DE69108676T2

DE69108676T2 - Einlass- und/oder Auslassventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE69108676T2
Application number: DE69108676T
Authority: DE
Inventors: Seinosuke Hara; Seiji Tsuruta
Original assignee: Atsugi Unisia Corp; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2011-11-19
Also published as: US5205248A; EP0486068A3; DE69108676D1; EP0486068A2; EP0486068B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, um die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Maschine, beispielsweise der Motorbelastung und/oder der Motordrehzahl, variabel einzustellen.

Stand der Technik

Es sind bereits verschiedene Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtungen für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, um ein optimales Arbeiten in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine zu erhalten.
Wie allgemein bekannt ist, wird die Ventilsteuerung so eingerichtet, daß ein optimales Arbeiten der Maschine erzielt wird, jedoch ist die vorgegebene Ventilsteuerung nicht für alle Betriebsbedingungen geeignet. Wenn z.B. die Maschine in einem niedrigen Drehzahlbereich arbeitet, wird ein höheres Drehmoment bei einem früheren Öffnen des Einlaßventils als mit der vorgegebenen Ventilsteuerung erzielt.
Eine derartige Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen ist in dem US-Patent 4.231.330 beschrieben. Bei dieser bekannten Ventilsteuerung wird ein Zahnkranz durch einen Zahnringmechanismus drehbar am Vorderende einer Nockenwelle gehalten. Der Zahnringmechanismus weist einen Zahnring mit einem inneren gezahnten Bereich auf, der mit einem am vorderen Ende der Nockenwelle ausgebildeten gezahnten Bereich in Eingriff steht, sowie einen äußeren gezahnten Bereich, der mit einem inneren gezahnten Bereich an der inneren Umfangswand der Nockenwelle in Eingriff steht. Auf diese Weise ist der Zahnring drehbar zwischen dem Zahnkranz und der Nockenwelle in Eingriff. Der Zahnring ist normalerweise in der Axialrichtung der Nockenwelle durch eine Rückholfeder, wie etwa einer Schraubenfeder, vorgespannt. Mindestens eines der beiden ineinandergreifenden Zähnepaare ist schraubenförmig. Dies hat zur Folge, daß eine Verschiebebewegung des Zahnringes relativ zu der Nockenwelle eine Drehung der Nockenwelle um den Zahnkranz bewirkt und deshalb der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und dem Zahnkranz (und dementsprechend der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und der Motorkurbelwelle) relativ verändert wird. Der Zahnring bewegt sich, sobald eine der beiden auf ihn entgegengesetzt wirkenden Kräfte, nämlich die Vorspannkraft der genannten Feder und der von der Ölpumpe auf den Zahnring ausgeübte Druck, die andere übersteigt. Bei dieser bekannten Ventilsteuerung besteht jedoch zwischen den beiden in Eingriff befindlichen Zähnepaaren ein Totgang oder Spiel. Wenn der Zahnring in Wirkung tritt, stoßen die Zähne aufgrund des Totgangs aneinander und verursachen dabei ein Geräusch sowie eine ungleichmäßige Drehung der Nockenwelle.
