DE19914767A1 - Ventilzeitsteuerungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Ventilzeiteinstellungssteuerungseinrichtung umfaßt folgende Elemente: DOLLAR A Eine Drehwelle, die drehbar innerhalb eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, ein Rotationsübertragungsbauteil, welches um die periphere Fläche der Drehwelle herum montiert ist, um relativ zu dieser innerhalb einer vorbestimmten Toleranz für ein Übertragen einer Rotationskraft von einer Kurbelwelle zu drehen, eine Radschaufel oder Propeller, der entweder an der Drehwelle oder dem Rotationsübertragungsbauteil vorgesehen ist, eine Druckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt und in eine vorauseilende Kammer sowie eine nacheilende Kammer durch die Radschaufel unterteilt ist, ein erster Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und aus der voraneilenden Kammer, ein zweiter Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und aus der nacheilenden Kammer, ein Verriegelungsmechanismus für ein Halten der Radschaufel in der Mittenposition der Druckkammer, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird und einen Steuermechanismus, der das Rotationsübertragungsbauteil daran hindert, sich in die Drehwelle zu drehen, wenn die Radschaufel sich in der Mittenposition befindet und ein Druck entweder der vorauseilenden Kammer oder der nacheilenden Kammer kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitsteuerungseinrichtung und insbesondere die Ventilzeitsteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Winkelphasendifferenz zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors.

Eine herkömmliche Ventilzeitsteuerungeinrichtung umfaßt die folgenden Bauteile:

Eine Drehwelle für ein Öffnen und Schließen eines Ventils, ein Rotationsübertragungsbauteil, welches drehbar auf der Drehwelle montiert ist, eine Radschaufel oder ein Propeller, der an der Drehwelle vorgesehen ist, eine Druckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt ist und in eine vorauseilende Kammer sowie eine nacheilende Kammer durch den Propeller unterteilt ist, einen ersten Fluidkanal, der mit der vorauseilenden Kammer für ein Zuführen und Abführen eines Fluids verbunden ist, einen zweiten Fluidkanal, der mit der nacheilenden Kammer für ein Zuführen und Abführen des Fluids verbunden ist, sowie ein Verriegelungs- bzw. Feststellbauteil für ein Aufrechterhalten einer Relativposition zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil.

Solch eine herkömmliche variable Zeiteinstellungseinrichtung ist beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift-Nr. H01-92504 sowie in der Japanischen Offenlegungsschrift-Nr. H09-250310 offenbart.

In der herkömmlichen Ventilzeitsteuerungseinrichtung wird die Ventileinstellung bzw. Ventilzeiteinstellung infolge des Relativversatzes zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil voreilend eingestellt, wenn das Fluid zu der voreilenden Kammer gefördert und von der nacheilenden Kammer abgeleitet wird. Im Gegensatz hierzu wird die Ventilzeiteinstellung infolge des Gegenversatzes zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil nacheilend eingestellt, wenn das Fluid aus der voreilenden Kammer abgeleitet und zu der nacheilenden Kammer gefördert wird.

Desweiteren überträgt der Propeller in der herkömmlichen Ventilzeitsteuerungseinrichtung, welche in den Veröffentlichungen offenbart ist, die Rotation von dem Rotationsübertragungsbauteil auf die Drehwelle. Aus diesem Grunde nimmt die Drehwelle immer eine Kraft auf, um die nacheilende Kammer zu expandieren, während der Verbrennungsmotor läuft. Falls der Verbrennungsmotor abgewürgt wird, dreht die Drehwelle, um die nacheilende Kammer infolge eines Mangels ausreichender Fluidzufuhr zu expandieren, um den Propeller in der gegenwärtigen Position zu halten. Folglich erreicht die Drehwelle die am meisten verzögerte bzw. nacheilende Position, in welcher die nacheilende Kammer die größte ist. In dem Fall, wonach der Verbrennungsmotor erneut gestartet wird und zwar in der am meisten verzögerten bzw. nacheilenden Position der Drehwelle, beginnt der Propeller infolge eines instabilen Übergangsdrucks zu vibrieren, um hierdurch ein unerwünschtes Geräusch zu verursachen. Herkömmlicherweise hält das Verriegelungsbauteil die vorbestimmte Relativposition zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil aufrecht, so daß solch eine Vibration des Propellers effektiv an dessen Entstehen gehindert wird.

Im übrigen neigt die Einsaugluft dazu, infolge der Massenträgheit in einen Zylinder zu strömen, selbst nachdem der Kolben damit beginnt, sich in Richtung zu seinem oberen Totpunkt zu bewegen, während der Verbrennungsmotor mit hoher Geschwindigkeit läuft. Aus diesem Grund kann die Volumeneffizienz durch verzögerndes Schließen eines Lufteinlaßventils verbessert werden, so daß die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors verbessert werden kann.

