DE602004000193T2

DE602004000193T2 - Variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE602004000193T2
Application number: DE602004000193T
Authority: DE
Inventors: Osamu Komazawa; Naoto Yumisashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2004257313A; EP1452700A1; US20050016481A1; JP4000522B2; US6976460B2; DE602004000193D1; EP1452700B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuervorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine variable Ventilsteuervorrichtung, die eine Relativdrehphase zwischen einem antriebsseitigen Drehelement und einem auf der angetriebenen Seite befindlichen Drehelement variabel steuert und eine Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement und dem auf der angetriebenen Seite befindlichen Drehelement beschränkt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bekannte variable Ventilsteuervorrichtungen gewährleisten einen geeigneten Betriebszustand eines Motors durch Variieren der Relativdrehphase eines antriebsseitigen Drehelements wie beispielsweise eines Außenrotors, der sich synchron mit einer Kurbelwelle dreht, und einem auf der angetriebenen Seite befindlichen Drehelement wie beispielsweise ein Innenrotor, der mit einer Nockenwelle verbunden ist, bei Normalbetrieb des Motors.
Die bekannten variablen Ventilsteuervorrichtungen enthalten eine Drehphase-Halteeinrichtung (d.h. einen Verriegelungsmechanismus) zum Halten und Zulassen der Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement und dem auf der angetriebenen Seite befindlichen Drehelement. Der Verriegelungsmechanismus hält einen Entriegelungszustand aufrecht, wenn die Relativdrehphase verändert wird. Ein Verriegelungszustand wird beispielsweise zum Gewährleisten einer vorbestimmten Relativdrehphase, wie beispielsweise das Anlassen des Motors, zeitlich passend erlangt.
Mit anderen Worten: der Verriegelungsmechanismus nimmt beim Anlassen des Motors eine verriegelte und während des Normalbetriebs eine entriegelte Stellung ein. Somit wird beim Anlassen des Motors der geeignete Startzustand sichergestellt.
Der Verriegelungsmechanismus enthält einen Verriegelungskörper, der sich von der ersten Drehelementseite aus in die zweite Drehelementseite einrückend bewegt (d.h. von dem an triebsseitigen Drehelement oder von dem auf der angetriebenen Seite befindlichen Drehelement aus). Dadurch, dass sich der Verriegelungskörper sowohl in das erste als auch das zweite Drehelement erstreckt, wird die Verriegelungsstellung zum Halten der Relativdrehung erzielt. Währenddessen ist durch das Zurückziehen des Verriegelungskörpers auf die Seite des ersten Drehelements die Einnahme der entriegelten Stellung mit Relativdrehung zwischen dem ersten Drehelement und dem zweiten Element ermöglicht.
Bei einer bekannten variablen Ventilsteuerung beinhaltet eine Drehphase-Begrenzungseinrichtung eine Ausgestaltung zwischen einem Begrenzungskörper (d.h. entspricht dem Verriegelungskörper des Verriegelungsmechanismus) und einer am Drehelement ausgebildeten Nut zum Aufnehmen des Begrenzungskörper mit einer Nutbreite, die in Umfangsrichtung vergrößert ist, um getrennt von einer Verriegelungsphase die Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement und dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement zu beschränken und um die sich an die Verriegelungsphase annähernde Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement und dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement zu ermöglichen.
Die Drehphase-Begrenzungseinrichtung begrenzt die Relativdrehung zur Spätwinkelseite und läßt in einer Begrenzungsphase die Relativdrehung zur Frühwinkelseite hin zu, die beispielsweise in dem Fall, bei dem die Verriegelungsphase in einem Zwischenphasenbereich zwischen der Phase mit dem größten Spätwinkel und der Phase mit dem größten Frühwinkel festgelegt ist, zwischen einer Phase mit dem größten Spätwinkel und der Verriegelungsphase festgelegt ist. Wegen der durch die Drehphase-Begrenzungseinrichtung bedingten Begrenzung wandert die Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement und dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement nicht zur Spätwinkelseite hin, die gleich oder weiter als die Begrenzungsphase ist.
Eine bekannte variable Ventilsteuervorrichtung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschrieben ist, beinhaltet die Drehphase-Begrenzungseinrichtung. Mit Hilfe der Drehphase-Begrenzungseinrichtung der variablen Ventilsteuervorrichtung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschrieben ist, wird der Mo toranlass-Verriegelungsvorgang beim Anlassen des Motors durch Wechseln der Relativdrehphase von der Phase des größten Spätwinkels zu der Verriegelungsphase schnell ausgeführt.
Mit Hilfe der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschriebenen Konstruktion der variablen Ventilsteuerung wird der Drehphasenwechsel von der Phase mit dem größten Spätwinkel zu der Verriegelungsphase, die dem dazwischen liegenden Frühwinkel entspricht, in Viertelphasenstufen- bzw. -schritten der Phasendifferenz zwischen der Phase mit dem größten Spätwinkel und der Verriegelungsphase ausgeführt, in dem eine Hilfsbegrenzungseinrichtung, die als Drehphase-Begrenzungseinrichtung dient, vorhanden ist.
Die variable Ventilsteuerung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschrieben ist, beinhaltet eine Drehphase-Halteeinrichtung, die eine erste Steuereinrichtung und eine zweite Steuereinrichtung umfasst. Die Drehphase-Halteeinrichtung umfasst ferner die einzige Hilfsbegrenzungseinrichtung. Eine Verriegelungsnut umfasst eine Stufe, die als die Hilfsbegrenzungseinrichtung dient.
Bei der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschriebenen variablen Ventilsteuerung ist die Zeitspanne bis zum Erreichen der Verriegelungsphase verkürzt, indem der Anfangswert der Relativdrehung um einen vorbestimmten Wert erhöht wird, dadurch, dass während der durch das auf die Nockenwelle (gezeigt in 13) ausgeübte Wechseldrehmoment als Zwischenphase auftretenden Relativdrehung von der Phase vor dem Anlassen des Motors (beispielsweise der größte Spätwinkel) zu der Verriegelungsphase die Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Relativdrehung in Richtung des Spätwinkels vorgesehen ist.
Ungeachtet dessen ist anzunehmen, dass bei dem Aufbau der bekannten variablen Ventilsteuervorrichtung, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-97912 beschrieben ist, die Zeitspanne, die notwendig ist, um die Verriegelungsphase zu erreichen, bei niedrigen Temperaturen länger wird, weil der Widerstand beim Abführen des in einer Hydraulikkammer verbleibenden Öls zunimmt, das zum Einstellen der Relativdrehphase verwendet wurde, um den durch das Wechseldrehmoment der Nockenwelle bedingten Relativdrehwinkel zu reduzieren.