Zur Behebung dieses Problems ist in der Japanischen Patenterstveröffentlichung 61-279713 (Tokkai Showa) eine verbesserte herkömmliche Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung vorgeschlagen worden. Bei dieser Ventilsteuerung weist der zwischen dem Zahnriemen und der Nockenwelle angeordnete Zahnring ein Paar von Zahnringelementen auf. Die paarweisen Zahnringelemente werden dadurch gebildet, daß ein relativ langer Zahnring mit einem inneren und einem äußeren gezahnten Bereich durch Schneiden oder Fräsen in zwei Teile geteilt wird. Die beiden Zahnringelemente haben deshalb bezüglich der inneren und der äußeren Zähne im wesentlichen dieselbe Geometrie. Diese Zahnringelemente werden durch mehrere Verbindungsstifte miteinander verbunden, die an einem der Zahnringelemente durch eine bogenförmige Öffnung des anderen Zahnringelementes befestigt werden. Die bogenförmige Öffnung ist üblicherweise mit einem elastischen Material ausgefüllt, wie etwa einer einvulkanisierten zylindrischen Gummidichtung. Wahlweise können in der bogenförmigen Öffnung auch mehrere Schraubenfedern angeordnet sein, die von den Köpfen der Verbindungsstifte als Gegenlager gehalten werden. Wenn bei dieser bekannten Steuervorrichtung die Zahnringelemente und die Verbindungsstifte zusammengesetzt werden, werden die beiden Zahnringelemente so miteinander verbunden, daß sie etwas voneinander beabstandet sind. Anders ausgedrückt ist die Winkelstellung zwischen den beiden Zahnringen derart, daß sie in einer Drehwinkelstellung leicht voneinander abweichen. Dieser Abstand wird so eingestellt, daß er einen etwas größeren Wert aufweist als die Versetzung des Zahnringes, wenn er mit den angrenzenden Zähnen in Eingriff ist. Bei dieser Ausbildung des Zahnringes ist wegen der Versetzung der Zahnringelemente die sichtbare Dicke jedes Zahnes größer als die tatsächliche Zahndicke. Das Spiel zwischen jedem in Eingriff befindlichen Zahnpaar wird deshalb durch die Rückstellfederkraft eliminiert, die von den als Spielausgleich dienenden zylindrischen Gummidichtungen oder Schraubenfedern aufgebracht wird.
Bei den vorgenannten Konstruktionen kann die aus der Japanischen Patenterstveröffentlichung 61-279713 (Tokkai Showa) bekannte Steuervorrichtung das durch das Aufeinandertreffen der Zähne entstehende Geräusch und eine ungleichmäßige Drehung der Nockenwelle verhindern.
Die vorgenannte Konstruktion mit den aufgeteilten beiden Zahnringteilen als Spielausgleich ist jedoch kompliziert. Da ferner die axiale Länge des herkömmlichen Zahnringes verhältnismäßig groß ist, wird die Gesamtlänge der Ventilsteuervorrichtung erhöht. Dadurch werden die Größe und das Gewicht der Maschine insgesamt erhöht. Die Zugänglichkeit der Maschine im Motorraum wird deshalb eingeengt.
In der GB-A-2 229 514 ist eine variable Ventilsteuervorrichtung mit einem drehenden Teil und einer Nockenwelle beschrieben. Zwischen der Nockenwelle und dem drehenden Teil ist eine viskose Dämpfungseinrichtung vorgesehen, um Schwankungen im Drehmoment durch den großen Scherwiderstand des viskosen Fluids zwischen den sich überlappenden Labyrinthausnehmungen zu absorbieren.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die zuverlässig das Spiel zwischen ineinandergreifenden Zahnpaaren bei einem relativ einfachen Aufbau der Vorrichtung eliminieren und mit relativ niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmals des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung der vorgenannten und weiterer Aufgaben enthält die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine einen Zahnring, der zwischen einem mit einer Motorkurbelwelle in Antriebsverbindung befindlichen drehenden Teil und einer Nockenwelle angeordnet ist, um einen relativen Phasenwinkel zwischen dem drehenden Teil und der Nockenwelle zu verändern und damit die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung der Maschine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine zu steuern. Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung enthält außerdem eine Einrichtung zum Erzeugen einer Reibdrehkraft zwischen dem drehenden Teil und der Nockenwelle, um einen schnellen Wechsel in der relativen Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle gegenüber dem drehenden Teil zu unterdrücken. Die Einrichtung zum Erzeugen der Reibdrehkraft kann wenigstens ein Paar aneinanderliegender Reibflächen aufweisen, die an dem drehenden Teil bzw. der Nockenwelle angeordnet sind, sowie eine Einrichtung, um die eine der Reibflächen unter Preßsitz gegen die andere zu drücken. Die Reibflächen liegen in Axialrichtung der Nockenwelle aneinander. Die Reibflächen weisen radial verlaufende ringförmige Flächen auf, die jeweils an einer inneren Bohrung des drehenden Teiles und einer Seitenwand eines Flanschteiles der Nockenwelle ausgebildet sind.
