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Diese
Anmeldung basiert auf der und beansprucht unter 35 U.S.C. §119 die
am 10. Mai 2000 eingereichte japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-137694,
deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme eingegliedert ist.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf variable Ventilzeitgebungssysteme.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein variables Ventilzeitgebungssystem
zum Steuern der Öffnungs- und
Schließzeit
eines Einlassventils und eines Auslassventils einer Kraftfahrzeugkraftmaschine.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
weiteres bekanntes variables Ventilzeitgebungssystem ist in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H09-264110 offenbart. Das offenbarte variable Ventilzeitgebungssystem
hat ein Gehäuseelement,
das in dem Antriebskraftübertragungssystem
zum Übertragen
der Antriebskraft von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine auf
eine Nockenwelle zum Steuern des Öffnens und des Schließens entweder
eines Einlassventils oder eines Auslassventils der Brennkraftmaschine
angeordnet ist. Das Gehäuseelement
dreht sich in einer Einheit entweder mit der Kurbelwelle oder der
Nockenwelle. Das variable Ventilzeitgebungssystem hat zudem ein Rotorelement,
das an einen an dem Gehäuseelement
vorgesehenen Schuhabschnitt drehbar angebaut ist. Das Rotorelement
bildet eine Vorrückwinkelkammer
und eine Nachrückwinkelkammer
an einem Flügelabschnitt
in dem Gehäuseelement
und dreht sich einstückig
entweder mit der Nockenwelle oder der Kurbelwelle. Das vorstehend
erwähnte
bekannte variable Ventilzeitgebungssystem hat ferner eine Torsionsfeder
zum drehbaren Vorspannen des Rotorelements bezüglich des Gehäuseelements,
einen Anschlagsmechanismus zum Definieren der Ausgangsphase des
Gehäuseelements
und des Rotorelements, einen Sperrmechanismus zum Verhindern der
Relativdrehung zwischen dem Gehäuseelement und
dem Rotorelement an der Ausgangsphase und einen Hydraulikdruckkreislauf
zum Steuern der Zufuhr und der Abgabe des Arbeitsfluids für die Vorrückwinkelkammer
und die Nachrückwinkelkammer ebenso
wie zum Steuern der Zufuhr und der Abgabe des Arbeitsfluids für den Sperrmechanismus.
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Weiterhin
mit Bezug auf das in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung offenbarte variable Ventilzeitgebungssystem
wird der Hydraulikdrucksteuerzustand des Hydraulikdruckkreislaufs
schnell von dem Ausgangshydraulikdrucksteuerzustand, in welchem
der Rotor an der Ausgangsphase beibehalten wird und das Sperren
der relativen Verdrehung durch den Sperrmechanismus erzielt werden
kann, auf den Hydraulikdrucksteuerzustand umgeschaltet, in dem der
Sperrmechanismus gelöst
werden kann und somit die Phase auf den Sollvorrückwinkelwert verschoben werden
kann. Gemäß der vorgenannten Struktur
kann, bevor der Sperrmechanismus durch das von dem Hydraulikdruckkreislauf
zugeführte
Arbeitsfluid gelöst
wird, die Rückziehbewegung
des Sperrelements von der gesperrten Position auf die ungesperrte
Position in Folge des großen
Gleitwiderstands des Sperrelements des Sperrmechanismus gestört werden,
welches sich zwischen dem Rotorelement und dem Gehäuseelement
in Begleitung der relativen Verdrehung dazwischen durch die Drehkraft der
Torsionsfeder verfängt.
Als das Sperrelement wird beispielsweise ein Sperrstift verwendet.
Der Sperrstift beschränkt
die Relativverdrehung zwischen dem Rotorelement und dem Gehäuseelement durch
Eingriff mit beiden davon an der gesperrten Position und erlaubt
eine Relativverdrehung des Rotorelements und des Gehäuseelements
durch Zurückziehen
von einem davon auf die entsperrte Position.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die bekannte variable
Ventilzeitgebungsvorrichtung so zu verbessern, dass der Druck des
zu dem Rotorloch zum Entsperren des Stifts zugeführten Fluids reduziert werden
kann.
