DE4302246B4

DE4302246B4 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4302246B4
Application number: DE4302246A
Authority: DE
Inventors: Seinosuke Atsugi City Hara; Yoshihiko Atsugi City Yamada; Makoto Yokosuka City Nakamura
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JP3177532B2; GB9301590D0; GB2263529A; DE4302246A1; US5333579A; JPH05202718A; GB2263529B

Abstract

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche eine Antriebswelle (21), eine Nockenwelle (22), die koaxial um die Antriebswelle (21) angeordnet ist, und mindestens einen Nocken (26) aufweist, welcher um die Nockenwelle (22) zur Betätigung von Einlass- oder Auslassventilen ausgebildet ist, mit:
– einem ersten Flansch (27), welcher von der Nockenwelle (22) gebildet wird, wobei der erste Flansch (27) einen ersten länglichen, radial sich erstreckenden Schlitz (30) mit ebenen, parallelen Seitenwänden (30a, 30b) aufweist,
– einem zweiten Flansch (32), welcher dem ersten Flansch (27) unter Einhaltung eines Zwischenraums gegenüberliegt, und der fest mit der Antriebswelle (21) zur Ausführung einer Drehbewegung derselben verbunden ist, wobei der zweite Flansch (32) einen zweiten länglichen radial sich erstreckenden Schlitz (33) mit ebenen, parallelen Seitenwänden (33a, 33b) aufweist,
– einem Ringteil (29), welches in dem Zwischenraum sowie drehbar um eine Achse der Antriebswelle (21) angeordnet ist,
– ersten und zweiten Stiften (36, 37), welche...

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der JP-U-57-198306 bekannt und wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung und insbesondere in 9 ist mit 2 ein Nocken bezeichnet, welcher drehbar um eine Nockenwelle 1 gelagert ist. Der Nocken 2 dient zum Öffnen eines Einlaßventils 16 entgegen einer Vorbelastungskraft einer Ventilfeder 17 (siehe 8) mittels eines Kipphebels 15. Wie aus 9 zu ersehen ist, ist der Nocken 2 in axialer Richtung sowohl mittels einer Nockenwellen-Aufnahmestütze 3 als auch eines Flanschteils 5 positioniert, welches fest mit der Nockenwelle 1 mit Hilfe eines Keils 4 verbunden ist.
Wie sich aus den 8 und 9 ersehen läßt, hat der Nocken 2 an einem Ende ein Flanschteil 7, welches mit einer im allgemeinen U-förmigen Ausnehmung 6 versehen ist. Das vorstehend angegebene Flanschteil 5 ist auch mit einer im allgemeinen U-förmig ausgebildeten Ausnehmung 8 versehen.
Wie aus 9 zu ersehen ist, ist zwischen dem Flanschteil 5 und dem Flanschteil 7 ein Ringteil 9 angeordnet. Das Ringteil 9 hat an den diametral gegenüberliegenden Teilen zugeordnete Stifte 10 und 11, welche in Gleiteingriff mit den U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 sind. Das Ringteil 9 hat eine zylindrische Außenfläche, welche mit Hilfe eines Steuerringes 12 drehbar gelagert ist. Wie aus 8 zu ersehen ist, hat der Steuerring 12 an seinem Außenumfangsteil einen Vorsprung 12a, welcher drehbeweglich in einer Stützbohrung 13 gehalten ist, welche in einem Zylinderkopf ausgebildet ist. Der Steuerring 12 hat an einem zum Vorsprung 12a diametral gegenüberliegenden Teil ein bogenförmiges, gezahntes Teil 12b, welches in Kämmeingriff mit einem Zahnring 14a ist, welcher um eine Kipphebelwelle 14 vorgesehen ist.