Jedoch muß bei der herkömmlichen Ventilzeitsteuerungseinrichtung die am meisten verzögerte Zeiteinstellung so eingestellt werden, daß der Lufteinlaß ausreichend ist, um den Verbrennungsmotor zu starten. Dies bedeutet, daß die Schließzeit des Lufteinlaßventils nicht für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors optimiert ist. Folglich kann die Volumeneffizienz nicht durch die Massenträgheit der Einlaßluft verbessert werden. Falls die Schließzeit des Lufteinlaßventils unangemessen für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors optimiert wird, strömt die Einlaßluft, die einmal in den Zylinder eingesaugt worden ist, nach dem Start des Verbrennungsmotors rückwärts, da die Einsaugluft nicht genug Massenträgheit besitzt und das Lufteinlaßventil fortlaufend geöffnet ist, selbst nachdem der Kolben den unteren Totpunkt passiert hat und damit beginnt, sich in Richtung zu dem oberen Totpunkt zu bewegen. Aus diesem Grunde wird es schwer, den Verbrennungsmotor zu starten infolge des unzureichenden Kompressionsverhältnisses und der unvollkommenen Verbrennung. Darüber hinaus kann in der herkömmlichen Ventilzeitsteuerungseinrichtung infolge eines niedrigen Atmosphärendrucks in der Höhe der gleiche Nachteil erwartet werden, falls das Lufteinlaßventil auf die geschlossene Position um den unteren Totpunkt des Kolbens herum eingestellt ist.

Falls darüber hinaus bei der herkömmlichen Ventilzeitsteuerungseinrichtung die Auslaßventileinstellung bzw. die Auslaßventilzeiteinstellung auf ähnliche Weise verzögernd bzw. nacheilend eingestellt ist, wird die Menge an Auslaßgasrezirkulation durch eine erweiterte Überlappungszeit des Lufteinlaßventils und des Auslaßventils erhöht, so daß der Verbrennungsmotor ebenfalls schwer zu starten ist.

Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend spezifizierten Probleme zu lösen. Erfindungsgemäß wird folglich eine Ventilzeiteinstellungssteuerungseinrichtung vorgeschlagen, die folgende Bauteile hat:

Eine Drehwelle, die drehbar innerhalb eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors montiert ist,
ein Rotationsübertragungsbauteil, das um die periphere Fläche der Drehwelle montiert ist, um relativ zu dieser mit einer vorbestimmten Toleranz für ein Übertragen einer Rotationskraft von einer Kurbelwelle zu drehen,
ein Schaufelrad bzw. Propeller, welches an einem der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil vorgesehen ist,
eine Druckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt ist und in eine vorauseilende Kammer sowie eine nacheilende Kammer durch den Propeller unterteilt ist,
ein erster Fluidkanal für das Zuführen und Abführen eines Fluids zu und von der vorauseilenden Kammer,
ein zweiter Fluidkanal für das Zuführen und Abführen eines Fluids zu und von der nacheilenden Kammer,
einen Verriegelungsmechanismus für das Halten des Propellers in der mittleren Position der Druckkammer, wenn der Verbrennungsmotor startet und
ein Steuermechanismus, der das Drehen des Rotationsübertragungsbauteils um die Drehwelle begrenzt, wenn der Propeller in der mittleren Position ist und ein Druck in einer der vorauseilenden und nacheilenden Kammern kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.

Die vorstehend genannten sowie zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen besser ersichtlich.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer Ventilzeitsteuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 und

Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 2, welche jedoch die am meisten verzögerte Position darstellt.

Eine Ventilzeitsteuerungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Eine Ventilzeitsteuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie diese in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist derart aufgebaut, daß sie folgende Elemente aufweist: eine Ventilöffnungs- und Schließwelle, die eine Nockenwelle 10 hat, welche drehbar durch einen Zylinderkopf 70 eines Verbrennungsmotors gehalten wird, wobei ein innerer Rotor 20 integral an dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehen ist,
ein Rotationsübertragungsbauteil, welches um den inneren Rotor 20 montiert ist, um relativ zu diesem mit einer vorbestimmten Toleranz zu drehen und welches einen externen Rotor 30, eine Frontplatte 40, eine hintere Platte 50 und ein Einstellantriebs- bzw. Kettenrad 51 aufweist, welches integral um die hintere Platte 50 herum ausgeformt ist,
vier Radschaufeln bzw. Propeller 60, die mit dem internen Rotor 20 zusammengebaut sind und
einen Verriegelungsmechanismus 80, der mit dem externen Rotor 30 zusammengebaut ist. Vorliegend ist das Einstellkettenrad 51 gemäß dem Stand der Technik aufgebaut, um die Rotationskraft in die Uhrzeigerrichtung gemäß Fig. 2 von einer Kurbelwelle 54 durch eine Einstellkette 55 zu übertragen.