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ZUSAMMENFRSSUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird die
vorgenannte Aufgabe mit einem variablen Ventilzeitgebungssystem mit
den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausführungsbeispiele
sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Die
vorgenannten und zusätzliche
Merkmale und Kennzeichen der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden ausführlichen
Beschreibung unter Berücksichtigung
der Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren ersichtlicher,
in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines variablen Ventilzeitgebungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
von der Vorderseite gesehene Schnittansicht von 1 ist
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3 eine
Schnittansicht eines Hydraulikdrucksteuerventils in einem ersten
Erregungszustand ist;
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4 eine
Schnittansicht des in 1 gezeigten Hydraulikdrucksteuerventils
in einem zweiten Erregungszustand zeigt;
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5 eine
Schnittansicht des in 1 gezeigten Hydraulikdrucksteuerventils
in einem vierten Erregungszustand zeigt;
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6 eine
Schnittansicht des in 1 gezeigten Hydraulikdrucksteuerventils
in einem fünften Erregungszustand
zeigt;
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7 ein
Schaubild ist, das das Betriebsmuster während der Phasenverschiebung
von der Ausgangsphase auf den Sollvorrückwinkelwert veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 7 wird nachstehend
ein Ausführungsbeispiel
eines variablen Ventilzeitgebungssystems für eine Brennkraftmaschine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 bis 7 hat
das variable Ventilzeitgebungssystem ein Rotorelement 20,
das mit einem axialen Ende einer Nockenwelle 10 und einem
Gehäuseelement 30, welches
durch das Rotorelement 20 gestützt ist und innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs verdrehbar ist, zusammengebaut ist. Das variable
Ventilzeitgebungssystem hat zudem eine zwischen dem Gehäuseelement 30 und
dem Rotorelement 20 angeordnete Torsionsfeder S, einen
ersten und zweiten Anschlagmechanismus A1, A2 zum Beschränken der am
meisten nachgerückten
Winkelphase (d.h., einer Ausgangsphase) und der am meisten vorgerückten Winkelphase
des Gehäuseelements 30 bzw.
des Rotorelements 20, und einen Sperrmechanismus B zum Beschränken der
Relativverdrehung des Gehäuseelements 30 und
des Rotorelements 20 an der am meisten nachgerückten Winkelphase.
Das variable Ventilzeitgebungssystem hat ferner einen Hydraulikdruckkreislauf
C zum Steuern der Zufuhr und der Abgabe des Arbeitsfluids zu dem
Sperrmechanismus B sowie zum Steuern der Zufuhr und der Abgabe des Arbeitsfluids
zu einer Vorrückwinkelkammer
R1 und einer Nachrückwinkelkammer
R2.
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Die
Nockenwelle 10 mit einem bekannten Nockenprofil (nicht
gezeigt) zum Steuern des Öffnens
und des Schließens
eines Einlassventils (nicht gezeigt) ist durch einen Zylinderkopf 40 der
Brennkraftmaschine drehbar gestützt.
Die Nockenwelle 10 hat einen Vorrückwinkeldurchlass 11 und
einen Nachrückwinkeldurchlass 12,
die sich in axialer Richtung der Nockenwelle 10 erstrecken.
Der Vorrückwinkeldurchlass 11 ist
an einer ersten Verbindungsöffnung 101 eines Hydraulikdrucksteuerventils 100 über einen
in der Radialrichtung ausgebildeten ersten Durchlass 13,
einen ersten Ringdurchlass 14 und einen ersten Verbindungsdurchlass
P1 angeschlossen. Der Nachrückwinkeldurchlass 12 ist über einen in
der Radialrichtung ausgebildeten zweiten Durchlass 15,
einen zweiten Ringdurchlass 16 und einen zweiten Anschlussdurchlass
P2 an einer zweiten Anschlussöffnung 102 des
Hydraulikdrucksteuerventils 100 angeschlossen. Der in Radialrichtung
ausgebildete erste und zweite Durchlass 13, 15 und
der zweite Ringdurchlass 16 sind an der Nockenwelle 10 ausgebildet.
Der erste Ringdurchlass 14 ist zwischen der Nockenwelle 10 und
einem abgestuften Abschnitt des Zylinderkopfs 40 ausgebildet.
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Das
Rotorelement 20 hat einen Hauptrotor 21 und einen
Frontrotor 22, der eine zylindrische Gestalt mit einem
Stufenabschnitt hat, die als eine Einheit an der Vorderseite (d.h.,
an der linken Seite von 1) des Hauptrotors 21 zusammengebaut
sind. Das Rotorelement 20 ist mittels einer Schraube 50 an dem
vorderen Ende der Nockenwelle 10 als eine Einheit angebracht.
Die zentralen Innenbohrungen des Hauptrotors 21 und des
Frontrotors 22, deren vorderes Ende durch einen Kopfabschnitt
der Schraube 50 geschlossen ist, sind mit dem an der Nockenwelle 10 vorgesehenen
Vorrückwinkeldurchlass 11 in
Verbindung.