Die US 2002/0043231 A1 zeigt eine Ventileinstellvorrichtung, die den Zeitpunkt zum Öffnen und/oder Schließen entweder eines Einlassventils oder eines Auslassventils gemäß dem Antriebszustand eines Verbrennungsmotors variabel steuert. Die bekannte Ventileinstelleinrichtung umfasst die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Hier umfasst die Drehphase-Begrenzungseinrichtung einen Begrenzungskörper, der in Radialrichtung eines Rotors verschiebbar ist und in eine Nut eingeführt und/oder außer Eingriff von der Nut gebracht werden kann. Die Nut umfasst einen Stufenabschnitt an einer gegenüber der Nut entweder in Richtung Früh oder in Richtung Spät verschobenen Stelle. Der Stufenabschnitt ist niedriger als die Außenumfangsfläche, er ist jedoch nicht höher als der Nutgrund. Folglich ist diese bekannte Ventilsteuereinrichtung mit den gleichen Nachteilen behaftet wie die zuvor genannte bekannte Einrichtung.
Es ist eine Aufgabe, eine variable Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen, die mit einer einfachen Konstruktion eine schnelle und sichere Verriegelung beim Anlassen des Motors leistet.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch eine variable Ventilsteuervorrichtung mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1 gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen die Merkmale der beigefügten abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangehenden als auch zusätzliche Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, deutlicher.
1 zeigt einen Vertikalschnitt einer variablen Ventilsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung in verriegeltem Zustand entlang der Linie II-II der 1.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem entriegelten Zustand.
4a ist eine erläuternde Ansicht einer stufenweisen Begrenzung durch eine Drehphase-Begrenzungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4b ist eine erläuternde Ansicht der stufenweisen Begrenzung durch die Drehphase-Begrenzungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4c ist eine erläuternde Ansicht der stufenweisen Begrenzung durch die Drehphase-Begrenzungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5a ist eine erläuternde Ansicht der stufenweisen Begrenzung durch die Drehphase-Begrenzungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5b ist eine erläuternde Ansicht der stufenweisen Begrenzung durch die Drehphase-Begrenzungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Verschiebekörpers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Ansicht, die die Betriebsweise eines Ölsteuerventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8a ist eine erläuternde Ansicht einer variablen Ventilsteuervorrichtung im Betrieb mit einer unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8b ist eine erläuternde Ansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung im Betrieb mit der unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9a ist eine erläuternde Ansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung im Betrieb mit der unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9b ist eine erläuternde Ansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung im Betrieb mit der unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine erläuternde Ansicht der variablen Ventilsteuervorrichtung mit der unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Ansicht, die einen wesentlichen Abschnitt ohne Führungskanal gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerzustand der variablen Ventilsteuervorrichtung beim Anlassen des Motors zeigt.
13 ist eine Ansicht, die die Steuerung einer bekannten variablen Ventilsteuervorrichtung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1–7 und 12 erläutert.
Der grundsätzliche Aufbau der variablen Ventilsteuervorrichtung ist wie folgt. Wie in der 1 gezeigt, enthält die variable Ventilsteuervorrichtung einen Außenrotor 2 als antriebsseitiges Drehelement, der synchronisiert mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug dreht, und einen Innenrotor 1 als auf der angetriebenen Seite liegendes Drehelement, der zum miteinander Drehen mit einer Nockenwelle 3 koaxial zu dem Außenrotor 2 angeordnet ist.
Der Innenrotor 1 ist an dem Vorderende der Nockenwelle 3 drehfest angebaut, damit er sich zusammen mit der Nockenwelle 3 dreht, die am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors gelagert ist.
Der Außenrotor 2 ist so auf den Innenrotor 1 aufgesteckt, dass er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Relativdrehphase relativ hierzu drehbar ist, und ist mit einer Vorderplatte 22, einer Rückplatte 23 und einem am Außenumfang des Außenrotors 2 drehfest vorhandenen Zahnkranz 20 zur zeitlichen Steuerung versehen.
Ein Antriebsübertragungselement 24, wie beispielsweise eine Zeitsteuerungskette oder ein Zeitsteuerungsriemen, befindet sich zwischen dem Zahnkranz 20 zur zeitlichen Steuerung und einem an der Kurbelwelle des Motors befindlichen Getriebe.
Wenn die Kurbelwelle des Motors gedreht wird, wird die Drehleistung über das Antriebsübertragungselement 24 auf den Zahnkranz 20 zur Zeitsteuerung übertragen, um den Außenrotor 2, der den Zahnkranz 20 zur zeitlichen Steuerung aufweist, in der Drehrichtung S (in 2 gezeigt) zu drehen und um den Innenrotor 1 in der Drehrichtung S zu drehen. Durch Drehung des Innenrotors 1 dreht die Nockenwelle 3. Daraufhin drückt ein Nocken, der an der Nocken welle 3 vorhanden ist, ein Einlass- oder ein Auslassventil, um das Einlass- oder das Auslassventil zu öffnen.
Es wird nachfolgend der Aufbau einer Drehphase-Einstelleinrichtung erläutert. Wie in der 2 gezeigt, umfasst der Außenrotor 2 mehrere Vorsprünge 4, die als Schuhe dienen, welche in radial einwärts gerichteter Richtung entlang der Drehrichtung vorstehen, wobei ein vorbestimmter Abstand zueinander eingehalten ist. Zwischen benachbarten Vorsprüngen 4 des Außenrotors 2 sind von dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 begrenzte Fluiddruckkammern 40 gebildet.
An den Außenumfangsabschnitten des Innenrotors 1, die den jeweiligen Fluiddruckkammern 40 zugewandt sind, sind Flügelaufnahmenuten 41 ausgebildet. Ein Flügel 5 befindet sich in der Flügelaufnahmenut 41, um die Fluiddruckkammer 40 zu unterteilen und in Relativdrehrichtung (d.h. S1 bzw. S2 Richtung in der 2) eine Frühwinkelkammer 43 und eine Spätwinkelkammer 42 zu begrenzen. Der Flügel 5 ist in der Flügelaufnahmenut 41 in Radialrichtung verschiebbar angeordnet. Wie in der 1 gezeigt, wird der Flügel 5 durch eine Feder 52, die sich an der in Radialrichtung gesehen Innenseite der Fluiddruckkammer befindet, gegen die Innenwandung W der Fluiddruckkammer gedrückt.
Die Frühwinkelkammer 43 steht mit einem Frühwinkelkanal 11 in Verbindung, der im Innenrotor 1 ausgebildet ist. Die Spätwinkelkammer 42 steht mit einem Spätwinkelkanal 10 in Verbindung, der im Innenrotor 1 ausgebildet ist. Der Frühwinkelkanal 11 und der Spätwinkelkanal 10 sind mit einem Hydraulikkreis 7 verbunden.
Zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2 befindet sich ein Drehphase-Haltemechanismus R1 zum Halten der Relativdrehung zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2, wenn sich das Stadium der Relativdrehung an einer vorbestimmten Verriegelungsphase (beispielsweise die in den 2–3 gezeigten Phasen) befindet, die zwischen einer maximalen Frühwinkelphase und einer maximalen Spätwinkelphase festgelegt ist. Der Drehphase-Haltemechanismus R1 enthält ein Paar Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtungen R zum Begrenzen der Drehung in einer bestimmten Drehrichtung und zum Begrenzen der Drehung in umgekehrter Richtung. Die Verriegelungsfunktion wird durch das Drehphase- Halte- bzw. Begrenzungseinrichtungspaar R, R erzielt, indem die Drehung in den verschiedenen Richtungen durch jede Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R begrenzt wird.