Der Steuerring 12 ist derart angeordnet, daß er zur Ausführung einer Schwenkbewegung in die eine oder andere Richtung um die Stützbohrung 13 mit Hilfe einer Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) über den Zahnring 14a und das gezahnte Teil 12b gezwungen wird. Dies bedeutet, daß, wenn die Mitte „C" des Ringteils 9 die in 8 gezeigte Position einnimmt, das Mittelteil der Nockenwelle 1 und jenes des Ringteils 9 miteinander übereinstimmen. Unter dieser Bedingung dreht sich somit das Ringteil 9 gleichzeitig zusammen mit der Nockenwelle 1 infolge des Eingriffszustandes zwischen dem Stift bzw. Bolzen 11 und der U-förmigen Ausnehmung 8, und der Nocken 2 dreht sich gleichzeitig zusammen mit der Nockenwelle 1 infolge des Eingriffs zwischen dem Stift bzw. Bolzen 10 und der U-förmigen Ausnehmung 6.
Wenn in Abhängigkeit von einer Betriebsänderung der Brennkraftmaschine die Kipphebelwelle 14, welche den Kipphebel 15 trägt, geringfügig durch die Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) verdreht wird, wird der Steuerring 12 in eine gewisse Richtung unter Nutzung des Vorsprungs 12a als ein Drehpunkt verdreht bzw. verschwenkt. Hierbei wird das Mittelteil „C" des Ringteils 9 exzentrisch bezüglich des Mittelteils der Nockenwelle 1. Folglich gleiten die Stifte 10 und 11 in und entlang der zugeordneten U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8, und das Flanschteil 5 und das Flanschteil 7 drehen bzw. verschwenken sich um das Mittelteil der Nockenwelle 1 in der Exzenterrichtung. Jedesmal, wenn die Nockenwelle 1 somit eine Umdrehung ausführt, ändert sich die Drehphase des Ringteils 9 relativ zur Nockenwelle 1, und zugleich ändert sich die Drehphase des Nockens 2 relativ zum Ringteil 9. Somit dreht sich der Nocken 2 relativ zur Nockenwelle 1 mit einer Phasendifferenz, welche doppelt so groß wie jene des Ringteils 9 in Relation zur Nockenwelle 1 ist. Folglich läßt sich die Ventilsteuerzeit nach Maßgabe der Phasendifferenz des Nockens 2 variieren.
Auf Grund der vorstehend beschriebenen Konstruktion der vorstehend angegebenen Steuervorrichtung jedoch hat diese Nachteile und bringt Schwierigkeiten mit sich, welche nachstehend näher erläutert werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist jeder Stift 10 oder 11 fest mit dem Ringteil 9 verbunden und der Stift 10 oder 11 ist in Kontakt mit den gegenüberliegenden Seitenwänden 6a und 6b (oder 8a und 8b) der U-förmigen Ausnehmung 6 oder 8. Wenn daher ein Drehmoment der Nockenwelle 1 auf den Nocken 2 über die Stifte 10 und 11 und die U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 übertragen wird, und wenn infolge der Verdrehbewe gung des Ringteils 9 die Stifte 10 und 11 in und entlang den U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 eine Gleitbewegung ausführen, ergibt sich eine beträchtliche konzentrierte Belastung an den Teilen, an denen die Stifte 10 und 11 der gegenüberliegenden Seitenwände 6a, 6b, 8a und 8b der U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 berühren. Hierdurch ergibt sich eine verstärkte Lagerbelastung an diesen Teilen. Daher neigen die Stifte 10 und 11 und die gegenüberliegenden Seitenwände 6a, 6b, 8a und 8b der U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 leicht zum Abtragen, und somit entstehen nach einem längeren Einsatz unerwünschte Zwischenräume zwischen den Stiften 10 und 11 und den Ausnehmungen 6 und 8. Diese Zwischenräume führen zu einer lärmbehafteten Bewegung der Stifte 10 und 11 in den U-förmigen Ausnehmungen 6 und 8 in Abhängigkeit von der positiven und negativen Drehmomentänderung der Nockenwelle 1. Ferner führen derartige Zwischenräume zu einem Nachlauf bei der Ventilsteuerzeit. In anderen Worten aus gedrückt bedeutet dies, daß diese Zwischenräume die Steuerbarkeit der Steuervorrichtung herabsetzen.