Die Nockenwelle 10 ist mit der aus dem Stand der Technik bekannten Nocke (nicht gezeigt) für ein Öffnen und Schließen eines Einlaßventils (nicht gezeigt) ausgerüstet, und ist mit einem darin ausgebildeten Nachlauf- oder Verzögerungskanal 11 sowie einem Vorlauf- bzw. vorauseilenden Kanal 12 versehen, welche sich in der Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Vorlaufkanal 12, der um einen Bolzen 16 herum angeordnet ist, ist an einen Verbindungsanschluß 101b eines Steuerventils 100 über einen Radialkanal 13, einen Ringkanal 14 sowie einen Anschlußkanal 72 angeschlossen. Auf der anderen Seite ist der Nachlaufkanal 11 an einen Verbindungsanschluß 101a des Steuerventils 100 über einen Ringkanal 15 sowie einen Anschlußkanal 71 angeschlossen.

Das Steuerventil 100 umfaßt ein Solenoid 102, eine Spule 101 sowie eine Feder 103. Gemäß Fig. 1 treibt das Solenoid 102 die Spule 101 nach links entgegen der Feder 103 an, wenn das Solenoid 102 erregt wird. In erregtem Zustand verbindet das Steuerventil 100 einen Einlaßanschluß 101c mit dem Verbindungsanschluß 101b und verbindet auch den Verbindungsanschluß 101a mit einem Auslaßanschluß bzw. Drainageanschluß 101d. Im Gegensatz hierzu, verbindet das Steuerventil 100 im normalen Zustand (Konstruktionslage) den Einlaßanschluß 101c mit dem Verbindungsanschluß 101a und verbindet auch den Verbindungsanschluß 101b mit dem Drainageanschluß 101d, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Solenoid 102 des Steuerventils 100 wird durch einen elektronischen Regler (nicht gezeigt) erregt. Als ein Ergebnis hiervon, wird das Arbeitsöl zu dem Nachlaufkanal 11 gefördert, wenn das Solenoid 102 entregt wird und zu dem Vorlaufkanal 12 gefördert, wenn dasselbe erregt wird. Aufgrund der Tastverhältnissteuerung des elektronischen Reglers kann die Spule 101 linear gesteuert werden, um hierdurch in verschiedenen mittleren Positionen gehalten zu werden. Sämtliche Anschlüsse 101a, 101b, 101c und 101d sind geschlossen, während die Spule 101 in der Zwischenposition gehalten ist.

Der innere Rotor 20 ist integral an der Nockenwelle 10 mittels des Bolzens 16 fixiert und ist mit vier Radschaufelnuten 20a für das Vorsehen der vier Radschaufeln 60 individuell in die radialen Richtungen versehen. Desweiteren sind folgende technische Maßnahmen vorgesehen: Eine Einsatzbohrung 24 für das Einsetzen eines kleindurchmessrigen Abschnitts eines Verriegelungsstifts 81 um ein vorbestimmtes Ausmaß bzw. Einsatztiefe und zwar in dem Zustand gemäß Fig. 2, wonach die Nockenwelle 10, der innere Rotor 20 sowie der externe Rotor 30 sich in Synchronphase relativ zueinander befinden (die Schaufel 70 ist in der mittleren Position einer Kammer R0),
ein Kanal 25 für das Zuführen und Abführen des Arbeitsöls zu und von der Einsatzbohrung 24 über den Vorlaufkanal 12, vier Kanäle 23 für das Zuführen und Abführen des Arbeitsöls zu und von der vorauseilenden Kammer R1, welche durch die einzelnen Radschaufeln 60 definiert ist, und zwar über den Vorlaufkanal 12,
eine Kreisnut 21, welche mit dem Nachlaufkanal 11 verbunden ist,
vier Anschlußkanäle 22, welche in der Axialrichtung des Bolzens 16 ausgeformt sind und von denen jede mit der Kreisnut 21 verbunden ist und
vier Kanäle 26 für ein Zuführen und Abführen des Arbeitsöls zu und von den nacheilenden Kammern R2, welche durch die einzelnen Schaufeln 60 definiert sind und zwar über den Nachlaufkanal 11, die Kreisnut 21 und den Verbindungskanal 22. Die Einsatzbohrung 24 ist an der peripheren Fläche des internen Rotors 22 angeordnet und erstreckt sich in die radiale Richtung des internen Rotors 20. Zusätzlich sind drei Verbindungsnuten 27a bis 27c an der peripheren Fläche des internen Rotors 20 vorgesehen. Die Verbindungsnuten 27a bis 27c bilden einen Bestandteil eines Ratschenmechanismus 90. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, sind die Verbindungsnuten 27a bis 27c fortlaufend in der Kreisrichtung auf der peripheren Fläche des internen Rotors 20 angeordnet. Wenn der Verriegelungsmechanismus 80 den internen Rotor 20 an einem Drehen relativ zu dem externen Rotor 30 hindert, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, dann kann in die Verbindungsnut 27c ein oberer Abschnitt eines Ratschenstifts 91 eingesetzt werden. Vorliegend wird jede Radschaufel 60 radial nach außen durch eine Schaufelfeder (nicht gezeigt) vorgespannt, welche in den Bodenabschnitt der Schaufelnut 20a eingesetzt ist.