Wie in der 4 gezeigt, enthält die Drehphase-Halte- bzw. -Begrenzungseinrichtung R einen Verschiebekörper Ra, der in der Drehphase-Halte- bzw. -Begrenzungseinrichtung R verschiebbar ist, und eine Nut Rb zum Aufnehmen des hierin einzugreifenden Verschiebekörpers Ra. Für den Fall, dass die Verriegelungsfunktion erzielt ist, dient der Verschiebekörper Ra als Verriegelungskörper, und die Nut Rb dient als Verriegelungsnut. Wenn die Begrenzungsfunktion erfüllt wird, dient der Verschiebekörper Ra als Begrenzungskörper, und die Nut Rb dient als Begrenzungsnut.
Wie in den 2–3 gezeigt, weist die Drehphase-Halteeinrichtung R1 das Drehphase-Halteeinrichtungspaar R, R an einem vorbestimmten Abschnitt auf. Wie in den 2–3 gezeigt, umfasst die Drehphase-Halteeinrichtung R1 einen Spätwinkel-Verriegelungsabschnitt 6A und einen Frühwinkel-Verriegelungsabschnitt 6B, die sich am Außenrotor 2 befinden, und ein Paar vertiefte Nuten Rb, Rb (das sind die Nuten RbA, RbB) an einem Abschnitt des Außenumfangs des Innenrotors 1.
Wie in den 2, 3, 6 gezeigt, umfasst die Drehphase-Halte- bzw. -Begrenzungseinrichtung R den am Außenrotor 2 befindlichen Verschiebekörper Ra, der in Radialrichtung verschiebbar ist, und eine Feder S, die als mechanisches Vorspannmittel funktioniert, um den Verschiebekörper Ra radial nach innen zu drücken. Die Feder S ist in einer Ausnehmung Raa des Verschiebekörpers Ra eingesetzt, um den Verschiebekörper Ra von Seiten des Außenrotors 2 in radialer Richtung nach innen vorzuspannen.
Obwohl der Verschiebekörper Ra in der in den 2, 3, 6 gezeigten Ausführungsform plattenartig ist, kann der Verschiebekörper Ra auch stiftartig oder dergleichen ausgebildet sein.
Während der Verriegelungsphase, in der die Drehphase-Halteeinrichtung R1 wirkt, wie es in den 2 und 5b gezeigt ist, ragen die Verschiebekörper Ra, Ra für den Spätwinkel-Verriegelungsabschnitt 6A und den Frühwinkel-Verriegelungsabschnitt 6B in die Nuten RbA bzw. RbB, um den Sperrzustand zum Halten der Relativdrehphase zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2 in der vorbestimmen Verriegelungsphase zu erzielen, die zwischen der Phase mit dem maximalen Frühwinkel und der Phase mit dem maximalen Spätwinkel festgelegt ist. Der voranstehende Betriebszustand der Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R ist als Verriegelungszustand definiert. Die Verriegelungsphase ist als diejenige Phase festgelegt, in der die Ventilsteuerung ein einwandfreies Anlassen des Motors erzielen kann.
Wie zuvor erläutert, dient das Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtungspaar R als Drehphase-Halteeinrichtung R1. Zwischendurch dienen die jeweiligen Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtungen R als Drehphase-Begrenzungseinrichtung R2.
Die Drehphase-Halteeinrichtung R1 beendet in der Verriegelungsphase nahezu vollständig eine Relativdrehung. In der Zwischenzeit begrenzt die Drehphase-Begrenzungseinrichtung R2 das Zurückdrehen der Relativdrehung in eine von der Verriegelungsphase weggerichtete Richtung (beispielsweise von der Spätwinkelseite her) in stufenartiger Weise bei der Relativdrehung in vorbestimmter Richtung, so dass die Relativdrehphase zu der Verriegelungsphase wandert. Die Drehphase-Begrenzungseinrichtung R2 erlaubt die Relativdrehung zur Verriegelungsphase hin (beispielsweise eine Winkeldrehung nach Früh).
Wie vorangehend erläutert, wird mit Hilfe der variablen Ventilsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Verriegelungsfunktion der Drehphase-Halteeinrichtung R1, die den Spätwinkel-Verriegelungsabschnitt 6A und den Frühwinkel-Verriegelungsabschnitt 6B umfasst, dadurch erzielt, dass die Verschiebekörper Ra, Ra, die jeweils in die Nuten Rb, Rb eingeführt sind, die Wände der Nuten Rb, Rb berühren, wobei die Wände auf verschiedenen Seiten in Bezug auf die Drehrichtung positioniert sind. Um die Begrenzungsfunktion zu leisten, wird währenddessen die Verriegelungsfunktion an dem Spätwinkel-Verriegelungsabschnitt 6A als Begrenzungsfunktion benutzt. Wie in den 4b, 5a gezeigt, ist bei dem Frühwinkel-Verriegelungsabschnitt 6B die Nutseitenwand Rba der Nut Rb auf der Spätwinkelseite an einer einzigartigen Position angeordnet, um für die Begrenzungsfunktion (d.h. die Seitenwand Rba wirkt nicht verriegelnd) benutzt zu werden. Des Weiteren ist auf der Spätwinkelseite ein Stufenabschnitt Rc an der Nutseitenwand Rba der Nut Rb vorhanden, die eine spezielle Charakteristik an der Stelle in Umfangsrichtung schafft (d.h. die Phase, die zum Begrenzen der Drehphase dient).
Wie in der 4 gezeigt, befindet sich der Stufenabschnitt Rc auf der Spätwinkelseite der jeweiligen Nuten Rb. Der Stufenabschnitt Rc ist so ausgestaltet, dass er den Verschiebekörper Ra aufnimmt und mit diesem in Eingriff gelangt. Durch die Aufnahme und den Eingriff des Verschiebekörpers Ra am Stufenabschnitt Rc wird die Relativdrehung zur Spätwinkelseite hin begrenzt, und die Relativdrehung zur Frühwinkelseite hin wird in jeweiligen Drehphasen zugelassen. Mit anderen Worten: die Richtung der Drehbegrenzung für den Verschiebekörper Ra ist an der Seitenwand Rca des Stufenabschnitts und der Nutseitenwand Rba identisch.
Wie in den 4a, 4c, 5a gezeigt, sind die Phasen so festgelegt, dass die Begrenzung an dem Stufenabschnitt Rc, der sich an einer Frühwinkel-Nut RbB befindet, dem Stufenabschnitt Rc, der an einer Spätwinkel-Nut RbA vorhanden ist, und einen vertieften Abschnitt der Frühwinkel-Nut RbB in dieser Reihenfolge ausgeübt wird.
Genauer gesagt wird, wie es in der Relativdrehphase der 12 gezeigt ist, die Relativdrehung in Richtung des Spätwinkels in drei Stufen begrenzt. Entsprechend gelangt der Verschiebekörper Ra entsprechend der Drehung der Kurbelwelle mit der Nut Rb stufenweise in Eingriff, um den Anfangswert der Relativdrehung anzuheben.