Aus der DE-OS 36 33 555 ist eine Steuervorrichtung bekannt, bei der ein Antriebsnocken einteilig mit Stiften versehen ist, auf die jeweils Gleitsteine gesteckt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, mit der die vorstehend angegebenen Nachteile und Schwierigkeiten überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine Teilschnittdarstellung eines wesentlichen Teils einer Steuervorrichtung nach der Erfindung,
2 eine Ansicht in Blickrichtung des Pfeils „A" in 1,
3 eine Draufsicht des wesentlichen Teils der Steuervorrichtung nach der Erfindung,
4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie „B-B" in 3,
5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie „C-C" in 3,
6 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, welche bei der Erfindung zum Einsatz kommt,
7a und 7b Diagramme zur Verdeutlichung jeweils eines Ventilhubgrades und einer Drehphasendifferenz zwischen einer Antriebswelle und einer Nockenwelle bezüglich eines Kurbelwinkeis,
8 eine Schnittdarstellung einer üblichen Steuervorrichtung zum Steuern der Einlaß- und Auslassventile einer Brennkraftmaschine, und
9 eine Schnittdarstellung entlang der Linie „D-D" in 8.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 ist eine Steuervorrichtung nach der Erfindung gezeigt, welche die Einlaß- und Auslaßventile einer Brennkraftmaschine steuert.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 21 eine Antriebswelle bezeichnet, auf welche ein Drehmoment von einer Brennkraftmaschinenkurbeiwelle (nicht gezeigt) und einem Kettenrad (nicht gezeigt) aufgebracht wird. Mit der Bezugsziffer 22 ist eine Nockenwelle bezeichnet, welche um die Antriebswelle 21 unter Einhaltung eines gewissen Ringzwischenraums zwischen denselben angeordnet ist. Diese Wellen 21 und 22 sind um eine gemeinsame Achse „X" angeordnet. Die Antriebswelle 21 ist hohl ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung der Brenrikraftmaschine.
Die Nockenwelle 22 wird von einem hohlen Teil gebildet und ist drehbeweglich mit Hilfe von Lagern (nicht gezeigt) gehalten, welche an den oberen Enden eines Zylinderkopfs (nicht gezeigt) vorgesehen sind.
Wie sich aus 2 ersehen läßt, ist die Nockenwelle 22 einstückig an axial im Abstand liegenden Teilen mit einer Mehrzahl von Nocken 26 versehen. Jeder Nocken 26 arbeitet derart, daß ein Einlaßventil 23 über eine Ventilhubeinrichtung 25 entgegen einer Vorbe lastungskraft einer Ventilfeder 24 geöffnet wird.
Wie aus 1 zu ersehen ist, ist die Nockenwelle 22 in zwei Wellenteile unterteilt, welche axial im Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Wellenteil, und zwar das in der Zeichnung links liegende Wellenteil, hat an seinem innenliegenden Ende ein Flanschteil 27. Zwischen den beiden Wellenteilen sind eine Hülse 28 und ein Ringteil 29 angeordnet, wie dies dort gezeigt ist.
Wie sich aus den 3 und 4 ersehen läßt, ist das Flanschteil 27 des linken Wellenteils mit einem länglichen Schlitz 30 versehen, welcher radial von dem hohlen Mittelteil hier von nach außen verläuft. Der Schlitz 30 hat eine gleichmässige Breitenabmessung über seine gesamte Erstreckung hinweg. Wie aus 3 zu ersehen ist, ist das Flanschteil 27 einteilig an der Innenfläche mit einem ringförmigen Vorsprung 27a versehen, welcher in Kontakt mit einer Seitenfläche des Ringteils 29 ist.
Wie aus 1 zu ersehen ist, hat die Hülse 28 ein in den Abmessungen kleiner ausgelegtes Endteil, welches drehbeweglich in dem rechten Wellenteil der Nockenwelle 22 angeordnet ist. Die Hülse 28 ist fest mit der Antriebswelle 21 mit Hilfe eines Verbindungsstiftes 31 verbunden, welcher durch die Hülse und die Antriebswelle 21 geht.