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Der
Hauptrotor 21 hat eine Innenbohrung 21a, die koaxial
mit dem Frontrotor 22 verbaut ist, sowie vier Flügelnuten 21b zum
jeweiligen Aufnehmen von vier Flügeln 23 und
eine die Flügel 23 radial
auswärts
vorspannenden Feder 24. Die jeweiligen in den Flügelnuten 21b verbauten
Flügel 23 erstrecken
sich radial auswärts
und bilden somit die Vorrückwinkelkammern
R1 bzw. die Nachrückwinkelkammern
R2 in dem Gehäuseelement 30.
Der Hauptrotor 21 hat vier dritte Durchlässe 21c in
Radialrichtung, die an dem radial inneren Ende mit dem Vorrückwinkeldurchlass 11 über die
zentralen inneren Bohrungen in Verbindung sind und die an dem radial äußeren Ende
mit der Vorrückwinkelkammer
R1 in Verbindung sind. Der Hauptrotor 21 hat zudem vier
Durchlässe 21d in Axialrichtung,
die mit dem Nachrückwinkeldurchlass 12 in
Verbindung sind, und hat vier vierte Durchlässe 21e in Radialrichtung,
die in Radialrichtung an dem inneren Ende mit den jeweiligen Durchlässen in
Verbindung sind und die in Radialrichtung an dem äußeren Ende
mit der Nachrückwinkelkammer
R2 in Verbindung sind.
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Das
Gehäuseelement 30 hat
einen Gehäusekörper 31,
eine Frontplatte 32, eine hintere dünne Platte 33 und
fünf Schrauben 34 (in 2 gezeigt), die
die Teile des Gehäuseelements
als eine Einheit verbinden. Der Gehäusekörper 31 ist an dem
hinteren Außenumfang
mit einem Zahnkranz 31a als eine Einheit vorgesehen. Der
Zahnkranz 31a ist über
eine (nicht gezeigten) Zeitgebungskette bzw. Steuerkette an der
(nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeschlossen
und wird durch die von der Kurbelwelle übertragene Antriebskraft in
der Urzeigersinnrichtung von 2 gedreht.
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Der
Gehäusekörper 31,
der vier radial einwärts
vorstehende Schuhabschnitte 31b hat, stützt den Hauptrotor 21 durch
das radial innere Ende der jeweiligen Schuhabschnitte 31b drehbar.
Die gegenüberliegende
Endfläche
der Frontplatte 32 und die hintere dünne Platte 33 sind
mit der axialen Endfläche
des Hauptrotors 21 und mit der axialen Endfläche der
jeweiligen Flügel 23 in
Gleitkontakt.
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Der
Gehäusekörper 31 ist
mit einem Ansatz 31c (als durchgezogene Linie in 2 gezeigt)
versehen, der den ersten Anschlagmechanismus A1 zum Definieren der
am meisten nachgerückten
Winkelphase (d.h. der Ausgangsphase) mit den Flügeln 23 bilden, sowie
mit einem Ansatz 31d (als gedachte Linie in 2 gezeigt),
der den zweiten Anschlagmechanismus A2 zum Beschränken der
am meisten vorgerückten
Winkelphase mit den Flügeln 23 bildet.
Der Gehäusekörper 31 ist
zudem mit einer Anbringbohrung 31e zum Aufnehmen eines
Sperrstifts 61, einer Sperrfeder 62 und einem
Halter 63 versehen, die den Sperrmechanismus B bilden.
Die Anbringbohrung 31e dringt in der radialen Richtung
in den Gehäusekörper ein
und ist in der Lage, den Sperrstift 62 aufzunehmen, der
in der radial auswärtigen
Richtung zurückziehbar
ist.
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Der
Sperrstift 61 ist in einer zylindrischen Gestalt mit einem
Boden an einem Ende ausgebildet. Der radial innere Endabschnitt
des Sperrstifts 61 kann durch ein an dem Hauptrotor 21 ausgebildetes Sperrloch 21f abnehmbar
gestützt
sein. Durch Zuführen
des Arbeitsfluids zu dem Sperrloch 21f bewegt sich der
Sperrstift 61 durch Überwinden
der Vorspannkraft (die als ein kleiner Wert vorbestimmt ist) der
Sperrfeder 62 in der radial auswärtigen Richtung, und wird dadurch
zurückgezogen,
so dass er in der Anbringbohrung 31e aufgenommen ist. Wie
in 2 gezeigt ist, ist das Sperrloch 21f mit
dem an dem Hauptrotor 21 vorgesehenen Durchlass 21c in
der Radialrichtung über
einen ersten Durchlass 21g in der Umfangsrichtung an dem
Außenumfangsabschnitt
des Hauptrotors 21 und einen zweiten Durchlass 31f in
der Umfangsrichtung an dem Innenumfangsabschnitt des Gehäusekörpers 31 in
Verbindung.