Des Weiteren ist ein Führungskanal Rd vorhanden, um sicherzustellen, dass der Verschiebekörper Ra in die Nut Rb gelangt.
Mit der in den 2–5 gezeigten Ausführungsform wird das Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung gemäß der Relativdrehung von der Spätwinkelseite zur Verriegelungsphase hin erzielt. Der Führungskanal Rd zum Führen des Verschiebekörpers Ra ist an der Oberseite des Innenrotors 1 an einer Stelle ausgebildet, die ungefähr dem Bewegungsweg L1 zugewandt ist. Der Führungskanal Rd liegt verglichen mit der Außenfläche des Innenrotors 1 an einer weiter zur Nut hin versetzten Stelle und ist einem Weg zugewandt, der die Verlängerung des ungefähren Bewegungswegs L1 oberhalb der Nut Rb darstellt. Der Führungskanal Rd befindet sich ungefähr 0,1 mm näher an der Nut.
Durch das Vorsehen des Führungskanals Rd kann der Verschiebekörper Ra sicher in die Nut Rb, die den Stufenabschnitt Rc umfasst, eingeführt werden. Da das Vorderende des Verschiebekörpers Ra in dessen Verschieberichtung die dem sich drehenden Verschiebekörper Ra gegenüberliegende Nutseitenwand RbB berührt, wenn der Verschiebekörper Ra über die Nut Rb gelangt, gelangt der Verschiebekörper Ra sicher in die Nut Rb.
Der Verschiebekörper Ra dringt dann durch die Vorspannkraft der Feder S in die Nut Rb, wenn das über den Hydraulikkreis 7 in die Nut Rb eingeleitete Öl abgeführt ist. Der Verschiebekörper Ra zieht sich aus der Nut Rb zurück, wenn über den Hydraulikkreis 7 Öl in die Nut Rb eingeleitet wird. Dieser voranstehende Zustand der Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R ist als Entriegelungszustand definiert.
Das Zu- und Abführen des Sperröls steuert die Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R. In diesem Fall muß die Relativstellung zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 der Verriegelungsphase zum Verriegeln entsprechen.
Das Zu- und Abführen des Betriebsöls wird nachfolgend erläutert. Wie in den 1–3 gezeigt, wird das als Betriebsflüssigkeit dienende Öl über den Frühwinkelkanal 11 und den Spätwinkelkanal 10 von dem Hydraulikkreis 7 verhältnismäßig der Frühwinkelkammer 43 bzw. der Spätwinkelkammer 42 zugeführt bzw. hieraus abgeführt, um die Relativdrehphase des Außenrotors 2 zu dem Innenrotor 1 zwischen der Phase mit dem maximalen Frühwinkel (d.h. die Relativdrehphase, wenn die Frühwinkelkammer 43 das maximale Volumen einnimmt) und der Phase mit dem maximalen Spätwinkel (d.h. die Relativdrehphase, wenn die Spätwinkelkammer 42 das maximale Volumen einnimmt) einzustellen, indem die relative Stellung des Flügels 5 in der Hydraulikdruckkammer 40 verändert wird.
Des Weiteren führt der Hydraulikkreis 7 den Ver- und Entriegelungsvorgang der Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R aus, der notwendig ist, um das Festlegen der Relativdrehphase auszuführen.
Wie in den 1–3 gezeigt, beinhaltet der Hydraulikkreis 7 eine Pumpe 70, die durch die Antriebskraft des Motors oder mittels Strom angetrieben wird, um die Betriebsflüssigkeit oder das Öl, das als Sperröl dient, einem Ölsteuerventil OCV zuzuführen, das Ölsteuerventil OCV, das ein Magnetventil ist, um das Öl an mehreren Öffnungen einzuspeisen und abzuführen, indem die Stellung einer Spule verändert wird, dadurch, dass der elektrische Strom von einer elektronischen Steuereinheit ECU gesteuert wird, und eine Ölwanne 75 zum Aufnehmen des Öls.
Der Frühwinkelkanal 11 und der Spätwinkelkanal 10 werden mit der vorbestimmten Öffnung des Ölsteuerventils OCV verbunden.
Die Nut Rb steht mit einem Sperrölkanal 63 in Verbindung, der im Innenrotor 1 ausgebildet ist. Der Sperrölkanal 63 wird mit der vorgegebenen Mündung an dem Ölsteuerventil OCV des Hydraulikkreises 7 verbunden.
Mit anderen Worten: der Hydraulikkreis 7 speist über den Sperrölkanal 63 die Nut Rb mit dem als Sperröl dienenden Öl und führt es über den Sperrölkanal 63 aus der Nut Rb ab. Wenn das Sperröl von dem Ölsteuerventil OCV in die Nut Rb eingeleitet wird, wie es in der 3 gezeigt ist, zieht sich der Verschiebekörper Ra zur Außenrotorseite 2 zurück, wodurch der Verriegelungszustand der Relativdrehung zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 aufgehoben wird.
Wie in der 7 gezeigt, verändert das Ölsteuerventil OCV des Hydraulikkreises 7 die Stellung der Spule von einer Stellung W1 in eine Stellung W4 proportional zu der Eingabe der elektronischen Steuereinheit ECU, um das Einspeisen, das Abführen des Öls und das Anhalten des Öls, das als Sperröl oder als Betriebsflüssigkeit dient, relativ zur Frühwinkelkammer 43 und der Spätwinkelkammer 42 und der Nut Rb zu schalten.
In dem die Spule des Ölsteuerventils OCV in der Stellung W1 positioniert wird, erfolgt das Abführen, bei dem die Betriebsflüssigkeit der Frühwinkelkammer 43 und der Spätwinkelkammer 42 sowie das Sperröl der Nut Rb zur Ölwanne 75 hin abgeführt werden.
Durch das Positionieren der Spule des Ölsteuerventils OCV in die Stellung W2 wird Sperröl in die Nut Rb geleitet, um den Verriegelungszustand der Relativdrehung zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 aufzuheben. Des Weiteren kann der Bewegungsvorgang in Rich tung Frühwinkel ausgeführt werden, um die Relativdrehphase zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 in Richtung des Frühwinkels S2 zu bewegen, indem die Betriebsflüssigkeit in die Frühwinkelkammer 43 geleitet wird, während die Betriebsflüssigkeit aus der Spätwinkelkammer 42 abführt wird.
Indem die Spule des Ölsteuerventils OCV in die Stellung W3 gebracht wird, wird der Verriegelungszustand der Relativdrehung zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 aufgehoben, während das Einspeisen der Betriebsflüssigkeit in die Frühwinkelkammer 43 und die Spätwinkelkammer 42 angehalten wird, um die Relativdrehphase zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 beizubehalten (d.h. Haltebetrieb).
Durch das Positionieren der Spule des Ölsteuerventils OCV in die Stellung W4 wird der Verriegelungszustand der Relativdrehung zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 aufgehoben und die Betriebsflüssigkeit wird in die Spätwinkelkammer 42 eingeleitet, während die Betriebsflüssigkeit der Frühwinkelkammer 43 abgeführt wird, um die Relativdrehphase zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 1 in Spätwinkelrichtung S1 zu bewegen (d.h. Spätwinkelstellvorgang). Der operative Aufbau des Ölsteuerventils OCV ist nicht auf die voranstehende Konstruktion beschränkt und kann verändert werden.