Die Hülse 28 hat an ihrem innenseitigen Ende ein Flanschteil 32, und wie aus 5 zu ersehen ist, ist der Flansch 32 mit einem länglichen Schlitz 33 versehen, welcher radial nach außen verläuft. Der Schlitz 33 hat eine gleichmäßige Breitenabmessung über seine Erstreckung hinweg. In ähnlicher Weise wie das vorstehend angegebene Flanschteil 27 ist das Flanschteil 32 einteilig mit einem ringförmigen Vorsprung 28a (siehe 1) versehen, welcher in Kontakt mit der anderen Seitenfläche des Ringteils 29 ist.
Wie aus den 1, 4 und 5 zu ersehen ist, sind der längliche Schlitz 30 des Flanschteils 27 des linken Wellenteils und der andere längliche Schlitz des Flanschteils 32 der Hülse 28 diametral einander gegenüberliegend bezüglich der Achse der Antriebswelle 21 angeordnet.
Das Ringteil 29 hat einen Innendurchmesser, welcher im wesentlichen mit jenem der Nockenwelle 22 übereinstimmt. Wie aus 1 zu ersehen ist, ist das Ringteil 29 koaxial um die Antriebswelle 21 unter Freilassung eines Ringzwischenraums „S" angeordnet. Um das Ringteil 29 ist ein koaxialer Ringsteg 29a vorgesehen, welcher drehbeweglich an einem Steuerring 35 über ein ringförmiges Lager 34 aufgenommen ist. Ferner hat das Ringteil 29 an diametral gegenüberliegenden Teilen hiervon entsprechende Halteöffnungen 29b und 29c, welche drehbeweglich die zugeordneten Stifte 36 und 37 halten. Diese Stifte 36 und 37 sind gleitbeweglich in Eingriff mit den vorstehend angegebenen, länglichen Schlitzen 30 und 33. Wie aus 1 zu ersehen ist, stehen die Stifte 36 und 37 axial in Gegenrichtungen vor.
Ferner ist noch zu erwähnen, daß jeder Stift 36 oder 37 ein Basisteil hat, welches drehbeweglich in der Halteöffnung 29b oder 29c des Ringteils 29 gehalten ist.
Ferner ist noch zu erwähnen, daß nach den 4 und 5 jeder Stift 36 oder 37 an diametral gegenüberliegenden Teilen hiervon ebene parallele Flächen 36a und 36b (oder 37a und 37b) hat, welche in Gleitkontakt mit den gegenüberliegenden, parallelen Seitenwänden 30a und 30b (oder 33a und 33b) des Schlitzes 30 oder 33 sind.
Wie aus 2 zu ersehen ist, hat der Steuerring 35 an seinem äußeren Umfangstell einen perforierten Vorsprung 35a, durch welchen ein Tragstift 38 geht. Somit ist der Steuerring 35 um die Achse des Tragstiftes 38 in Richtung nach oben und unten schwenkbeweglich. Der Steuerring 35 hat an diametral gegenüberliegenden Teilen von dem perforierten Vorsprung 35a ein Hebelteil 35b, welches radial nach außen verläuft. Das Hebelteil 35b wird durch eine Antriebseinrichtung 39 angetrieben, um eine Schwenkbewegung bzw. Drehbewegung des Steuerrings 35 um den Tragstift 38 zu erzielen.
Wie aus den 2 und 6 zu ersehen ist, weist die Antriebseinrichtung 39 erste und zweite Zylinder 40 und 41 auf, welche im Zylinderkopf derart ausgebildet sind, daß sie einander zugewandt sind. Ein Kolben 42 und ein Halter 43 sind gleitbeweglich jeweils in den ersten und zweiten Zylindern 40 und 41 aufgenommen, welche das Hebelteil 35b des Steuerrings 35 unter Zwischenlage dazwischen haben. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, hat das Hebelteil 35b runde Flächen, mit denen die zugeordneten Kopfteile des Kolbens 42 und des Halters 43 in Berührung kommen.
Wie in 6 gezeigt ist, ist eine Hydraulikkammer 40a, welche im ersten Zylinder 40 gebildet wird, in Fluidverbindung mit einer Hydraulikschaltung 44. Dies bedeutet, daß der Kolben 42 in Richtung vor und zurück im ersten Zylinder 40 in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der Hydraulikschaltung 44 bewegt wird.