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Die
zwischen dem Gehäuseelement 30 und dem
Rotorelement 20 angeordnete Torsionsfeder S dreht das Rotorelement 20 in
Richtung der Vorrückwinkelseite
relativ zu dem Gehäuseelement 30.
Die Vorspannkraft der Torsionsfeder S ist so vorbestimmt, dass sie
dem Ausmaß des
Werts zum Aufheben der Vorspannkraft entspricht (d.h., sie ist von
der das Einlassventil in der Schließrichtung vorspannenden Feder
abgeleitet), die dazu dient, die Nockenwelle 10 und das
Rotorelement 20 zu der Nachrückwinkelseite zu drehen. Somit
kann beim Ändern
der Relativverdrehungsphase des Rotorelements 20 relativ zu
dem Gehäuseelement 30 auf
die Seite des vorgerückten
Winkels ein gutes Ansprechverhalten erzielt werden.
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Das
in 1 gezeigte Hydraulikdrucksteuerventil 100 bildet
den Hydraulikdruckkreislauf C mit einer durch die Brennkraftmaschine
und ein Ölreservoir 120 der
Brennkraftmaschine betätigten Ölpumpe 110.
Ein Spulenkörper 104 des
Hydraulikdrucksteuerventils 100 wird durch die Erregung
eines Solenoids 103 durch ein Ausgabesignal von einer Erregungssteuervorrichtung 200 gegen
die Kraft einer Feder 105 bzgl. 1 nach links
bewegt. Durch Variieren des Werts der relativen Einschaltdauer (beispielsweise
des zu dem Solenoid 103 zugeführten Stromwerts) wird das
variable Ventilzeitgebungssystem innerhalb eines jeden durch ➀ bis ➄ in 7 gezeigten
Erregungsbereichs betrieben. Die Erregungssteuervorrichtung 200 steuert
die Ausgabe (d.h., den Wert der relativen Einschaltdauer) in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, indem sie einem
vorbestimmten Steuermuster folgt und indem dies auf dem von Sensoren (d.h.,
Sensoren zum Erfassen des Kurbelwinkels, des Nockenwinkels, des
Drosselöffnungsgrads,
der Kraftmaschinenumdrehungszahl, der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers
und der Fahrzeuggeschwindigkeit) erfasstem Signal basiert.
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Wenn
das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in einem ersten Erregungsbereich
(d.h., ➀ aus 7) betrieben wird, wie dies
in 3 gezeigt ist, wird zwischen einem mit einer Auslassöffnung der Ölpumpe 110 verbundenen
Zuführanschluss 106 und
einem zweiten Verbindungsanschluss eine Verbindung aufgestellt und
die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsanschluss 110 und
einem mit dem Ölreservoir 120 verbundenen
Auslassanschluss 107 wird aufgestellt. Somit wird das Arbeitsfluid
sowohl von dem Zuführanschluss 106 zu
dem zweiten Verbindungsanschluss 102 zugeführt sowie
von dem ersten Verbindungsanschluss 101 zu dem Auslassanschluss 107 ausgelassen.
Dementsprechend wird das Arbeitsfluid von der Ölpumpe 110 zu dem
Nachrückwinkeldurchlass 12 zugeführt und
das Arbeitsfluid wird von dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zu
dem Ölreservoir 120 ausgelassen.
Ein Teil des von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 zugeführten Arbeitsfluids
entweicht über
einen Spalt eines jeden Elements (d.h., den Spalt zwischen dem Rotorelement 20 und
dem Gehäuseelement 30,
die sich relativ zueinander drehen) zu dem Ölreservoir 120.
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Wenn
das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in einem zweiten Erregungsbereich
(d.h. ➁ aus 7) betrieben wird, wie dies
in 4 gezeigt ist, ist der Zuführanschluss 106 mit
dem zweiten Verbindungsanschluss 102 in Verbindung und
die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsanschluss 101 und dem
Auslassanschluss 107 ist blockiert. Das Arbeitsfluid wird
von dem Zuführanschluss 106 über einen
in Folge der Bewegung des Spulenkörpers 104 gedrosselten
Durchlass zu dem zweiten Verbindungsanschluss 102 zugeführt. Eine
kleine Menge des Arbeitsfluids wird von dem Zuführanschluss 106 über den
Außenumfangsspalt
des Spulenkörpers 104 zu dem
ersten Verbindungsanschluss 101 zugeführt. Dementsprechend wird das
Arbeitsfluid von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und zu
dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführt. Ein
Teil des von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und
dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführten Arbeitsfluids
entweicht über
den Spalt eines jeden Elements (d.h., den Spalt zwischen dem Rotorelement 20 und
dem Gehäuseelement 30,
die sich relativ zueinander verdrehen) zu dem Ölreservoir 120.