Die elektronische Steuereinheit ECU, die sich am Motor befindet, umfasst einen Speicher, der vorbestimmte Programme oder dergleichen enthält, eine CPU und eine Ein-Ausgabeschnittstelle.
Wie in der 1 gezeigt, ist die elektronische Steuereinheit ECU mit einem Nockenwinkel-Sensor 90a zum Detektieren der Phase der Nockenwelle, einem Kurbelwellen-Winkelsensor zum Detektieren der Phase der Kurbelwelle, einem Öltemperatursensor 90c zum Detektieren der Temperatur des Motoröls, einem Drehzahlsensor 90d zum Detektieren der Drehzahl der Kurbelwelle (d.h. die Motordrehzahl), und einem Zündschlüsselschalter (hiernach als IG/SW bezeichnet) 90e verbunden. Die von den Sensoren 90a–90e und anderen Sensoren wie beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Kühlwasser-Temperatursensor des Motors und ein Drosselöffnungssensor oder dergleichen detektierten Signale werden der elektronischen Steuereinheit ECU zugeführt.
Die elektronische Steuereinheit ECU kann die relative Verdrehung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle von der mittels des Nockenwinkel-Sensors 90a detektierten Phase der Nockenwelle und der mittels des Kuppelwellen-Winkelsensors 90b detektierten Phase der Kurbelwelle erhalten, d.h. die relative Phase zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2 der variablen Ventilsteuervorrichtung.
Die elektronische Steuereinheit ECU steuert die Relativdrehphase zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2 passend zu dem Betriebszustand, indem die Eingabe an das Ölsteuerventil OCV des Hydraulikkreises 7 basierend auf der Temperatur des Motorenöls, der Drehzahl der Kurbelwelle, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Betriebszustand des Motors, wie beispielsweise der Drosselöffnung oder dergleichen, eingestellt wird.
Die Startverriegelungssteuerung der variablen Ventilsteuervorrichtung beim Anlassen des Motors wird auf der Grundlage der 2–5 erläutert.
Die elektronische Steuervorrichtung ECU startet den Motor, wenn das Eingangssignal von der IG/SW 90e eintrifft, indem die Kurbelwelle in Drehung versetzt wird (d.h. zwangsweises Drehen der Kurbelwelle mittels eines Anlassers). Beim Anlassen des Motors werden die Betriebsflüssigkeit aus der Frühwinkelkammer 43 und aus der Spätwinkelkammer 42 und das Sperröl aus der Nut Rb abgeführt, indem die Spule des Ölsteuerventils OCV in die Position W1 geführt wird.
Beim Anlassen des Motors befindet sich die Relativdrehphase in der Phase des maximalen Spätwinkels, wie es in der 12 gezeigt ist. Bei dem vorangegangenen Zustand, wie er in der 4a gezeigt ist, befindet sich das Verschiebekörperpaar Ra in der Entriegelungsstellung, in der sie durch die Feder S zum Innenrotor 1 hin vorgespannt sind. Wie in der 4a gezeigt, kontaktiert nur der Verschiebekörper RaB für den Frühwinkel die Fläche des Führungskanals Rd.
Beim Anwerfen der Kurbelwelle, während die Betriebsflüssigkeit der Frühwinkelkammer 43 und der Spätwinkelkammer 42 abgelassen ist, schwingt der Flügel 5 in der Hydraulikdruck kammer 40 durch das periodische Wechseldrehmoment der Nockenwelle, das beim Öffnen und Schließen des Ventils an der Nockenwelle erzeugt wird, hin und her. Somit wechselt die Relativdrehung zwischen dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2 periodisch in Richtung Sperrphase.
Mit anderen Worten: die Phase der Relativdrehung wechselt periodisch zur Frühwinkelseite ansteigend, während der Verschiebekörper Ra zur Innenrotorseite 1 hin vorgespannt ist. In diesem Stadium schnappt der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB bei der ersten periodischen Schwingung in den Stufenabschnitt Rc ein, der sich an der Frühwinkel-Nut RbB befindet, so dass der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB die Drehwinkelbeschränkungsphase an der Spätwinkelseite erreicht.
Durch die fortgesetzte Drehung der Kurbelwelle beginnt nun die Schwingung an der voranstehenden Begrenzungsphase. Wie in der 4c gezeigt, schnappt der Spätwinkel-Verschiebekörper RaA durch die fortgesetzte periodische Schwingung in den Stufenabschnitt Rc ein, der an der Spätwinkel-Nut RbA vorhanden ist, so dass der Spätwinkel-Verschiebekörper RaA die Drehbeschränkungsphase auf der Spätwinkelseite einnimmt.
Des Weiteren schnappt, wie in der 5a gezeigt, der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB gemäß der gleichen Schwingung in die Frühwinkel-Nut RbB ein, um die Drehphase zu begrenzen.
Wie in der 5b gezeigt, schnappt in gleicher Weise der Spätwinkel-Verschiebekörper RaA in die Spätwinkel-Nut RbA ein, um daraufhin die Drehphasenbegrenzung einzunehmen. Damit ist der Wechsel in die Verriegelungsphase vollendet.
Wie zuvor erläutert, schnappt ein Paar Verschiebekörper Ra, Ra in die jeweiligen Nuten Rb, Rb, um die Verriegelungsstellung zu erzielen, in der die Relativdrehung positiv in der Verriegelungsstellung gehalten wird.
Dadurch, dass zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors das Blockieren der Relativdrehphase in der Verriegelungsstellung schnell ausgeführt wird, wie es zuvor erläutert wurde, kann das Anlassen des Motors günstig erzielt werden.
Nach dem Anlassen des Motors in verriegeltem Zustand kann die Steuerung der Relativdrehphase entsprechend dem Betriebszustand des Motors ausgeführt werden.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der ersten Ausführungsform sind die Drehphase-Halteeinrichtung R1 und die Drehphase-Halteeinrichtung R2 durch ein Paar Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtungen R, R gebildet. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine unabhängige Einrichtung vorhanden, die die Haltefunktion der Relativdrehung auf der Verriegelungsseite leistet.
Die Funktionsweise der variablen Ventilsteuervorrichtung, die eine unabhängige Drehphase-Halteeinrichtung R1 umfasst, ist in den 8–9 gezeigt. Wie in den 8–9 gezeigt, ist bei der zweiten Ausführungsform die Breite der Nut Rb, die den Verschiebekörper Ra der Drehphase-Begrenzungseinrichtung R2 aufnimmt, in Umfangsrichtung vergrößert. Genauer gesagt ist die Breite der Spätwinkel-Nut RbA in Umfangsrichtung zur Spätwinkelseite hin vergrößert und die Breite der Frühwinkel-Nut RbB ist in Umfangsrichtung zur Frühwinkelseite hin vergrößert. Somit wird bei der zweiten Ausführungsform der Verschiebekörper Ra nicht in dem an der Nut Rb vorhandenen Stufenabschnitt Rc und in der Nut Rb an sich einrasten. Des Weiteren ist der Stufenabschnitt Rc nur an der Frühwinkel-Nut RbB vorhanden und nicht an der Spätwinkel-Nut RbA.