Der externe Rotor 30 ist derart mit dem äußeren Umfang des internen Rotors 20 zusammengebaut, das er relativ zu diesem mit einer vorbestimmten Toleranz dreht. An den zwei Seiten des externen Rotors 30 ist die vordere Platte 40 und die hintere Platte 50 mittels vier Bolzen (nicht gezeigt) befestigt, von denen jede durch einen Durchgangskanal 32 des externen Rotors 30 läuft. Desweiteren sind vier radiale Vorsprünge 31 einwärts in den externen Rotor 30 ausgeformt. Die Spitzen bzw. inneren Endflächen der radialen Vorsprünge 31 sind mit dem internen Rotor 20 in Berührung, so daß der externe Rotor 30 um den internen Rotor 20 dreht. Der Verriegelungsstift 81 sowie eine Feder 82 sind in einer gestuften Bohrung 33 aufgenommen, welche in einem der radialen Vorsprünge 31 ausgeformt ist. Die gestufte Bohrung 33 erstreckt sich in radialer Richtung des externen Rotors 30. Zusätzlich ist eine weitere gestufte Bohrung 36 vorgesehen, die in einem anderen der radialen Vorsprünge 31 ausgeformt ist. Diese gestufte Bohrung 36 ist symmetrisch über der Achse des internen Rotors 20 plaziert. Die gestufte Bohrung 36 nimmt den Ratschenstift 91 sowie eine Feder 92 auf. Die gestufte Bohrung 36 erstreckt sich ebenfalls in radialer Richtung des externen Rotors 30.

Jede Radschaufel 60 hat eine abgerundete Kante, welche mit dem externen Rotor 30 in fluiddichter Weise in Berührung ist. Jede Radschaufel 60 ist ferner mit den beiden Platten 40 und 50 in fluiddichter Weise in Berührung. Die Schaufeln 60 können in den Schaufelnuten 20a in radialer Richtung des internen Rotors 20 gleiten. Jede Schaufel 60 unterteilt jede der Druckkammern R0 in die vorauseilende Kammer R1 und die nacheilende Kammer R2. Die Druckkammern R0 werden durch den externen Rotor 30, die radialen Vorsprünge 31, den internen Rotor 20, die vordere Platte 40 sowie die hintere Platte 50 ausgeformt. Um, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt wird, die Relativrotation zwischen dem internen Rotor 20 und dem externen Rotor 30 innerhalb einer vorbestimmten Toleranz zu begrenzen, berührt eine der Schaufeln 60 (eine Schaufel 60a, welche in der oberen linken Hälfte in Fig. 2 beschrieben ist) die angrenzenden radialen Vorsprünge 31a an den am meisten vorauseilenden und nacheilenden Positionen.

In anderen Worten ausgedrückt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die am meisten nacheilende Position erreicht, wenn die obere linke Schaufel 60a sich mit der nacheilenden Seite des radialen Vorsprungs 31a infolge der sich ausdehnenden nacheilenden Kammern R2 berührt.

Der Verriegelungsstift 81 umfaßt den kleindurchmessrigen Abschnitt sowie einen großdurchmessrigen Abschnitt. Der Verriegelungsstift 81 ist gleitfähig in die gestufte Bohrung 33 eingesetzt. Der Verriegelungsstift 81 wird in Richtung zu dem internen Rotor 20 durch die Feder 82 gedrückt. Die Feder 82 ist zwischen dem Verriegelungsstift 81 und einem Haltestück 83 eingesetzt. Das Haltestück 82 wird in der gestuften Bohrung 33 durch einen Schnappring 84 gehalten. Eine Ringkerbe ist an eine Stufe zwischen dem kleindurchmessrigen Abschnitt und dem großdurchmessrigen Abschnitt ausgeformt. Die Ringkerbe bildet einen Ringraum 37, wenn der kleindurchmessrige Abschnitt in die Einsatzbohrung 24 vorsteht, wie dies in der Fig. 2 gezeigt wird. Der Ringraum 37 ist mit der angrenzenden nacheilenden Kammer R2 durch einen Verbindungskanal 34 verbunden, der in dem radialen Vorsprung 31 ausgeformt ist.