Die Reibflächen können aus einem Paar konischer Flächen bestehen, die in der Axialrichtung unter Preßsitz gegeneinander gedrückt werden. Die Einrichtung zum Erzeugen der Reibkraft kann wenigstens eine ölaufnehmende Rille aufweisen, die an wenigstens einer der konischen Flächen ausgebildet ist, um einen dünnen Ölfilm zwischen den konischen Flächen auszubilden und eine Reibdrehkraft von im wesentlichen gleichbleibender Größe aufrechtzuerhalten. Die ölaufnehmende Rille ist radial oder in Umfangsrichtung an der konischen Fläche ausgebildet. Die ölaufnehmende Rille kann über einen in der Nockenwelle ausgebildeten Fluiddurchlaß mit einer Druckquelle für ein Arbeitsfluid verbunden sein.
Die Einrichtung zum Erzeugen der Reibkraft kann ein Reibteil aufweisen, das in einen preßgepaßten Abschnitt zwischen dem drehenden Teil und der Nockenwelle eingefügt ist, um die Reibdrehkraft durch zwei aneinanderliegende Paare von Reibflächen zu erzeugen, die zwischen dem Reibteil und dem drehenden Teil sowie zwischen dem Reibteil und der Nockenwelle gebildet sind, sowie eine Einrichtung, um die aneinanderliegenden Reibflächen unter Preßsitz aneinanderzudrücken. Die Einrichtung zum Anpressen kann eine Feder aufweisen, die an dem vorderen Ende der Nockenwelle bewegbar derart gehalten ist, daß die eine der Reibflächen gegen die gegenüberliegende Reibfläche vorgespannt wird.
Die Einrichtung zum Erzeugen der Reibkraft kann ein Reibteil mit keilförmigem Querschnitt aufweisen, das in einen gegeneinander gepreßten Abschnitt zwischen dem drehenden Teil und der Nockenwelle eingefügt ist, um die Reibkraft durch zwei aneinanderliegende Paare von Reibflächen zu erzeugen, die zwischen dem Reibteil und dem drehenden Teil sowie zwischen dem Reibteil und der Nockenwelle gebildet sind, sowie eine Einrichtung, um das Reibteil in Preßsitz in den gegeneinander gepreßten Abschnitt zu drücken. Die Einrichtung zum Anpressen des Reibteils kann eine Feder aufweisen, die bewegbar zwischen dem drehenden Teil und der Nockenwelle angeordnet ist, um den Zahnring in einer axialen Richtung vorzuspannen. Alternativ kann die Einrichtung zum Anpressen eine Scheibenfeder aufweisen, die an einer inneren Umfangswand des drehenden Teils angebracht ist. Die Scheibenfeder kann von einem wellenförmigen Federring gebildet sein. Das keilförmige Reibteil kann an den beiden einander gegenüberliegenden Enden einen vorgegebenen Abstand aufweisen, um ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Reibteils in radialer Richtung und in Umfangsrichtung zu ermöglichen und eine im wesentlichen gleichbleibende Reibdrehkraft beim Betätigen des Zahnringes zu erzeugen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine längsgeschnittene Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen.
Fig. 1B ist ein Teillängssschnitt der Ausführungsform von Fig. 1A.
Fig. 2 ist ein Teillängsschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.
Fig. 3 ist ein Teillängsschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.
Fig. 4A ist ein Teillängsschnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.
Fig. 4B ist ein abgebrochener Teillängsschnitt der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 4A.
Fig. 5 ist ein Teillängsschnitt einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.
Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.
Fig. 7 ist ein abgebrochener Längsschnitt in der Linie A-A von Fig. 6.
Fig. 8 ist ein Teillängsschnitt einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1A bis 8 zeigen das Prinzip der vorliegenden Erfindung an einer Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen.

Erste Ausführungsform

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung. Da bei den bevorzugten Ausführungsformen der Aufbau der ersten Ausführungsform grundsätzlich mit denen der in Fig. 2, 3, 4A, 4B, 5, 6, 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen übereinstimmt, werden zur Vereinfachung der Beschreibung die in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1A und 1B verwendeten Bezugsziffern den entsprechenden Elementen in den anderen Ausführungsformen zugeordnet.