Bei der Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform ist die Drehphase-Halteeinrichtung R1 in der Drehphasenstellung, wo eine Verriegelung erzielt werden soll, mit der einzigen Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R ausgestattet.
Wie in den 8b, 9a, 9b gezeigt, rastet in diesem Fall zuerst der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB in den Stufenabschnitt Rc ein, der an der Frühwinkel-Begrenzungsnut RbB vorhanden ist, hiernach rastet der Frühwinkel-Begrenzungskörper RaA in die Spätwinkel-Begrenzungsnut RbA ein, und der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB rastet zur gewünschten Begrenzung in die Frühwinkel-Begrenzungsnut RbB ein. Danach leistet der Verschiebekörper Ra, der sich in der unabhängigen Drehphase-Halteeinrichtung R1 befindet, die Verriegelung (gezeigt in 10) entsprechend der Drehung der Nockenwelle.
Obwohl die gewünschte stufenweise Begrenzung durch das Vorsehen eines Paars Drehphase-Halte- bzw. -Begrenzungseinrichtungen R, R bzw. die Drehphase-Begrenzungseinrichtung R2 geleistet wird, ist die Anzahl der Drehphase-Halte- bzw. -Begrenzungseinrichtungen R nicht auf ein Paar beschränkt. In gleicher Weise ist die Anzahl der Drehphase-Begrenzungseinrichtungen R2 mit dem Stufenabschnitt nicht auf eine einzige begrenzt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mehrere Drehphase-Begrenzungseinrichtungen R2 enthalten, und ein Paar oder alle Drehphase-Begrenzungseinrichtungen R2 können den Stufenabschnitt umfassen. Die Reihenfolge des als Begrenzung wirkenden Abschnitts ist nicht auf eine stufenweise Begrenzung der Drehung in einer bestimmten Richtung beschränkt. Die Begrenzungsphasendifferenz in der gleichen Einrichtung kann aber groß sein, indem die Drehung zwischen verschiedenen Drehphasen-Begrenzungseinrichtungen R2 in einer bestimmten Reihenfolge begrenzt wird.
Obwohl die Begrenzung in der Drehphase in einer Reihenfolge ausgeübt wird, in der die Begrenzung bei jeder periodischen Schwenkbewegung gemäß der Drehung der Nockenwelle ausgeübt wird, kann die Begrenzung (d.h. das Ansteigen des Anfangswerts der Relativdrehung um eine Stufe) über die periodische Schwenkbewegung mehrerer Nockenwellendrehungen zwischen den begrenzten Drehphasen ausgeübt werden.
Obwohl bei den Ausführungsformen das Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung in drei Stufen mit ungefähr den gleichen Drehphasendifferenzen erzielt wird, wie es in der Relativdrehphase in der 12 gezeigt ist, kann durch mehrere Stufen eine unterschiedliche Drehphasendifferenz so festgelegt sein, dass im Anfangszustand eine Verriegelung mit relativ kleiner Schwankungsbreite festgelegt wird und mit zunehmender Zeit bezüglich der Startverriegelung Verriegelungen mit allmählich zunehmender Schwankungsbreite festlegt werden.
Obgleich in dem Ausführungsbeispiel die Zwischenverriegelung beim Anlassen erläutert ist, ist bei der variablen Ventilsteuervorrichtung, in der die Drehphase-Begrenzungseinrichtung so funktioniert, dass sie sich der Verriegelungsphase annähert und von dieser wegführt, mit zumindest einer Drehphase-Begrenzungseinrichtung mit Stufe versehen und die stufenweise Begrenzung kann dadurch erfolgen, dass die mehreren Drehphase-Begrenzungseinrichtungen vorhanden sind. Mit anderen Worten: die Verriegelungssteuerung kann eine Verriegelung zum Zeitpunkt des Anlassens oder zum Zeitpunkt des Abstellens oder dergleichen sein, und die Verriegelungsstellung kann eine Zwischenstellung, die Stellung mit dem maximalen Frühwinkel, die Stellung mit dem maximalen Spätwinkel oder dergleichen sein, um die stufenweise Begrenzung festzusetzen.
In dem Ausführungsbeispiel kontaktiert der Frühwinkel-Verschiebekörper RaB den Führungskanal Rd, aber trotzdem kann der Führungskanal Rd auch weggelassen werden. Die Tiefe des Führungskanals Rd kann etwas größer festgelegt werden als der einen C-Abschnitt hinzufügende Wert, für den Fall, dass C-Abschnitte am Boden des Verschiebekörpers bzw. dem Seitenende der Nut Rd vorhanden sind.
Obwohl sich bei diesen Ausführungsbeispielen der Verschiebekörper Ra von der Außenseite des auf der angetriebenen Seite befindlichen Außenrotors zu dem auf der angetriebenen Seite befindlichen Innenrotor bewegt, um die Drehphase-Halte- bzw. Begrenzungseinrichtung R zu bilden und um einzurasten und eine Bewegungsbeschränkung zu erzielen, ist die Bewegungsrichtung des Verschiebekörpers nicht auf eine Radialbewegung senkrecht zur sich drehenden Welle beschränkt und kann auch parallel zur Drehachse verlaufen, oder der Verschiebekörper kann sich zum Verriegeln und Durchführen der Begrenzung in Diagonalrichtung bewegen. Außerdem kann sich der Verschiebekörper Ra zum Verriegeln und zur Bewegungsbegrenzung von der antreibenden Seite zur angetriebenen Seite oder umgekehrt bewegen.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Begrenzung der Drehphase in den verschiedenen Richtungen durch die mehreren Drehphase-Begrenzungseinrichtungen in mehreren Stufen in bestimmten Richtungen, wie beispielsweise der Frühwinkelrichtung und der Spätwinkelrichtung. Somit kann das stufenweise Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung in derselben Richtung erzielt werden, um die Zeit bis zum Erreichen der vorbestimmten Verriegelungsphase auf ein Minimum zu verkürzen.