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Wenn
das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in einem dritten Erregungsbereich
(d.h., ➂ aus 7) betrieben wird, dann wird
die Verbindung zwischen dem Zuführanschluss 106 und
den ersten und zweiten Verbindungsanschlüssen 101 und 102 blockiert und
zudem wird die Verbindung zwischen dem Auslassanschluss 107 und
den ersten und zweiten Verbindungsanschlüssen 101, 102 blockiert
(nicht gezeigt). Somit wird von dem Zuführanschluss 106 über den
Außenumfangsspalt
des Spulenkörpers 104 jeweils
eine kleine Menge des Arbeitsfluids zu den ersten und zweiten Verbindungsanschlüssen 101, 102 zugeführt. Dementsprechend
wird das Arbeitsfluid von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und
zu dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführt. Ein
Teil des von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und
dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführten Arbeitsfluids
entweicht über
den Spalt zwischen einem jeden Element (d.h., den Spalt zwischen
dem Rotorelement 20 und dem Gehäuseelement 30, die
sich relativ verdrehen) zu dem Ölreservoir 120.
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Wenn
das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in einem vierten Erregungsbereich
(d.h., ➃ aus 7) betrieben wird, wie dies
in 5 gezeigt ist, ist der Zuführanschluss 106 mit
dem ersten Verbindungsanschluss 101 in Verbindung und die
Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsanschluss 102 und dem
Auslassanschluss 107 ist blockiert. Somit wird das Arbeitsfluid
von dem Zuführanschluss 106 über einen
in Folge der Bewegung des Spulenkörpers 104 gedrosselten Durchlass
zu dem ersten Verbindungsanschluss 101 zugeführt und
eine kleine Menge des Arbeitsfluids wird von dem Zuführanschluss 106 über den
Außenumfangsspalt
des Spulenkörpers 104 zu dem
zweiten Verbindungsanschluss 102 zugeführt. Dementsprechend wird das
Arbeitsfluid von der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und zu
dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführt. Ein
Teil des von der Ölpumpe 101 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und
zu dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführten Arbeitsfluids
entweicht über
den Spalt zwischen einem jeden Element (d.h., den Spalt zwischen
dem Rotorelement 20 und dem Gehäuseelement 30, die
sich relativ zueinander verdrehen) zu dem Ölreservoir 120.
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Wenn
das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in einem fünften Erregungsbereich
(d.h., ➄ aus 7) betrieben wird, wie dies
in 6 gezeigt ist, ist der Zuführanschluss 106 mit
dem ersten Verbindungsanschluss 101 in Verbindung und der
zweite Verbindungsanschluss 102 ist mit dem Auslassanschluss 107 in
Verbindung. Somit wird das Arbeitsfluid von dem Zuführanschluss 106 zu
dem ersten Verbindungsanschluss 101 zugeführt und
von dem zweiten Verbindungsanschluss 102 zu dem Auslassanschluss 107 ausgelassen.
Dementsprechend wird das Arbeitsfluid von der Ölpumpe 110 zu dem
Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführt und
das Arbeitsfluid wird von dem Nachrückwinkeldurchlass 12 zu
dem Ölreservoir 120 ausgelassen.
Ein Teil des von der Ölpumpe 110 zu
dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführten Arbeitsfluids
entweicht über
den Spalt zwischen einem jeden Element (d.h., den Spalt zwischen
dem Rotorelement 20 und dem Gehäuseelement 30, die
sich relativ verdrehen) zu dem Ölreservoir 120.