Der Ratschenstift 91 hat ein kleindurchmessrigen Abschnitt sowie einen großdurchmessrigen Abschnitt. Der Ratschenstift 91 ist gleitfähig in die gestufte Bohrung 36 eingesetzt. Der Ratschenstift 91 wird in Richtung zu dem internen Rotor 20 durch eine Feder 92 gedrückt. Die Feder 92 ist zwischen dem Ratschenstift 91 und einem Haltestück 93 eingesetzt. Ein Verbindungsabschnitt 91a ist an einem oberen Abschnitt des kleindurchmessrigen Abschnitts des Ratschenstifts 91 ausgeformt. Der Verbindungsabschnitt 91a kann mit den Kontaktnuten 27a bis 27c in Eingriff kommen. Der Verbindungsabschnitt 91a bildet eine geneigte Fläche, so daß die Länge der nacheilenden Seite des kleindurchmessrigen Abschnitts des Ratschenstifts 91 kürzer ist, als die Länge von dessen voreilender Seite. Andererseits weist jede der Kontaktnuten 27a bis 27c eine geneigte Fläche sowie eine Vertikalfläche auf. Jede der geneigten Flächen der Kontaktnuten 27a bis 27c ist entlang der geneigten Fläche des Verbindungsabschnitts 91a des Ratschenstifts 91 ausgeformt. Jede der vertikalen Flächen der Kontaktnuten 27a bis 27c ist entlang einer Seitenwand ausgeformt, welche auf der vorauseilenden Seite des kleindurchmessrigen Abschnitts des Ratschenstifts 91 ausgeformt ist, um die Seitenwand der vorauseilenden Seite von diesen zu berühren. Wenn folglich der kleindurchmessrige Abschnitt des Ratschenstifts 91 in eine der Kontaktnuten 27a bis 27c vorsteht, dann ist die Seitenwand der vorauseilenden Seite des kleindurchmessrigen Abschnitts des Ratschenstifts 91 mit der vertikalen Fläche der einen der Kontaktnuten 27a bis 27c in Berührung, um den internen Rotor 20 an einem Drehen relativ zu dem externen Rotor 30 in die Nachlaufrichtung zu hindern (Gegenuhrzeigerrichtung gemäß der Fig. 2 und 3). Andererseits kann in dem vorstehend genannten Zustand der interne Rotor 20 relativ zu dem externen Rotor 30 in der voreilenden Richtung rotieren (in Uhrzeigerrichtung gemäß Fig. 2 und 3), da jede geneigte Fläche der Kontaktnuten 27a bis 27c an der geneigten Fläche des Verbindungsabschnitts 91a des Ratschenstifts 91 in der vorauseilenden Richtung gleiten kann, in welcher die vertikale Fläche der Kontaktnuten 27a bis 27c von der Seitenwand der vorauseilenden Seite des kleindurchmessrigen Abschnitts des Ratschenstifts 91 beabstandet wird. Im übrigen kann der Ratschenstift 91 in der gestuften Bohrung 36 gleiten, jedoch kann er nicht um seine eigen Achse drehen. Um den Ratschenstift 91 an einer Drehung zu hindern, beschreibt entweder der kleindurchmessrige Abschnitt oder der großdurchmessrige Abschnitt des Ratschenstifts 91 keinen exakten Kreis in seinem Querschnitt oder ein Vorsprung sowie ein Schlitz, welcher den Vorsprung aufnimmt, ist zusätzlich zwischen dem Ratschenstift 91 und der gestuften Bohrung 36 vorgesehen. Der Vorsprung ist entweder an dem äußeren Umfang des Ratschenstifts 91 oder dem inneren Umfang der gestuften Bohrung 36 vorgesehen und erstreckt sich in deren Achsrichtung. Der Schlitz ist entweder an dem inneren Umfang der gestuften Bohrung 36 oder dem äußeren Umfang des Ratschenstifts 91 ausgeformt, um den Vorsprung aufzunehmen. Zusätzlich ist eine Ringkerbe an einer Stufe zwischen dem kleindurchmessrigen Abschnitt und dem großdurchmessrigen Abschnitt ausgeformt. Die Ringkerbe bildet einen Ringraum 38, wenn der kleindurchmessrige Abschnitt in eine der Verbindungsnuten 27a, 27b oder 27c vorragt, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Ringraum 38 ist mit der angrenzenden nacheilenden Kammer R2 durch einen Verbindungskanal 35 verbunden, der in dem radialen Vorsprung 31 ausgeformt ist.