Ferner wird bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mittels zumindest einer Drehphase-Begrenzungseinrichtung, die den Stufenabschnitt aufweist, die Bewegungsbegrenzung in mehreren verschiedenen Drehphasen erzielt. Der Begrenzungskörper ist mit dem Stufenabschnitt zur Erzielung der Bewegungsbegrenzung in Eingriff. Mittels dieses Aufbaus wird beispielsweise die Bewegungsbegrenzung bei verschiedenen relativen Phasenstellungen umfassend zumindest zwei Zustände erzielt, beispielsweise derjenige Zustand, bei dem der Begrenzungskörper vollständig in die Nut einrastet, und der Zustand, bei dem der Begrenzungskörper in den Stufenabschnitt einrastet. Diese Konstruktion leistet, dass der Anfangswert der Relativdrehung mit Hilfe der mehreren Stufen bei kompaktem Aufbau ansteigt, und das Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung kann in mehreren Stufen erzielt werden, ohne dass die Größe der variablen Ventilsteuervorrichtung an sich zunimmt. Der Stufenabschnitt kann eine einzige Stufe umfassen. Der Stufenabschnitt kann eine abgestufte Stufe enthalten, die mehrere Stufen umfasst, die zu verschiedenen Relativdrehphasen wirken.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Drehphase-Halteeinrichtung mit den mehreren Drehphase-Begrenzungseinrichtungen ausgestattet. Um das Halten der Relativdrehung (Verriegeln) zu erzielen, ist es erforderlich, die Relativdrehung in Relativdrehrichtung an den zwei entgegengesetzten Richtungen zu begrenzen (d.h. die zwei entgegengesetzten Richtungen umfassen die Spätwinkelrichtung und die Frühwinkelrichtung). Indem der Abschnitt zum Begrenzen der Relativdrehung (d.h. der Stufenabschnitt oder die Nutvertiefung) in derjenigen Richtung, die notwendig ist, um den Anfangswert der Relativdrehung zu erhöhen, an der Einrichtung zum Halten der Relativdrehung auf der Spätwinkelseite oder der Einrichtung zum Halten der Relativdrehung an der Frühwinkelseite vorgesehen ist, teilen sich somit die mehreren Drehphase-Begrenzungseinrichtungen die Funktion der Drehphase-Halteeinrichtung. Dadurch wird eine variable Ventilsteuervorrichtung mit einfachem Aufbau erzielt, während die Halte- und Begrenzungsfunktionen erfüllt sind.
In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst die Einrichtung den Begrenzungskörper, der sich in Radialrichtung des Drehelements bewegt. In diesem Fall kann eine Achse des Begrenzungskörpers in Radialrichtung verlaufen. Beispielsweise wird die wirkende Zentrifugalkraft, die entsprechend der Drehung des Drehelements erzeugt wird, von einem elastischen Element als Druckkraft gleichmäßig in Axialrichtung aufgenommen, verglichen mit dem Fall, bei dem die Bewegungsrichtung parallel zur Drehachse des Drehelements festgelegt ist. Somit kann ein stabiler Mechanismus erzielt werden und gleichzeitig kann das Einrasten beim Sperren zuverlässig geleistet werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst die Drehphase-Begrenzungseinrichtung die Drehphase-Begrenzungseinrichtung, welche die Nut und den in einem vertieften Abschnitt der Nut einrastenden Begrenzungskörper beinhaltet, die Drehphase-Begrenzungseinrichtung, die den Stufenabschnitt enthält, und die Drehphase-Begrenzungseinrichtung, die den Stufenabschnitt zum Erzielen der Bewegungsbegrenzung in mehreren Schritten umfasst. Die Bewegungsbegrenzung wird an verschiedenen Drehphase-Begrenzungseinrichtungen nacheinander erzielt, indem die Relativdrehung in der vorbestimmten Richtung unter Annäherung an die Verriegelungsphase begrenzt wird.
In diesem Fall kann für diese besondere Drehphase-Begrenzungseinrichtung die Anzahl der Relativdrehphasen verringert werden. Somit ist die Konstruktion einfach herzustellen und es kann der stabile Betriebszustand erzielt werden. Demgemäß kann eine schnelle und stabile Drehphase-Bewegungsbegrenzung erzielt werden, indem der Grad der Relativdrehphase in mehreren Stufen angehoben wird.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Bewegungsbeschränkung an den mehreren Stufen erreicht werden, indem die mehreren (zumindest ein Paar) Drehphase-Begrenzungseinrichtungen vorhanden sind. Des Weiteren kann die Differenz der verschiedenen Drehphasen, die durch die jeweilige Drehphase-Begrenzungseinrichtung geleistet wird, groß sein, indem der Stufenabschnitt an den Drehphasen vorgesehen wird und indem der Stufenabschnitt so gestaltet wird, dass dieser mit dem Begrenzungskörper wechselweise in Eingriff gelangt. Wenn die Bewegungsbegrenzung stufenweise erzielt wird, können entsprechend mit Hilfe der Ausgestaltung der jeweiligen Drehphase-Begrenzungseinrichtungen die Phasenunterschiede groß festgelegt werden. Somit kann das Bearbeiten der Nut, die die Stufe enthält, einfach und genau durchgeführt werden, und die Einrichtung, die eine hohe Zuverlässigkeit besitzt, kann kompakt ausgeführt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Zeit bis zum Erreichen der Verriegelungsphase verkürzt werden, wenn die Bewegungsbeschränkung bei verschiedenen Relativdrehphasen stufenweise, entsprechend der Drehung der Nockenwelle mittels der Drehphase-Begrenzungseinrichtung zum Erzielen der stufenweisen Bewegungsbegrenzung in gleicher Richtung bei verschiedenen Relativdrehphasen erzielt wird. Die Zeit bis zum Erreichen der in der 12 gezeigten Verriegelungsphase ist verglichen mit der Zeitspanne bis zum Erreichen der Verriegelungsphase bei der bekannten Einrichtung, wie sie in der 13 gezeigt ist, um ein Drittel reduziert.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Begrenzungskörper, der in die Nut einrastet, die gewünschte Bewegungsbegrenzung erzielen. Indem der Führungskanal so konfiguriert ist, dass die Drehelementoberfläche entlang des ungefähren Wegs tiefer ist als die Drehelementoberfläche auf dem verlängerten Weg über der Nut, kann der über die Nut bewegte Endabschnitt des Begrenzungskörpers auf der Vorderendseite in Bewegungsrichtung sicher mit der Nutwand in Kontakt gebracht werden, so dass der Begrenzungskörper sicher in der Nut aufgenommen wird. Dies gewährleistet einen stabile Funktion des Begrenzungskörpers.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird das Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung erzielt, indem der Begrenzungskörper mit der Nut oder dem an der Nut befindlichen Stufenabschnitt nach und nach in Eingriff gebracht wird. Beim Anfangsschritt kann die Wahrscheinlichkeit, dass der Begrenzungskörper in die Nut oder den Stufenabschnitt eintritt, abnehmen. Sobald die Bewegungsbegrenzung an einem der mehreren Begrenzungskörper erzielt ist, kann das Anheben des Anfangswerts der Relativdrehung vorteilhaft nach und nach erreicht werden. Indem der Führungskanal an einer der Drehphase-Begrenzungseinrichtungen vorgesehen wird (d.h., günstig ist die Drehphase-Begrenzungseinrichtung, die zu Beginn eingesetzt wird), kann der Begrenzungskörper sicher in der Nut oder dem Stufenabschnitt aufgenommen werden. In diesem Fall kann die notwendige maschinelle Bearbeitung verringert werden.
Des Weiteren kann in dem Fall, dass ein Paar von Drehphase-Begrenzungseinrichtungen vorhanden ist, die anfängliche Funktion der Begrenzungseinrichtung sicher geleistet werden, indem der Führungskanal an der dazwischenliegenden Stelle vorhanden ist. Insbesondere kann die anfängliche Funktion der Begrenzungseinrichtung sicher erzielt werden, indem der Begrenzungskörper einer der Drehphase-Begrenzungseinrichtungen während des Anfangszustands den Führungskanal kontaktiert und indem der Begrenzungskörper der anderen Einrichtung den Oberflächenabschnitt kontaktiert, der von dem Zwischenabschnitt der zwei Drehphase-Begrenzungseinrichtungen abweicht.