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Wenn
in dem Ausführungsbeispiel
des variablen Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung
die Phase von der Ausgangsphase auf den Sollvorrückwinkelwert geändert wird,
wie dies in 2 gezeigt ist, wird die Erregung
des Hydraulikdrucksteuerventils 100 durch das Solenoid 103 über die
Erregungssteuervorrichtung 20 einem in 7 gezeigten
vorbestimmten Steuermuster folgend gesteuert. Der Hydraulikdrucksteuerzustand
des Hydraulikdruckkreislaufs C ist so vorbestimmt, dass er sich
von dem Ausgangshydraulikdrucksteuerzustand (im Weiteren als ein
erster Hydraulikdrucksteuerzustand bezeichnet) (d.h., dem Zustand,
in dem das Hydraulikdrucksteuerventil 10 in dem in 3 gezeigten
ersten Erregungsbereich betrieben wird, das heißt, wenn der Wert der relativen
Einschaltdauer 0 Prozent entspricht und ferner dem Zustand, in dem der
Rotor an der Ausgangsphase beibehalten wird und das Sperren der
Relativverdrehung durch den Sperrmechanismus erzielt werden kann)
auf den Übergangshydraulikdrucksteuerzustand
(im Weiteren als ein zweiter Hydraulikdrucksteuerzustand bezeichnet),
der der Zustand ist, in dem das Hydraulikdrucksteuerventil 100 für eine vorbestimmte
Zeitspanne t1 in dem in 4 gezeigten zweiten Erregungsbereich
betrieben wird (d.h., eine Zeitspanne von etwa mehreren Millisekunden),
und dann auf den Hydraulikdrucksteuerzustand ändert, in dem die Phase auf
den Sollwinkelwert (den phasenverschiebbaren Hydraulikdrucksteuerzustand,
im Weiteren als ein dritter Hydraulikdrucksteuerzustand bezeichnet) variiert
werden kann, in welchem das Hydraulikdrucksteuerventil 100 in
dem Bereich von dem fünften
bis zum dritten Erregungsbereich betrieben wird.
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In
dem ersten Hydraulikdrucksteuerzustand kann das Arbeitsfluid von
der Ölpumpe 110 zu
dem Nachrückwinkeldurchlass 12 zugeführt werden
und es kann von dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zu
dem Ölreservoir 120 ausgelassen
werden. Somit kann das Rotorelement 20 an der Ausgangsphase
relativ zu dem Gehäuseelement 30 beibehalten
werden, indem der Hydraulikdruck des Arbeitsfluids über den Nachrückwinkeldurchlass 12 zu
der Nachrückwinkelkammer
R3 zugeführt
wird. Der Sperrstift 61 des Sperrmechanismus B kann durch
die Sperrfeder 62 in dem Sperrloch 21f aufgenommen
werden.
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In
dem zweiten Hydraulikdrucksteuerzustand kann das Arbeitsfluid von
der Ölpumpe 110 zu dem
Vorrückwinkeldurchlass 11 und
zu dem Nachrückwinkeldurchlass 12 zugeführt werden.
Somit kann der Hydraulikdruck in der Vorrückwinkelkammer R1 und dem Sperrloch 21f durch
das über
den Vorrückwinkeldurchlass 11 zu
der Vorrückwinkelkammer
R1 und das Sperrloch 21f zugeführte Arbeitsfluid allmählich erhöht werden,
während
der Hydraulikdruck in der Nachrückwinkelkammer
R2 durch das über
den Nachrückwinkeldurchlass 12 zu
der Nachrückwinkelkammer
R2 zugeführte
Arbeitsfluid bei einem hohen Niveau beibehalten wird.
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Der
Zustand, in dem das durch den Hydraulikdruck in der Nachrückwinkelkammer
R2 erzeugte Drehmoment in Richtung der Nachrückwinkelseite gleich oder größer als
die Summe des durch den Hydraulikdruck in der Vorrückwinkelkammer
R1 erzeugte Drehmoment in Richtung der Vorrückwinkelseite und das durch
die Torsionsfeder S erzeugte Drehmoment in Richtung der Vorrückwinkelseite
ist kann während
einer Zeitspanne beibehalten werden, die gleich oder länger als
eine vorbestimmte Zeitspanne t1 ist. Mit anderen Worten wird in
diesem Zustand die Drehkraft der Torsionsfeder S durch den Hydraulikdruck
des von dem Hydraulikdruckkreislauf C zu der Vorrückwinkelkammer
R1 und zu der Nachrückwinkelkammer
R2 zugeführten
Arbeitsfluids aufgehoben. Somit kann das Rotorelement 20 relativ
zu dem Gehäuseelement 30 an
der Ausgangsphase gestützt werden.
Der Sperrstift 61 des Sperrmechanismus B kann zudem gegen
die Federkraft der Sperrfeder 62 bewegt werden, so dass
er durch das zu dem Sperrloch 21f über den Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführte Arbeitsfluid
zurückgezogen
wird.
