren begrenzt bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen zumindest ein Flügel die am meisten vorverstellte und am meisten verzögernde Position durch Berühren mit dem benachbarten radialen Vorsprung. Diese Erfindung kann jedoch eingesetzt werden bei einer anderen Art des variablen Ventilsteuerzeitenreglers. Bspw. können Drücke in der vorverstellenden und verzögernden Kammer so geregelt werden, daß die Flügel die radialen Vorsprünge nicht berühren. Des Weiteren treibt bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen die Nockenwelle die Einlaßventile der Brennkraftmaschine an. Diese Erfindung kann jedoch auf die andere Nockenwelle eingesetzt werden, die die Auslaßventile der Brennkraftmaschine antreibt.

Erfindungsgemäß hält der Sperrmechanismus den Flügel in der Mitte der Druckkammer, bis die Brennkraftmaschine startet. Deshalb kann der Flügel nicht vibrieren, selbst bei einem instabilen Übertragungsdruck, der der Druckkammer zugeführt wird, so daß ein unerwünschtes Geräusch überhaupt nicht erzeugt werden dürfte.

Des Weiteren können die Ventilsteuerzeiten weiter verzögert werden, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet ist, da die Flügel in der Mitte der Druckkammer gehalten werden. Deshalb können die Ventilsteuerzeiten im Wesentlichen nicht nur für den einfachen Motorstart optimiert werden, sondern auch für den Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine. Somit kann der volumetrische Wirkungsgrad durch die Trägheit des Lufteinlasses bei dem Hochdrehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine verbessert werden.

Claims (8)

1. Variabler Ventilsteuerzeitenregler für Ventile einer Brennkraftmaschine, mit
einer Drehwelle (10, 20; 110, 120; 310, 320) zum Öffnen und Schließen der Ventile,
einem Drehübertragungselement (30, 40, 50; 130, 140, 150; 330, 340, 350), das auf der Drehwelle drehbar angeordnet ist,
einer Druckkammer (R0), die zwischen der Drehwelle und dem Drehübertragungselement ausgebildet ist,
einem Flügel (60; 160; 360), der entweder an der Drehwelle oder dem Drehübertragungselement angeordnet ist und die Druckkammer in eine Vorverstellkammer (R10) und eine Verzögerungskammer (R2) unterteilt,
wobei durch Vergrößerung der Vorverstellkammer die Ventilsteuerzeiten vorverstellt werden und wobei durch Vergrößerung der Verzögerungskammer die Ventilsteuerzeiten verzögert werden,
einem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a; 112, 122, 124a; 312, 323a), der zum Zuführen und Ableiten von Betriebsfluid in die bzw. aus der Vorverstellkammer dient,
einem Verzögerungsfluidkanal (12, 21, 22, 23; 113, 123, 125; 311, 321, 322, 326), der zum Zuführen und Ableiten von Betriebsfluid in die bzw. aus der Verzögerungskammer dient, und
einem Sperrmechanismus (100; 200; 300), der während des Anlassens der Brennkraftmaschine den Flügel in der Mitte der Druckkammer hält,
dadurch gekennzeichnet,
dass zu Beginn des Anlassvorgangs die Strömungsverbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a; 112, 122, 124a; 312, 323a) und der Vorverstellkammer (R10) oder die Strömungsverbindung zwischen dem Verzögerungsfluidkanal (12, 21, 22, 23; 113, 123, 125; 311, 321, 322, 326) und der Verzögerungskammer (R2) unterbrochen wird, so dass die betreffende Kammer (R10 oder R2) abgeschlossen ist und dadurch die relative Drehung zwischen der Drehwelle (10, 20; 110, 120; 310, 320) und dem Drehübertragungselement (30, 40, 50; 130, 140, 150; 330, 340, 350) verlangsamt ist.

2. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Druckquelle (P, 95; 197; P, 386),
einen Ablauf, aus dem Betriebsfluid der Druckquelle zugeführt wird,
ein Steuerventil (80, 90, 94; 190, 196; 380, 385) zum wahlweisen Verbinden der Druckquelle mit dem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a; 112, 122, 124a; 312, 323a) oder dem Verzögerungsfluidkanal (12, 21, 22, 23; 113, 123, 125; 311, 321, 322, 326) und zum Verbinden des jeweils anderen Fluidkanals mit dem Ablauf, und
einen elektronischen Regler, der das Steuerventil derart ansteuert, dass es die Druckquelle mit dem Vorverstellfluidkanal während einer Periode nach dem Auslaufen der Brennkraftmaschine verbindet.

3. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus (100; 200; 300) den Flügel (60; 160; 360) in der Mitte der Druckkammer (R0) hält, wenn die Drücke des Betriebsfluids in dem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a; 112, 122, 129a; 312, 323a) und dem Verzögerungsfluidkanal (12, 21, 22, 23; 113, 123, 125; 311, 321, 322, 326) vermindert werden.

4. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Federelement (62; 180; 362), das die Drehwelle (10, 20; 110, 120; 310, 320) im Sinne des Vorverstellens der Ventilssteuerzeiten belastet.

5. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a) und der Vorverstellkammer (R10) wahlweise unterbrochen wird durch die relative Drehung zwischen der Drehwelle (10, 20) und dem Drehübertragungselement (30, 40, 50), und dass ein zweiter Vorverstellfluidkanal (13, 27, 28, 29) vorgesehen ist, der stets mit der Vorverstellkammer verbunden ist, wobei ein Ventil (90) den zweiten Vorverstellfluidkanal geschlossen hält, während die Brennkraftmaschine im Stillstand ist.

6. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal (11, 25, 26a; 112, 122, 124a; 312, 323a) und der Vorverstellkammer (R10) unterbrochen wird, wenn der Sperrmechanismus (100; 200; 300) in der Lage ist, den Flügel (60; 160; 360) in der Mitte der Druckkammer (R0) zu halten.

7. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet dass zu Beginn des Anlassvorgangs die Verbindung zwischen dem Vorverstellfluidkanal (312, 323a) und der Vorverstellkammer (R10) oder die Verbindung zwischen dem Verzögerungsfluidkanal (311, 321, 322, 326) und der Verzögerungskammer (R2) unterbrochen wird mittels eines Absperrventils (400), das schließt, wenn die Drücke des Betriebsfluids in dem Vorverstellfluidkanal und dem Verzögerungsfluidkanal vermindert werden.

8. Variabler Ventilsteuerzeitenregler nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle (P, 95; 197; P, 386) einen Speicher (95; 197; 386) aufweist zum Halten eines Drucks, während die Brennkraftmaschine läuft.