Wenn in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel jede der Radschaufeln 60 sich in der mittleren Position der Druckkammer R0 befindet, dann korrespondiert das äußere Ende der Einsatzbohrung 24 mit dem inneren ende der gestuften Bohrung 33, so daß der Verriegelungsstift 81 in die Einsatzbohrung 24 vorragt. In diesem Zustand wird die Ventilzeiteinstellung des Einlaßventils so gesteuert, um in der Lage zu sein, den Verbrennungsmotor zu starten. Darüber hinaus ragt in dem vorstehend genannten Zustand der kleindurchmessrige Abschnitt des Ratschenstifts 91 in die Kontaktnut 27c vor, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Summe der Drücke in den vorauseilenden Kammern R1 mit der Summe der Drücke in den nacheilenden Kammern R2 und einem Rotationsgegendrehmoment der Druckkammern R0 im Gleichgewicht, wenn vorbestimmte Fluiddrücke in die vorauseilende Kammer R1 und die nacheilende Kammer R2 nach dem Start des Verbrennungsmotors geleitet werden. Wenn der externe Rotor 30 gedreht wird, dann wird die Rotationsgegenkraft immer an die Schaufeln 60 in Richtung der am meisten verzögerten bzw. nacheilenden Position angelegt, da die Druckkammern R0 und die Schaufeln 60 sich in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem externen Rotor 30 und dem internen Rotor 20 befinden. In Übereinstimmung mit verschiedenen Bedingungen bzw. Zuständen des Verbrennungsmotors wird das Steuerventil 100 derart gesteuert, um das Gleichgewicht zu ändern. Das Betriebsfluid (Arbeitsöl) wird zu den voraneilenden Kammern R1 durch den Vorlaufkanal 12 und die Kanäle 23 geleitet und wird von den nacheilenden Kammern R2 durch die Kanäle 26, die Verbindungskanäle 22, die Kreisnut 21 sowie der Nachlaufkanal 11 abgeleitet, wenn das Tastverhältnis erhöht wird, um das Steuerventil 100 zu erregen. Der interne Rotor 20 sowie die Schaufeln 60 drehen in Richtung zu der am meisten voreilenden Position (in Uhrzeigerrichtung gemäß Fig. 3) relativ zu dem externen Rotor 30, der Frontplatte 40 und der hinteren Platte 50, wenn das Betriebsfluid zu den voreilenden Kammern R1 geleitet und von den nacheilenden Kammern R2 abgeleitet wird.

Die Relativdrehung des internen Rotors 20 und der Schaufeln 60 wird durch die obere linke Schaufel 60a sowie den radialen Vorsprung 31a begrenzt. Darüber hinaus wird das Betriebsfluid zu den nacheilenden Kammern R2 durch die Kanäle 26, die Verbindungskanäle 22, die Kreisnut 21 sowie den Nachlauffluidkanal 11 geleitet, und von den voreilenden Kammern R1 durch den Vorlaufkanal 12 und die Kanäle 23 abgeleitet, wenn das Tastverhältnis verringert wird, um das Steuerventil 100 weniger zu erregen. Der interne Rotor 20 sowie die Schaufeln 60 drehen in Richtung zu der am meisten nacheilenden Position (in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Fig. 3) relativ zu dem externen Rotor 30, der vorderen Platte 40 sowie der hinteren Platte 50, wenn das Betriebsfluid zu den nacheilenden Kammern R2 geleitet und von den vorauseilenden Kammern R1 abgeleitet wird. Die Relativdrehung des internen Rotors 20 und der Schaufeln 60 wird ebenfalls durch die obere linke Radschaufel 60a und den radialen Vorsprung 31a begrenzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Ein vorbestimmter Druck wird entweder an die Einsatzbohrung 24 oder den Ringraum 37 der gestuften Bohrung 33 durch die Kanäle 25 oder den Kanal 34 angelegt. Infolge der angelegten Drücke an den Verriegelungsstift 81, bewegt sich der Verriegelungsstift 81 in Richtung zu der Feder 82, so daß der Verriegelungsstift 81 von der Einsatzbohrung 24 außer Eingriff kommt. Zusätzlich wird das Betriebsfluid ebenfalls zu dem Ringraum 38 der gestuften Bohrung 36 von der angrenzenden nachlaufenden Kammer R2 über den Verbindungskanal 35 mit Ausnahme an der am meisten voreilenden Position geleitet. Infolge der angelegten Drücke an den Ratschenstift 91 bewegt sich der Ratschenstift 91 in Richtung zu der Feder 92, so daß der Ratschenstift 91 von den Verbindungsnuten 27a bis 27c außer Eingriff kommt.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die gestufte Bohrung 33 koaxial zu der Einsatzbohrung 24 angeordnet, während die Radschaufeln 60 sich in der Mitte der Druckkammer R0 befinden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Position wird die Ventilzeit bzw. Ventileinstellung auf die beste Position für ein Starten des Verbrennungsmotors gesetzt. Aus diesem Grund kann die Ventilzeiteinstellung weiter verzögert werden auf die maximal verzögerte bzw. nacheilende Position, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Folglich wird für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors das Steuerventil 100 gesteuert, um die Ventilzeit weiter zu verzögern bzw. nacheilen zu lassen. Die Volumeneffizienz kann durch die Trägheit der Einlaßluft unter dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors verbessert werden, so daß eine höhere Abgabeleistung erhalten werden kann.