Der Halter 43 im zweiten Zylinder 41 wird von einem rohrförmigen Teil mit einem geschlossenen Kopfteil gebildet. Der Halter 43 ist in Richtung auf den ersten Zylinder 40 mit Hilfe einer Spiralfeder 45 vorbelastet, welche im zusammengedrückten Zustand im zweiten Zylinder 41 angeordnet ist.
Wie in 6 gezeigt ist, weist die Hydraulikschaltung 44 einen Hydraulikkanal 47 auf, welcher ein Ende hat, der zu einer Ölwanne 46 freiliegt und der. ein anderes Ende hat, welches mit der Hydraulikkammer 40a der Antriebseinrichtung 39 verbunden ist. Eine Ölpumpe 48 ist in dem Hydraulikkanal 47 angeordnet, und ein elektromagnetisches Ventil 49 ist in dem Hydraulikkanal 47 stromab von der Ölpumpe 48 angeordnet. Wie gezeigt, ist das elektromagnetische Ventil 49 ein solches mit zwei Stellungen und drei Anschlüssen. Das Ventil 49 wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung 50 gesteuert. Durch Analysieren der Brennkraftmaschinendrehzahl, einer Ansaugluftmenge usw. ermittelt die Steuereinrichtung 50 einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und gibt „EIN-AUS"-Signale an das Ventil 9 zur Steuerung desselben ab. Dies bedeutet, daß, wenn die Steuereinrichtung 50 ein „EIN"-Signal abgibt, das Ventil 49 eine Verbindung zwischen der Ölpumpe 48 und der Hydraulikkammer 40a herstellt, während dann, wenn die Steuereinrichtung 50 ein „AUS"-Signal abgibt, das Ventil 49 die Verbindung sperrt und zugleich eine Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 40a und einem Rücklaufkanal 51 hergestellt wird.
Nachstehend wird die Arbeitsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere die 2 und 6, erläutert.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird mit einem Zustand begonnen, bei dem der Steuerring 35 seine am weitesten oben liegende Winkelposition einnimmt, wie dies mit einer gebrochenen Linie (bzw. einer strichpunktierten Linie) in 2 gezeigt ist.
Wenn dann die Steuereinrichtung 50 ein „EIN"-Signal zu dem elektromagnetischen Ventil 40 abgibt, stellt das Ventil 49 eine kommunizierende Verbindung zwischen der Ölpumpe 48 und der Hydraulikkammer 40a her. Folglich wird Öl von der Ölpumpe 48 zu der Hydraulikkammer 40a über den Hydraulikkanal 47 gefördert. Somit steigt der Druck in der Hydraulikkammer 40a an und somit ist entsprechend den 2 und 6 zu ersehen, daß der Kolben 42 in Richtung nach unten entgegen der Vorbelastungskraft der Spiralfeder 45 bewegt wird, das Hebelteil 35b Steuerrings 35 nach unten bewegt wird und somit der Steuerring 35 um den Tragstift 38 nach unten gedreht bzw. verschwenkt wird. Wenn der Steuerring 35 nach unten in die Zwischenposition gedreht ist, welche mit einer durchgezogenen Linie in den 2 und 6 eingetragen ist, stimmt ein Drehmittelpunkt "Y" des Ringteils 29 mit der Achse "X" der Antriebswelle 21 überein. Unter diesen Umständen ist keine Drehphasendifferenz zwischen dem Drehteil 29 und der Antriebswelle 21 vorhanden. Da ferner unter dieser Bedingung das Mittelteil der Nockenwelle 22 mit der Mitte "Y" des Ringteils 29 übereinstimmt, ist keine Drehphasendifferenz zwischen denselben vorhanden. Folglich wird in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Antriebswelle 21 die Hülse 28, welche hiermit über den Verbindungsstift 31 fest verbunden ist, synchron gedreht, und es wird auch die Nockenwelle 22, welche hiermit über den länglichen Schlitz 33 der Hülse 28, den Stift 37, das Ringteil 29, den anderen Stift 36 und den länglichen Schlitz 30 der Nockenwelle 22 fest verbunden ist, synchron gedreht. Dies bedeutet, daß die Antriebswelle 21 und die Nockenwelle 22 zusammen um die Achse "X" ähnlich einer einzigen Einheit gedreht werden.