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In
dem dritten Hydraulikdrucksteuerzustand, in dem die Phase auf den
Sollvorrückwinkelwert
variiert werden kann, wird die Erregung des Solenoids 103 von
dem fünften
Erregungsbereich ➄ über
den vierten Erregungsbereich während
einer vorbestimmten Zeitspanne t2 (d.h., circa 200 Millisekunden)
auf den dritten Erregungsbereich ➂ geändert, wie in 7 gezeigt
ist. Somit wird der tatsächliche Vorrückwinkelwert
von dem nachgerückten
Winkel allmählich
auf den Sollvorrückwinkelwert
geändert, wie
in 7 gezeigt ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
des variablen Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung
kann die Relativverdrehungsphase des Rotorelements 20 relativ
zu dem Gehäuseelement 30 auf
eine gewünschte
Phase innerhalb des Bereichs von der am meisten nachgerückten Winkelphase
(d.h., die Phase, in der das Volumen der Vorrückwinkelkammer R3 minimal ist
und das Volumen der Nachrückwinkelkammer
R2 maximal ist) auf die am meisten vorgerückte Winkelphase (d.h., die
Phase, in der das Volumen der Vorrückwinkelkammer R1 maximal ist
und das Volumen der Nachrückwinkelkammer
R2 minimal ist) eingestellt und beibehalten werden. Somit kann die
Ventilzeitgebung des Einlassventils während des Betriebs der Brennkraftmaschine
auf geeignete Weise zwischen dem Betrieb im Steuerungszustand des
am meisten nachgerückten Winkels
und im Steuerungszustand des am meisten vorgerückten Winkels eingestellt werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
des variablen Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung
wird, während
die Phase von der Ausgangsphase (der am meisten nachgerückten Winkelphase) auf
die Sollvorrückwinkelphase
geändert
wird, der Hydraulikdrucksteuerzustand des Hydraulikdruckkreislaufs
C von dem ersten Hydraulikdrucksteuerzustand auf den zweiten Hydraulikdrucksteuerzustand und
dann auf den dritten Hydraulikdrucksteuerzustand geändert. Somit
startet der Sperrmechanismus B den Entsperrungsbetrieb dadurch,
dass das Arbeitsfluid von dem Hydraulikdruckkreislauf C zu dem Sperrloch 21f zugeführt wird,
während
das Gehäuseelement 30 und
das Rotorelement 20 während
der vorbestimmten Zeitspanne t1 durch den Betrieb des Anschlagmechanismus
A1 und die Steuerung des Hydraulikdruckkreislaufs C an der Ausgangsphase beibehalten
werden (d.h., der Zustand, in dem die Drehkraft der Torsionsfeder
S durch den Hydraulikdruck des von dem Hydraulikdruckkreislauf C
zu der Vorrückwinkelkammer
R1 und der Nachrückwinkelkammer
R2 zugeführten
Arbeitsfluids aufgehoben wird).
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Wenn
das Gehäuseelement 30 und
das Rotorelement 20 durch den Betrieb des Anschlagmechanismus
A1 und die Steuerung des Hydraulikdruckkreislaufs C1 an der Ausgangsphase
beibehalten werden, dann kann sich der Sperrstift 61 des Sperrmechanismus
B nahezu ohne Gleitwiderstand zwischen der gesperrten Position und
der entsperrten Position bewegen. Dementsprechend kann sich der
Sperrstift 61 des Sperrmechanismus B in der vorbestimmten
Zeitspanne t1 schnell von der gesperrten Position auf die entsperrte
Position bewegen und somit zieht sich der Sperrstift 61 präzise zurück, ohne sich
zwischen dem Rotorelement 20 und dem Gehäuseelement 30 zu
verfangen.
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Die
vorbestimmte Zeitspanne t1 kann kürzer als eine Zeitspanne sein,
die zum Bewegen des Sperrstifts 61 des Sperrmechanismus
B von der gesperrten Position auf die entsperrte Position (d.h.,
circa zehn Millisekunden) während
der vorbestimmten Zeitspanne t1 durch den Hydraulikdruck des von
dem Hydraulikdruckkreislauf C zu dem Sperrloch 21f zugeführten Arbeitsfluids
(circa eine Millisekunde bis zwei Millisekunden) erforderlich ist.
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Auch
wenn in diesem Fall der Sperrstift 61 des Sperrmechanismus
B durch die Drehkraft der Torsionsfeder S fast zwischen dem Rotorelement 20 und
dem Gehäuseelement 30 gefangen
wird, hat der Sperrstift 21 mit der Bewegung auf die entsperrte
Position begonnen. Da außerdem
ein geeigneter Spalt zwischen dem Sperrloch 21f und dem
Sperrstift 61 bereitgestellt ist, kann der Sperrstift 61 auf
die entsperrte Position zurückgezogen
werden, bevor er zwischen dem Rotorelement 20 und dem Gehäuseelement 30 gefangen
wird.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, dreht sich gemäß dem Ausführungsbeispiel des variablen
Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung das Gehäuseelement 30 als
eine Einheit mit der Kurbelwelle und das Rotorelement 20 dreht
sich als eine Einheit mit der Nockenwelle 10. Jedoch kann
die vorliegende Erfindung für
eine andere Bauart eines variablen Ventilzeitgebungssystems verwendet
werden, bei dem sich das Gehäuseelement
als eine Einheit mit der Nockenwelle dreht und sich das Rotorelement als
eine Einheit mit der Kurbelwelle dreht. Die vorliegende Erfindung
kann zudem als das variable Ventilzeitgebungssystem verwendet werden,
in dem der Flügel
als eine Einheit mit dem Rotorkörper
ausgebildet ist.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung auf das an der Nockenwelle zum Steuern
des Öffnens und
Schließens
des Einlassventils vorgesehene variable Ventilzeitgebungssystem
angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auf ein anderes
variables Ventilzeitgebungssystem angewendet werden, das an der
Nockenwelle zum Steuern des Öffnens und
Schließens
des Auslassventils vorgesehen ist. Bezüglich des an der Nockenwelle
zum Steuern des Öffnens
und Schließens
des Auslassventils vorgesehenen variablen Ventilzeitgebungssystems
wird die am meisten vorgerückte
Winkelphase des Rotorelements relativ zu dem Gehäuseelement als die Ausgangsphase
bestimmt.