Wenn der Verbrennungsmotor abgewürgt wird, wird auch die Ölpumpe P nicht weiter vom Verbrennungsmotor betrieben, so daß die Druckkammer R0 nicht weiter das Betriebsfluid empfängt. Zu diesem Zeitpunkt wird weder der Druck in der vorauseilenden Kammer R1 noch der Druck in den nacheilenden Kammern R2 an die Radschaufeln 60 angelegt, sondern es wird lediglich die Rotationsgegenkraft an die Schaufeln 60 in Richtung zu der am meisten nacheilenden Position angelegt, bis die Kurbelwelle 54 des Verbrennungsmotors vollständig gestoppt ist. Die Relativposition zwischen dem internen Rotor 20 und dem externen Rotor 30 wird entsprechend der Relativposition zwischen diesen beiden unmittelbar vor dem Abwürgen des Verbrennungsmotors bestimmt.

Falls die gestufte Bohrung 33 zu diesem Zeitpunkt koaxial zu der Einsatzbohrung 24 ist, dann ragt der kleindurchmessrige Abschnitt des Verriegelungsstifts 81 in die Einsatzbohrung 24 vor, um den internen Rotor 20 mit den Radschaufeln 60 und der Nockenwelle 10 daran zu hindern, relativ zu dem externen Rotor 30 zu drehen.

Falls die gestufte Bohrung 33 auf der vorauseilenden Seite von der vorstehend beschriebenen koaxialen Position zwischen der gestuften Bohrung 33 und der Einsatzbohrung 24 positioniert ist, wird der interne Rotor 20 mit den Radschaufeln 60 und der Nockenwelle 10 in Richtung zu der am meisten nacheilenden Position durch die vorstehend genannte Gegenkraft gedreht. Bei der Rotation des internen Rotors 20 wird der Verbindungsabschnitt 91a des Ratschenstifts 91 in die Verbindungsnut 27c durch die Feder 92 vorbewegt, um den internen Rotor 20 daran zu hindern, sich relativ zu dem externen Rotor 30 zu drehen. Aus diesem Grund kann der kleindurchmessrige Abschnitt des Verriegelungsstifts 81 in die Einsatzbohrung 24 vorragen.

Falls die gestufte Bohrung 33 auf der nacheilenden Seite von der vorstehend genannten koaxialen Position zwischen der gestuften Bohrung 33 und der Einsatzbohrung 24 positioniert wird, beispielsweise an der am meisten nacheilenden Position gemäß Fig. 3, dann beginnt der interne Rotor 20 mit den Radschaufeln 60 und der Nockenwelle 10 relativ zu dem externen Rotor 30 in die vorauseilende Richtung durch eine Drehmomentänderung zu drehen, welche infolge der Wirkung auf die Nockenwelle 10 beim Ankurbeln des Verbrennungsmotors eintritt. Die Drehung bewirkt, daß der Verbindungsabschnitt 91a des Ratschenstifts 91 in die Verbindungsnut 27c durch die Feder 92 vorragt, um den internen Rotor 20 daran zu hindern, sich relativ zu dem externen Rotor 30 zu drehen. Aus diesem Grund kann der kleindurchmessrige Abschnitt des Verriegelungsstifts 81 in die Einsatzbohrung 24 vorragen.

Aus diesem Grund drehen trotz der großen Drehmomentvariation die Nockenwelle 10 sowie der interne Rotor 20 integral mit dem externen Rotor 30 während der Verbrennungsmotor angekurbelt wird. Die Radschaufeln können keine unerwünschten Geräusche erzeugen, da die Radschaufeln 60 in der Mitte der Druckkammer R0 gehalten werden, wenn die gestufte Bohrung 33 sich koaxial zu der Einsatzbohrung 24 ausrichtet.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung können keine unerwünschten Geräusche insgesamt erzeugt werden, während der Verbrennungsmotor angekurbelt wird. Darüber hinaus kann die Volumeneffizienz durch ein verzögerndes Schließen eines Lufteinlaßventils verbessert werden.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Ringraum 38 der gestuften Bohrung 36 mit der angrenzenden nacheilenden Kammer R2 verbunden. Jedoch kann die Erfindung auch bei einer Ventilzeiteinstellungssteuerungseinrichtung einer anderen Bauart angewandt werden. Beispielsweise ist der Ringraum 38 der gestuften Bohrung 36 mit der angrenzenden vorauseilenden Kammer Rl verbunden. Darüber hinaus treibt in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Nockenwelle 10 die Lufteinlaßventile des Verbrennungsmotors an. Jedoch kann die Erfindung auch bei einer anderen Nockenwelle angewandt werden, welche die Auslaßventile des Verbrennungsmotors treibt.