Fig. 1A zeigt den vorderen Endteil einer Nockenwelle 2 zum Öffnen und Schließen eines Einlaß- und/oder Auslaßventils (nicht dargestellt). Wie aus Fig. 1A deutlich ersichtlich, wird die Nockenwelle 2 durch einen Zylinderkopf 18 und ein Lager 18a drehbar gehalten. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet ein im wesentlichen zylindrisches drehendes Teil mit einem von einem (nicht dargestellten) Zahnriemen angetriebenen Zahnkranz 4 zum Übertragen der Drehkraft von einer (nicht dargestellten) Motorkurbelwelle. Der Zahnkranz 4 und die Nockenwelle 2 liegen koaxial zueinander. Das drehende Teil 1 weist zusätzlich zu dem Zahnkranz 4 einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 3 auf. Der zylindrische Abschnitt 3 ist mit einem relativ langen inneren gezahnten Bereich 3a versehen, der axial an der inneren Umfangswand verläuft, sowie mit einem Schulterbereich 3b. Das drehende Teil 1 enthält eine rückwärtige Bohrung 3c mit einem größeren Innendurchmesser als die innere Umfangswand und eine radial verlaufende Ringfläche 3d.
Am vorderen Ende der Nockenwelle 2 ist eine ringförmige Scheibe 2a einstückig angeformt. Die ringförmige Scheibe hat eine ringförmige, ebene Vorderfläche. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet eine innere zylindrische Buchse mit einem einstückig angeformten Flansch 9, der eine ringförmige, ebene Vorderfläche 9a aufweist. An ihrer äußeren Umfangsfläche ist an der Buchse 8 ein äußerer gezahnter Bereich 8a ausgebildet. Die Buchse 8 ist durch einen als Positionierstift dienenden Auswerferstift 21 fest mit der ringförmigen Scheibe 2a der Nockenwelle 2 zur Drehung mit der Nockenwelle in der Weise verbunden, daß die ebene hintere Fläche des Flansches 9 an der ebenen Vorderfläche der Scheibe 2a anliegt. Der äußere Umfangsbereich des Flansches 9 sitzt derart drehbar in der rückwärtigen Bohrung 3c des drehenden Teiles 1, daß die äußere Umfangsfläche des Flansches 9 an der die rückwärtige Bohrung 3c bildenden inneren Umfangsfläche des drehenden Teils 1 wasserdicht anliegt.
Eine ringförmige Endplatte 6 ist mittels eines Dichtringes 5 wasserdicht in dem vorderen Ende des drehenden Teils 1 befestigt. Die Endplatte 6 und die Buchse 8 sind zusammen an der Scheibe 2a der Nockenwelle 2 durch eine relativ dicke Scheibe mit hoher Festigkeit mittels eines Bolzens 7 in der Weise befestigt, daß der Bolzen 7 durch die zylindrische Öffnung in der Buchse 8 in einen axial verlaufenden Gewindeteil am äußeren Ende einer inneren Bohrung 2b am vorderen Ende der Nockenwelle 2 geschraubt wird. Wenn der Bolzen 7 in das Vorderende der Nockenwelle 2 eingeschraubt ist, wird die ringförmige Endplatte 6 sicher an der Buchse 8 in der Weise befestigt, daß die innere Umfangsfläche der Endplatte 6 mit Preßsitz auf der äußeren Unfangsfläche des Vorderendes der Buchse 8 sitzt.
Zwischen dem drehenden Teil 1 und der Buchse 8 ist ein Zahnring 10 angeordnet. Der Zahnring 10 weist einen inneren und einen äußeren gezahnten Bereich 11 und 12 auf, die mit dem äußeren gezahnten Bereich 8a der Buchse 8 bzw. dem inneren gezahnten Bereich 3a des drehenden Teils 1 in Eingriff sind. Wenigstens eines der in Eingriff befindlichen Zahnpaare (11, 8a; 12, 3a) ist schraubenförmig, um eine axiale Gleitbewegung des Zahnringes gegenüber der Nockenwelle 2 zu ermöglichen.