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In
dem Ausführungsbeispiel
des variablen Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung
wird der zweite Hydraulikdruckzustand erhalten, indem das Hydraulikdrucksteuerventil 100 während der
Phasenverschiebung von der Ausgangsphase auf die Sollvorrückwinkelphase
für eine
vorbestimmte Zeitspanne t1 in dem zweiten Erregungsbereich betrieben
wird. Jedoch kann an Stelle des zweiten Erregungsbereichs das variable
Ventilzeitgebungssystem der vorliegenden Erfindung angewendet werden,
um den zweiten Hydraulikdrucksteuerzustand zu erhalten, indem das
Hydraulikdrucksteuerventil 100 für die vorbestimmte Zeitspanne
t1 in dem vierten Erregungsbereich und in dem dritten Erregungsbereich
betrieben wird. In diesen Fällen
wird das Arbeitsfluid von der Pumpe 110 zu dem Nachrückwinkeldurchlass 12 und
zu dem Vorrückwinkeldurchlass 11 zugeführt.
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In
dem Ausführungsbeispiel
des variablen Ventilzeitgebungssystems der vorliegenden Erfindung
kann ungeachtet der Temperatur des in dem Hydraulikdruckkreislauf
C strömenden
Arbeitsfluids der gleiche Betrieb erhalten werden. Jedoch kann das
variable Ventilzeitgebungssystem der vorliegenden Erfindung angewendet
werden, um die vorbestimmte Zeitspanne t1 (in 7 gezeigt)
des Steuermusters in Übereinstimmung
mit der Temperatur des Arbeitsfluids auf den geeigneten Wert einschließlich Null
einzustellen, indem die Temperatur des in dem Hydraulikdruckkreislauf
C strömenden
Arbeitsfluids direkt oder indirekt erfasst wird. Es ist vorzuziehen, die
vorbestimmte Zeitspanne t1 so kurz wie möglich zu bestimmen, da die
vorbestimmte Zeitspanne t1 die Gesamtzeitspanne für die Phasenverschiebung
von der Ausgangsphase auf die Sollvorrückwinkelphase verlängert.
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Die
Prinzipien, bevorzugten Ausführungsbeispiele
und Betriebsmodi der vorliegenden Erfindung wurden in der vorgehenden
Beschreibung beschrieben. Jedoch ist die unter Schutz zu stellenden
Erfindung nicht als auf die hier offenbarten besonderen Ausführungsbeispiele
beschränkt
zu betrachten. Außerdem
sollen die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele als veranschaulichend
und nicht als beschränkend
gelten.
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Ein
variables Ventilzeitgebungssystem, in dem ein Sperrelement eines
Sperrmechanismus während
einer Phasenverschiebung von einer Ausgangsphase auf einen Sollvorrückwert nicht
zwischen einem Rotorelement und dem Gehäuseelement gefangen wird. Der
Hydraulikdrucksteuerzustand des Hydraulikdruckkreislaufs wird von
einem Ausgangshydraulikdrucksteuerzustand, in dem die Phase an der
Anfangsphase beibehalten wird und in dem die Phase durch den Sperrmechanismus
gesperrt werden kann, auf den Hydraulikdrucksteuerzustand verstellt,
in dem die Phase auf den Sollvorrückwinkel variiert werden kann,
wobei ein Hydraulikdrucksteuerzustand durchlaufen wird, in dem die Phase
an der Ausgangsphase beibehalten werden kann und der Sperrmechanismus
während
einer vorbestimmten Zeitspanne entsperrt werden kann, wenn die Phase
von der Ausgangsphase auf den Sollvorrückwinkelwert verschoben wird.