Wenn anschließend infolge einer Änderung eines Brennkraftmaschinenbetriebszustands die Steuereinrichtung 50 ein "AUS"-Signal an das Ventil 49 abgibt, sperrt das Ventil 49 die Verbindung zwischen der Ölpumpe 48 und der Hydraulikkammer 40a und es wird eine kommunizierende Verbindung zwischen der Hydraulikkammer 40a und dem Rücklaufkanal 51 hergestellt. Unter dieser Bedingung wird das Öl in der Hydraulikkammer 40a zur Ölwanne 46 über den Rücklaufkanal 51 abgeleitet.
Somit wird der Druck in der Hydraulikkammer 40a herabgesetzt und somit wird infolge der Vorbelastungskraft der Ventilfeder 24 und der Spiralfeder 45 das Hebelteil 35b des Steuerrings 35 in Richtung nach oben bewegt, wodurch eine nach oben gerichtete Schwenkbewegung bzw. Drehbewegung des Steuerrings 35 in seine zu oberst liegende Position eingeleitet wird. Dies ist mit einer gebrochenen Linie (bzw. mit einer strichpunktierten Linie) in den 2 und 6 eingetragen. Der Drehmittelpunkt "Y" des Ringteils 29 ist exzentrisch zu der Achse "X" der Antriebswelle 21. Folglich werden bei jeder Umdrehung der Antriebswelle 21 das Kontaktteil zwischen dem länglichen Schlitz 33 der Hülse 28 und dem Stift 37 und jenem zwischen dem länglichen Schlitz 30 der Nockenwelle 22 und dem anderen Stift 36 gezwungen, eine Rundlaufbewegung auszuführen, währenddem sich ständige Veränderungen (bzw. größer werdende und kleiner werdende) Winkelgeschwindigkeiten des Ringteils 29 ergeben. Somit dreht sich während der Zeit, während der die Antriebswelle 21 eine Umlaufbewegung ausführt, das ringförmige Teil 29 mit einer ungleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit.
Wenn somit das Kontaktteil zwischen dem länglichen Schlitz 33 und dem Stift 37 sich in Richtung zu der Mitte "X" der Antriebswelle 21 bewegt, bewegt sich das Kontaktteil zwischen dem länglichen Schlitz 30 und dem Stift 36 von der Mitte "X" weg. Unter diesen Bedingungen wird das ringförmige Teil 29 gezwungen, eine Drehbewegung mit einer verminderten Winkelgeschwindigkeit relativ zur Drehwelle 21 auszuführen, und die Nockenwelle 22 wird gezwungen, eine Drehbewegung mit einer verminderten Winkelgeschwindigkeit relativ zum Ringteil 29 auszuführen. Unter diesen Bedingungen wird somit die Nockenwelle 22 gezwungen, sich mit einer doppelt verminderten Geschwindigkeit relativ zur Antriebswelle 21 zu drehen.
Wenn dann infolge einer weiteren Veränderung der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen der Kolben 42 derart beaufschlagt wird, daß er das Hebelteil 35b des Steuerrings 35 entgegen der Kraft der Spiralfeder 41 nach unten drückt, wird das Ringteil 29 über die Zwischenposition hinaus in Richtung zu der am weitesten unten liegenden Position geschwenkt bzw. gedreht, wie dies mit einer gebrochenen Linie (bzw. mit einer Linie mit einem Strich und zwei Punkten.) in 2 verdeutlicht ist. Unter dieser Bedingung ist das Kontaktteil zwischen dem länglichen Schlitz 30 und dem Stift 36 in der Nähe der gemeinsamen Achse "X" angeordnet, und die Nockenwelle 22 wird gezwungen, sich mit einer doppelt vergrößerten Geschwindigkeit relativ zur Antriebswelle 21 zu drehen.
Wenn infolge der Änderung der vorstehend angegebenen Winkelgeschwindigkeit die Drehphasendifferenz zwischen der Nockenwelle 22 und der Antriebswelle 21 sich in einer solchen weise ändert, wie dies in dem Diagramm nach 7B verdeutlicht ist, sowie wie dies in dem Diagram, nach 7A verdeutlicht ist, ändert sich die Ventilsteuerzeit nach Maßgabe der Phasendifferenz der Nockenwelle 22, wobei die Ventilhubgrösse konstant bleibt.
Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 22 relativ groß ist, die Phasendifferenz zwischen der Nockenwelle 22 und der Antriebswelle 21 voreilend ist, bis sie mit einer gleichen Geschwindigkeit eine Drehbewegung ausführen, und wenn anschließend die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 22 relativ klein wird, die Phasendifferenz nacheilend ist, bis sie eine Drehbewegung mit einer gleichen Geschwindigkeit ausführen. Wie in 7B gezeigt ist, wird während einer Periode, in der die Phasendifferenz sich von einem maximalen zu einem minimalen Wert ändert, ein Übereinstimmungsphasenpunkt "P" er zeugt. Im Falle einer Änderung der Drehphase, wie das mit einer gebrochenen Linie in 7B verdeutlicht ist, und zwar vor dem Punkt "P", ist die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils 23 verzögert, während aber nach dem Punkt "P" die Ventilöffnungszeit voreilend ist, so daß – wie in gebrochener Linie im Diagramm in 7A gezeigt ist – der Arbeitswinkel des Ventils verkleinert wird. Während bei einer Änderung der Drehphase, wie dies mit einer gebrochenen Linie in 7B gezeigt ist, vor dem Punkt "P" die Ventilöffnungszeit des Einlaßventiles 23 voreilend ist, wird sie nach dem Punkt "P" hingegen nacheilend bzw. verzögert, so daß entsprechend einer gebrochenen Linie in dem Diagramm nach 7A der Arbeitswinkel des Ventils vergrößert wird. Die in dem Diagramm nach 7A gezeigte durchgezogene Linie verdeutlicht den Fall, bei dem die Mittelpunkte "X" und "Y" miteinander übereinstimmen.
Nachstehend werden die Vorteile der Erfindung näher erläutert.
Jeder Stift 36 oder 37 hat diametral gegenüberliegende Teile mit ebenen Flächen 36a und 36b (oder 37a und 37b), welche in Gleitkontakt mit den gegenüberliegenden Seitenwänden 30a und 30b (oder 33a und 33b) des länglichen Schlitzes 30 oder 33 auf eine sogenannte Flächen-zu-Flächen-Kontaktart sind. Wenn daher ein Drehmoment der Antriebswelle 21 auf die Nockenwelle 22 übertragen wird und/oder wenn eine relative Gleitbewegung zwischen den Stiften 36 und 37 und den länglichen Schlitzen 30 und 33 auftritt, so daß das Ringteil 29 exzentrisch gehalten ist, wird die Erzeugung von unerwünschten, konzentrierten Belastungen zwischen denselben unterdrückt und damit wird die Lagerbelastung herabgesetzt. Daher wird ein nennenswerter Abtrag der Stifte 36 und 37 und der Seitenwände 30a, 30b, 33a und 33b der länglichen Schlitze 30 und 33 verhindert.
Ferner sind die Stifte 36 und 37 durch das Ringteil 29 drehbeweglich gehalten. Während der Schwenkbewegung des Ringteils 29 werden daher die Stifte 36 und 37 in geeigneter Weise relativ zu dem Ringteil 29 gedreht, wodurch ein Flächenzu-Flächen-Kontakt zwischen den ebenen Flächen 36a, 36b, 37a und 37b der Stifte 36 und 37 und den gegenüberliegenden Seitenwänden 30a, 30b, 33a und 33b der länglichen Schlitze 30 und 33 ermöglicht wird. Somit wird in starkem Maße der Schutz vor Abrieb und Verschleiß verstärkt.
Obgleich sich die voranstehende Beschreibung auf eine Vorrichtung zum Steuern des Einlaßventils 23 bezieht, kann die Erfindung auch zur Steuerung eines Auslaßventiles einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden.