Bei dieser Ausbildung wird eine als Druckkammer dienende erste Fluidkammer 13 von der inneren Wand der Endplatte 6, dem vorderen Ende des Zahnringes 10 und dem vorderen Ende der Buchse 8 gebildet, um ein Arbeitsfluid, wie etwa Schmier- und Kühlöl des Motors, das von einer (nicht dargestellten) Motorölwanne zugeführt wird, einzuleiten. Wie aus Fig. 1A deutlich ersichtlich, wird die axiale Vorwärtsbewegung des Zahnringes 10 durch den Anschlag zwischen der inneren Wand der Endplatte 6 und dem Vorderende des Zahnringes begrenzt. Umgekehrt wird die axiale Rückwärtsbewegung des Zahnringes 10 durch den Anschlag zwischen der vorderen Wand 9a des Flansches 9 und dem rückwärtigen Ende des Zahnringes begrenzt. Eine als Ölauslaßkammer dienende zweite Fluidkammer 23 wird von der vorderen Fläche 9a des Flansches 9, dem rückwärtigen Ende des Zahnringes 10, der äußeren Umfangsfläche der Buchse 8 und der inneren Umfangsfläche des drehenden Teils 1 gebildet.
Wie aus Fig. 1A ersichtlich, weist die Ventilsteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform ferner eine Schraubenfeder 24 auf, die zwischen einem äußeren Umfangsflansch 6a der Endplatte 6 und dem Schulterbereich 3b des zylindrischen Abschnittes 3 angeordnet ist, um die ringförmige Fläche 3d des drehenden Teils 1 an den Außenumfang 9b des Flansches 9 mit einer von der Feder 24 erzeugten vorgegebenen Vorspannkraft anzudrücken.
Ein Zahnringantriebsmechanismus für den vorbeschriebenen Zahnring 10 umfaßt einen Hydraulikkreislauf 14, um das Arbeitsfluid der Druckkammer zuzuführen und davon abzuleiten, eine Druckfeder 15 zwischen dem hinteren Ende des Zahnringes 10 und dem Flansch 9 der Buchse 8, um normalerweise den Zahnring 10 axial vorwärts gerichtet vorzuspannen (s. Fig. 1A), und ein elektromagnetisches Strömungsregelventil 17, um die durch den Hydraulikkreislauf 14 strömende Menge an Arbeitsfluid zu regeln. Wie in Fig. 1A gezeigt, enthält der Hydraulikkreislauf 14 einen Öldurchlaß 16, der an einen radial in der Nockenwelle 2 verlaufenden radialen Öldurchlaß (nicht dargestellt) angeschlossen ist, einen Zwischen-Öldurchlaß zwischen dem Außenumfang des Schaftteiles des Bolzens 7 und inneren Bohrungen 2b und 8b in der Nockenwelle 2 bzw. der Buchse 8, einen Verbindungsdurchlaß 19, der die Druckkammer 13 und den genannten Zwischen-Öldurchlaß miteinander verbindet, und einen in dem drehenden Teil 1 in der Nähe des Zahnkranzes 4 gebohrten Ausgangsdurchlaß 22 zum Verbinden der zweiten Fluidkaminer 23 unter Einsatz der Rückholfeder 15 mit einem Innenraum, der von dem Zylinderkopf 18 und dem Zylinderkopfdeckel (nicht dargestellt) gebildet wird. Der Öldurchlaß 16 ist eingangsseitig über das Strömungsregelventil 17 und eine Hauptölleitung mit der Ölpumpe 20 durch einen ringförmigen Öldurchlaß verbunden, der zwischen der äußeren Umfangsfläche des drehbar gehaltenen vorderen Abschnittes der Nockenwelle 2 und der halbkreisförmig gekrümmten Oberfläche des Zylinderkopfes 18 und des Lagers 18a gebildet ist. Das Strömungsregelventil 17 wird von einer Steuerung betätigt, die den Betriebszustand der Maschine aus dem Signalausgang verschiedener Sensoren bestimmt, wie etwa einem Winkelsensor zum Erfassen der Winkelstellung der Motorkurbelwelle und einen Luftströmungsmesser zum Erfassen der durch den Luftfilter eintretenden Einlaßluftmenge.