In der voranstehenden Beschreibung wurden die Prinzipien, die bevorzugten Ausführungsformen und der Funktionsablauf der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung, die geschützt werden soll, ist aber nicht auf die hierin offenbarten, besonderen Ausführungsbeispiele beschränkt. Des Weiteren sind die hierin beschriebenen Ausführungsformen als beispielhaft anstatt beschränkend zu erachten. Es können Variationen und Änderungen sowie Äquivalente benutzt werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Entsprechend sind all diejenigen Variationen, Änderungen, Äquivalente, die in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, hierin ausdrücklich als umfasst zu erachten.
Es wird ausdrücklich erklärt, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale für die ursprüngliche Offenbarung wie auch für die Beschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Abfassung der Merkmale in den Ausführungsbeispielen und/oder den Ansprüchen als separat und unabhängig voneinander offenbart anzusehen sind. Es wird ausdrücklich erklärt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Funktionseinheiten für die ursprüngliche Offenbarung wie auch für die Beschränkung der beanspruchten Erfindung jeden möglichen Zwischenwert oder jede mögliche Zwischeneinheit offenbaren, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen.

Claims

Variable Ventilsteuervorrichtung umfassend: ein antriebsseitiges Drehelement (2), das sich synchronisiert mit einer Kurbelwelle dreht, ein auf der angetriebenen Seite liegendes Drehelement (1), das koaxial zu dem antriebsseitigen Drehelement (2) angeordnet ist, wobei sich das auf der angetriebenen Seite liegende Drehelement (1) mit einer Nockenwelle (3) dreht, eine Drehphase-Halteeinrichtung (R1, R2) zum Halten einer Relativdrehstellung zwischen dem antriebsseitigen Drehelement (2) und dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1) in einer Verriegelungsphase, und eine Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) zum Zulassen einer Relativdrehung, so dass die Relativdrehphase sich der Verriegelungsphase annähert und zum Begrenzen der Relativdrehung derart, dass die Relativdrehphase von der Verriegelungsphase getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) mehrere an dem antriebsseitigen Drehelement (2) oder an dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1) ausgebildete Nuten (RbA, RbB) als auch mehrere Begrenzungskörper (Ra) enthält, die auf dem anderen der beiden Elemente, dem antriebsseitigen Drehelement (2) oder dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1), so vorhanden sind, dass sie mit den Nuten (RbA, RbB) in Eingriff gelangen, wobei die Nuten (RbA, RbB) entlang der Umfangsrichtung des einen der beiden Elemente, dem antriebsseitigen Drehelements (2) oder dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1), getrennt voneinander ausgebildet sind, wobei die Begrenzungskörper (6A, 6B) entlang der Umfangsrichtung des anderen der beiden Elemente, dem antriebsseitigen Drehelement (2) oder dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1), einzeln vorhanden sind, ein Stufenabschnitt (Rc) an zumindest einer der Nuten (RbA, RbB) ausgebildet ist, wobei die Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) die Relativdrehung in der Richtung so begrenzt, dass die Relativdrehphase an mehreren verschiedenen Drehphasen von der Verriegelungsphase getrennt ist, indem die Nuten (RbA, RbB) und der Stufenabschnitt (Rc) mit den Begrenzungskörpern (6A, 6B) in Eingriff stehen.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehphase-Halteeinrichtung (R1, R2) die Drehphase-Begrenzungseinrichtung enthält.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei die Nuten (RbA, RbB) an dem anderen der beiden Elemente, dem antriebsseitigen Drehelement (2) oder dem auf der angetriebenen Seite liegenden Drehelement (1), in radialer Richtung ausgebildet sind, so dass die Begrenzungskörper (6A, 6b) sich in radialer Richtung bewegen, um in den Nuten (RbA, RbB) aufgenommen zu werden.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Begrenzung der Relativdrehung durch die verschiedenen Begrenzungskörper (6A, 6b) der Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) zum stufenweisen Begrenzen der Relativdrehung in der vorbestimmten Richtung aufeinanderfolgend in den mehreren verschiedenen Relativdrehphasen ausgeübt wird.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) eine erste Drehphase-Begrenzungseinrichtung und eine zweite Drehphase-Begrenzungseinrichtung enthält, die als Drehphase-Begrenzungseinrichtungspaar dienen, und wobei die Begrenzung der Relativdrehung in verschiedenen Relativdrehphasen nacheinander in folgender Reihenfolge ausgeübt wird: Stufenabschnitt (Rc) der ersten Drehphase-Begrenzungseinrichtung, Stufenabschnitt (Rc) der zweiten Drehphase-Begrenzungseinrichtung und Nutabschnitt, der tiefer ausgeführt ist als der Stufenabschnitt (Rc) der ersten Drehphase-Begrenzungseinrichtung.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) die schrittweise Begrenzung in verschiedenen Relativdrehphasen in der gleichen Richtung ausübt, und wobei die Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) die schrittweise Begrenzung in den verschiedenen Relativdrehphasen gemäß einer Drehung der Nockenwelle (3) ausübt.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Begrenzungskörper (6A, 6B) sich auf einer Bahnkurve bewegen, auf der sie sich oberhalb der Nuten (RbA, RbB) annähern, um in den Nuten (RbA, RbB) aufgenommen zu werden, des Weiteren umfassend einen Führungskanal (Rd) zum Führen der Begrenzungskörper (6A, 6B), wobei sich der Führungskanal (Rd) auf der Bahnkurve an einer ersten Position der Drehelementoberseite befindet, wobei die erste Position auf der Drehelementoberseite weiter Nuteinwärts festgelegt ist als eine zweite Position auf der Drehelementoberseite, die sich auf einer die Bahnkurve verlängernden Bahnkurve befindet.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 5 und 7, wobei der Begrenzungskörper (RbA, RbB), der als Teil von zumindest einer der Drehphase-Begrenzungseinrichtungen dient, eine Fläche des Führungskanals (Rd) kontaktiert, um sich oberhalb der Nuten (RbA, RbB) anzunähern.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Stufenabschnitt (Rc) abgestuft ausgeführt ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jede Nut der Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) einen Stufenabschnitt (Rc) enthält.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Führungskanal (Rd) sich an einer Zwischenposition zwischen einem Nutpaar (6A, 6B) der Drehphase-Begrenzungseinrichtung (R1, R2) befindet.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 5 und 7, wobei die Nuten (RbA, RbB) sich in der ersten Drehphase-Begrenzungseinrichtung bzw. der zweiten Drehphase-Begrenzungseinrichtung befinden, und wobei der Führungskanal (Rd) sich auf einer der Nutseiten befindet, die einen Begrenzungskörper (6A, 6B) in einem Anfangszustand aufnimmt.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Relativdrehphasen, die durch das Begrenzen der Relativdrehung festgelegt sind, unterschiedliche Drehphasendifferenzen umfassen, die voneinander verschieden sind.
Variable Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Differenzbetrag der Drehphasen von einem kleinen Phasendifferenz in einem Anfangszustand nach und nach erhöhend variiert.