Claims

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche eine Antriebswelle (21), eine Nockenwelle (22), die koaxial um die Antriebswelle (21) angeordnet ist, und mindestens einen Nocken (26) aufweist, welcher um die Nockenwelle (22) zur Betätigung von Einlass- oder Auslassventilen ausgebildet ist, mit: – einem ersten Flansch (27), welcher von der Nockenwelle (22) gebildet wird, wobei der erste Flansch (27) einen ersten länglichen, radial sich erstreckenden Schlitz (30) mit ebenen, parallelen Seitenwänden (30a, 30b) aufweist, – einem zweiten Flansch (32), welcher dem ersten Flansch (27) unter Einhaltung eines Zwischenraums gegenüberliegt, und der fest mit der Antriebswelle (21) zur Ausführung einer Drehbewegung derselben verbunden ist, wobei der zweite Flansch (32) einen zweiten länglichen radial sich erstreckenden Schlitz (33) mit ebenen, parallelen Seitenwänden (33a, 33b) aufweist, – einem Ringteil (29), welches in dem Zwischenraum sowie drehbar um eine Achse der Antriebswelle (21) angeordnet ist, – ersten und zweiten Stiften (36, 37), welche auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Ringteils (29) gehalten sind, wobei die ersten und zweiten Stifte (36, 37) an gegenüberliegenden Stellen bezüglich einer Mitte des Ringteils (29) angeordnet und gleitbeweglich in Eingriff mit den jeweils ersten und zweiten länglichen Schlitzen (30, 33) sind, und – einer Antriebseinrichtung (35, 40, 41) zum Verdrehen bzw. Verschwenken des Ringteils (29) um eine Drehachse bzw. Schwenkachse (38) exzentrisch zu der Achse der Antriebswelle (21) nach Maßgabe einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste und zweite Stift (36, 37) mit ihrem einen Ende drehbeweglich in Öffnungen (29b, 29c), die in dem Ringteil (29) ausgebildet sind, aufgenommen sind und – der erste und zweite Stift (36, 37) an ihrem anderen Ende jeweils ebene, parallel gegenüberliegende Flächen (36a, 36b; 37a, 37b) aufweisen, mit welchen sie an den Seitenwänden des ersten und zweiten Schlitzes anliegen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (27) um ein axiales Ende der Nockenwelle (22) ausgebildet ist und der zweite Flansch (32) um eine Hülse (28) ausgebildet ist, welche fest mit der Antriebswelle (21) mit Hilfe eines Verbindungsstiftes (31) verbunden ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ersten und zweiten Flansche (27, 32) mit einem ringförmigen Vorsprung (28a) versehen ist, welcher in Kontakt mit einer Seitenfläche des Ringteils (29) ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28) ein mit verminderten Abmessungen ausgebildetes Endteil hat, welches drehbeweglich in einer Hohlwelle angeordnet ist, welche ein gesondertes Teil der Nockenwelle (22) darstellt.
Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung aufweist: – einen Steuerring (35), in welchem das Ringteil (29) drehbeweglich aufgenommen ist, – ein ringförmiges Lager, welches betriebsbereit zwischen dem Steuerring (35) und dem Ringteil (29) angeordnet ist, – eine erste Einrichtung (35a), welche ermöglicht, dass der Steuerring (35) um eine Schwenkachse verschwenkt wird, und – eine zweite Einrichtung (35b), welche den Steuerring (35) zwingt, dass er um die Schwenkachse nach Maßgabe der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine verschwenkt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung aufweist: – einen Vorsprung (35a), welcher auf einem äußeren Umfangsteil des Steuerrings (35) ausgebildet ist, und – einen Stützstift (38), welcher durch eine Öffnung geht, welche im Vorsprung (35a) vorgesehen ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung aufweist: – ein Hebelteil (35b), welches an dem Steuerring (35) an einer Position ausgebildet ist, die dem äußeren Umfangsteil diametral gegenüberliegt, und – eine hydraulisch betriebene Antriebseinrichtung (40, 41) zum Bewegen des Hebelteils (35b) in Richtung vor und zurück nach Maßgabe der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine.
Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung derart ausgelegt ist, dass sie gestattet, dass das Ringteil (29) eine Winkelposition einnimmt, in der das Ringteil (29) konzentrisch zu der Antriebswelle (21) ist.