Die erfindungsgemäße Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen arbeitet folgendermaßen.
Wenn die Maschine unter geringer Last arbeitet, ist das Steuersignal der vorstehend beschriebenen Steuerung in einem AUS-Zustand, wodurch das gesperrte Strömungsregelventil 17 den durch den Öldurchlaß 16 zu der Druckkammer 13 geleiteten Strom des Arbeitsfluids unterbricht. Wenn als Strömungsregelventil 17 ein elekromagnetisches Zweiwegeventil eingesetzt wird, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, wird das Öl innerhalb der Druckkammer 19 nacheinander durch den Verbindungsdurchlaß 19, den Öldurchlaß 16 und das Strömungsregelventil 17 in die Ölwanne abgelassen, so daß der Druck in der Druckkammer 13 niedrig wird. Hierdurch wird der Zahnring 10 durch die Feder 15 in die äußerste linke Stellung (gemäß Fig. 1A) gebracht. Dadurch wird der Phasenwinkel zwischen dem Zahnkranz 4 und der Nockenwelle 2 auf einen vorbestimmten Phasenwinkel eingestellt, in dem die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung gegenüber dem Kurbelwelienwinkel erfolgt. In diesem Zustand wird der Zeitpunkt des Öffnens und des Schließens des Einlaßventils in Bezug auf die Kolbenstellung im Zylinder verzögert und bewirkt einen hohen Füllungsgrad des durch das Einlaßventil in die Verbrennungskammer der Maschine eingeleiteten Brennstoff-Luft-Gemisches aufgrund der Trägheit der Fluidmasse der eingeleiteten Mischung.
Wenn der Betriebszustand der Maschine von niedriger zu hoher Last wechselt, wird das von der Steuerung erzeugte Signal an eine Erregerspule des Magnetventils 17 ausgegeben, wodurch das Magnetventil 17 durch die Steuerung aktiviert wird. Infolgedessen wird das unter Druck befindliche Arbeitsfluid nacheinander aus der Ölpumpe 20 durch die Hauptölleitung, das Strömungsregelventil 17 und den Öldurchlaß 16 zu der Druckkammer geleitet. Da hierdurch der Druck innerhalb der Druckkammer 13 hoch wird, wird der Zahnring 10 gegen die von der Feder 15 ausgeübte Federkraft nach rechts (gemäß Fig. 1A) bewegt. Der Phasenwinkel zwischen dem drehenden Teil 1 und der Nockenwelle 2 wird deshalb auf einen vorbestimmten Phasenwinkel hin geändert, der einem optimalen Phasenwinkel unter den Bedingungen einer hohen Motorbelastung entspricht. Bei diesen Bedingungen wird der Zeitpunkt des Öffnens und des Schließens des Einlaßventils in Bezug auf die Kolbenstellung im Zylinder vorverlegt und bewirkt elnen hohen Verbrennungsgrad und dementsprechend ein hohes Drehmoment der Maschine. Auf diese Weise wird die Zeiteinstellung für das Einlaß- und/oder Auslaßventil in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine variabel gesteuert.