Eine Ventilzeiteinstellungssteuerungseinrichtung umfaßt folgende Elemente:
Eine Drehwelle, die drehbar innerhalb eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, ein Rotationsübertragungsbauteil, welches um die periphere Fläche der Drehwelle herum montiert ist, um relativ zu dieser innerhalb einer vorbestimmten Toleranz für ein Übertragen einer Rotationskraft von einer Kurbelwelle zu drehen, eine Radschaufel oder Propeller, der entweder an der Drehwelle oder dem Rotationsübertragungsbauteil vorgesehen ist, eine Druckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt und in eine vorauseilende Kammer sowie eine nacheilende Kammer durch die Radschaufel unterteilt ist, ein erster Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und aus der voraneilenden Kammer, ein zweiter Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und aus der nacheilenden Kammer, ein Verriegelungsmechanismus für ein Halten der Radschaufel in der Mittenposition der Druckkammer, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird und einen Steuermechanismus, der das Rotationsübertragungsbauteil daran hindert, sich in die Drehwelle zu drehen, wenn die Radschaufel sich in der Mittenposition befindet und ein Druck entweder der vorauseilenden Kammer oder der nacheilenden Kammer kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.

Claims (6)

1. Ventilzeitsteuerungseinrichtung mit folgenden Bauteilen:
eine Rotationswelle, die drehbar innerhalb eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors montiert ist,
ein Rotationsübertragungsbauteil, welches um die periphere Fläche der Drehwelle montiert ist, um relativ zu dieser innerhalb einer vorbestimmten Toleranz für ein Übertragen einer Rotationskraft von einer Kurbelwelle zu drehen,
eine Radschaufel oder Propeller, die an einem der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil vorgesehen ist,
eine Druckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt und in eine vorauseilende Kammer sowie eine nacheilende Kammer durch die Radschaufel unterteilt ist,
ein erster Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und von der vorauseilenden Kammer,
ein zweiter Fluidkanal für ein Zuführen und Ableiten eines Fluids zu und von der nacheilenden Kammer,
ein Verriegelungsmechanismus für ein Halten der Radschaufel in der mittleren Position der Druckkammer, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, und
ein Steuermechanismus, der das Rotationsübertragungsbauteil an einem Drehen um die Drehwelle beschränkt, wenn die Radschaufel sich in der Mittenposition befindet und ein Druck aus einer der vorauseilenden und der nacheilenden Kammer kleiner ist als ein vorbestimmter Druck.

2. Ventilzeitsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus folgende Teile hat:
ein Ratschenstift,
eine Tunnelnische bzw. Bohrung, welche in einer der Bauteile, nämlich dem Rotationsübertragungsbauteil und der Drehwelle für ein Aufnehmen des Ratschenstifts ausgeformt ist, der in Richtung zu dem jeweils anderen der Bauteile nämlich der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil federvorgespannt ist und,
eine erste Bohrung oder Kerbe, welche in dem jeweils anderen der Bauteile, nämlich der Drehwelle oder dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt ist, um darin einen oberen Abschnitt des Ratschenstifts einzusetzen, wenn die Radschaufel sich in der Mittenposition der Druckkammer befindet.

3. Ventilzeitsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus desweiteren einen dritten Fluidkanal hat, welcher die Tunnelnische mit der Druckkammerverbinder, so daß der Ratschenstift in der Tunnelnische gehalten wird.

4. Ventilzeitsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsmechanismus desweiteren eine zweite Bohrung oder Kerbe hat, welche in dem anderen Bauteil, nämlich der Drehwelle oder dem Rotationsübertragungsbauteil ausgeformt ist, um darin einen oberen Abschnitt des Ratschenstifts einzusetzen, wobei die erste Bohrung und die zweite Bohrung kontinuierlich in der Relativdrehung zwischen der Drehwelle und dem Rotationsübertragungsbauteil angeordnet ist.

5. Ventilzeitsteuerungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt des Ratschenstifts von der zweiten Bohrung zu der ersten Bohrung bewegt werden kann.

6. Ventilzeitsteuerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung in der Rotationsrichtung sowohl der Drehwelle als auch des Rotationsübertragungsbauteils oberhalb der ersten Bohrung angeordnet ist.