Da, wie aus Vorstehendem ersichtlich, der Zahnkranzteil des drehenden Teils 1 ständig mit einer von der Feder 15 bewirkten gegebenen Vorspannkraft gegen den Flansch der Buchse 8 gepreßt wird, entsteht ein verhältnismäßig großer Reibungswider stand zwischen der radial verlaufenden ringförmigen Fläche 3d und dem Außenumfang 9b des Flansches 9. Die Größe des Reibungswiderstandes kann einfach durch Wählen einer vorgegebenen Federkraft der Feder 24 eingestellt werden. Wie allgemein bekannt ist, rotiert die Nockenwelle 2 nicht ständig gleichmäßig entsprechend der Drehung des Zahnkranzes 4, sondern tendiert zu schneller Verdrehung in der normalen oder einer entgegengesetzten Drehrichtung gegenüber der Drehung des Zahnkranzes 4 mit verhältnismäßig großen Beschleunigungen oder Veränderungen der Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Änderungen des von der Kurbelwelle übertragenen Motordrehmoments und von durch Ventilfedern (nicht dargestellt) erzeugten Reaktionskräften. Wie eingangs erläutert, verursachen solche Drehmomentschwankungen in der Nockenwelle Geräusche infolge von Spiel zwischen den in Eingriff befindlichen Zähnepaaren (3a, 12; 8a, 11). Die Ventilsteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform kann jedoch ein solches Geräusch verringern, weil ein derartiger schneller Drehmomentwechsel in einer Nockenwelle gegenüber einem Zahnkranz durch die Drehreibung unterdrückt wird, die durch den Reibungswiderstand zwischen der ringförmigen Fläche 3d des drehenden Teils 1 und dem Außenumfang 9b der Buchse 8 erzeugt wird. Die ringförmige Fläche 3d und der Außenumfang 9b stellen somit durch die Feder 24 gegeneinander vorgespannte Reibflächen dar, um wirksam Drehmomentschwankungen zu reduzieren, die zwischen dem drehenden Teil 1 und der Nockenwelle 2 auftreten. Damit kann die in der ersten Ausführungsform beschriebene Ventilsteuerungsvorrichtung das durch Spiel zwischen den beiden in Eingriff befindlichen Zähnepaaren (3a, 12; 8a, 11) entstehende Geräusch reduzieren, unabhängig vom Betriebszustand des Zahnkranzes 10. Die vorstehend erläuterte Drehreibung verhindert ein Anschlagen zwischen den beiden in Eingriff befindlichen Zähnepaaren.
Wie vorstehend dargelegt, kann die Ventilsteuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform das während des Betriebes des Zahnkranzes entstehende Geräusch verringern, ohne einen bekannten komplizierten und teuren zweigeteilten Zahnkranz zum Eliminieren des Spiels einzusetzen. Da ferner die Ventilsteuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform mit einem einfachen, einstückigen Zahnkranz arbeitet, wird die Größe der Vorrichtung herabgesetzt.

Zweite Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die radial verlaufende ringförmige Fläche 3d des Zahnkranzteiles des drehenden Teils 1 an dem Außenumfang des Flansches 9 der Buchse 8 über ein ringförmiges Reibungsteil 25 anliegt, etwa aus Glasfaser oder Carbonfaser. Das ringförmige Reibungsteil 25 kann zusätzlich zu der bereits erwähnten Drehreibung eine hohe Abriebfestigkeit an den aneinanderliegenden Reibflächen sicherstellen.

Dritte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, daß das Zahnkranzteil des drehenden Teils 1 und der Außenumfang des Flansches 9 der Buchse 8 über ein Paar konischer, sich gegenüberliegender Flächen 30 und 31 gegeneinanderliegen. Diese konischen Flächen 30 und 31 liegen mit einer von der Feder 24 erzeugten vorgegebenen Vorspannkraft aneinander und erzeugen dabei die erwähnte erforderliche Drehreibung. Bei einer Abwandlung der dritten Ausführungsform ist wenigstens eine ölaufnehmende Rille vorgesehen, z.B. zwei Ölrillen 32 und 33 im Umfang der konischen Fläche 31, um aus der zweiten Fluidkaminer 23 austretendes Öl aufzunehmen. Die Ölaufnahmerille erzeugt einen dünnen Ölfilm zwischen den konischen Flächen 30 und 31 bei einer Relativdrehung zwischen der Nockenwelle 2 und dem Zahnkranz 4 und verhindert damit das Entstehen einer zu großen Drehreibung zwischen den konischen Flächen 30 und 31. Dadurch kann die Größe der Drehreibung auf einem im wesentlichen gleichbleibendem Niveau gehalten werden, um zuverlässig das beim Arbeiten des Zahnkranzes 10 auftretende Geräusch zu verringern.

Vierte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 4A und 4B unterscheidet sich die vierte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform dadurch, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Ölaufnahmerillen 32 und/oder 33 durch mehrere Ölaufnahmerillen 34 ersetzt sind, die in im wesentlichen radialer Richtung verlaufen. Die Ölrillen 34 bewirken in gleicher Weise wie die Ölrillen 32 und/oder 33 nach der dritten Ausführungsform eine optimale Drehreibung. Die im wesentlichen radialen Ölrillen 34 können ebenso wie die in Umfangsrichtung verlaufenden Ölrillen 32 und 33 durch spanende Formung hergestellt werden.

Fünfte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 unterscheidet sich die fünfte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform dadurch, daß eine in Umfangsrichtung verlaufende ölaufnehmende Rille 35 durch einen radial durch den Flansch 9 verlaufenden radialen Öldurchlaß 36 mit dem oben beschriebenen Öldurchlaß 16 in Verbindung steht. Da bei der fünften Ausführungsform Schmieröl aktiv durch den radialen Öldurchlaß 36 in die Ölrille 35 eingeleitet wird, wird zuverlässig ein Schmierölfilm zwischen den konischen Flächen 30 und 31 gebildet. Insbesondere bei hoher Motorbelastung wird Schmieröl unter Druck durch die Ölleitungen 16 und 36 zu der Ölrille 35 geführt und verhindert damit zuverlässig einen Ausfall des Schmierölfilmes zwischen den konischen Flächen 30 und 31.

Sechste Ausführungsform

Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 unterscheidet sich die sechste Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, daß ein im wesentlichen ringförmiges Reibteil 29 mit keilförmigem Querschnitt in einem Ringraum 28 mit keilförmigem Querschnitt angeordnet ist und das Reibteil 29 durch eine ringförmige Druckplatte 27 in den Raum 28 gedrückt wird, um die erforderliche Drehreibung, wie vorstehend beschrieben, zu erzeugen. Der keilförmige Raum 28 wird von einer keilförmigen Fläche 28a am Außenumfang 90a eines Flanschabschnittes 90 der Buchse 80 derart gebildet, daß er vom vorderen Ende des Flansches 90 zum hinteren Ende und zu der hinteren Bohrung 3c des drehenden Teiles 1 hin ansteigt. Wie aus Fig. 6 deutlich ersichtlich, liegen die äußere und die innere Umfangsfläche 29a und 29b des Reibteils 29 jeweils an der inneren Umfangsfläche der hinteren Bohrung 3c und der Keilfläche 28a in der Weise an, daß die äußere Umfangsfläche 29a horizontal in Axialrichtung verläuft und die innere Umfangsfläche 29b schräg mit demselben Neigungswinkel wie die keilförmige Fläche 28a in Axialrichtung verläuft. Die ringförmige Druckplatte 27 wird durch die Feder 15 konstant nach hinten gedrückt (s. Fig. 6), um das keilförmige Reibteil 29 in den keilförmigen Raum 28 zu pressen. Deswegen kann bei der sechsten Ausführungsform die in der ersten Ausführungsform vorhandene Feder 24 entfallen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, weist das Reibteil 29 zwei Enden 29c und 29d auf, die einander mit einem vorgegebenen Zwischenraum 40 gegenüberliegen. Der Zwischenraum 40 erlaubt ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Reibteils 29 in radialer Richtung und in Umfangsrichtung. Die beiden aneinanderliegenden Flächenpaare (29a, 3c; 29b, 28a) haben somit eine gleichbleibende Preßpassung und ermöglichen zuverlässig eine vorgesehene Drehreibung, unabhängig von einer beim Arbeiten des Zahnringes 10 auftretenden geringen Axialbewegung des drehenden Teils 1 gegenüber der Nockenwelle 2.

Siebte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 unterscheidet sich die siebte Ausführungsform von der sechsten Ausführungsform dadurch, daß die Druckplatte 27 durch eine als Scheiben-(Diaphragma-)Feder ausgebildete Feder 50, wie etwa einem wellenförmigen Federring, ersetzt ist, und daß das hintere Ende der Feder 15 nicht der Scheibenfeder 50 zugeordnet ist, sondern an der vorderen Wand des Flansches 90 der Buchse 80 anliegt. Die Scheibenfeder 50 ist zwischen dem hinteren Ende des Reibteils 29 und einer Schulter 3e angeordnet, die an der hinteren Bohrung 3c ausgebildet ist. Bei der siebten Ausführungsform wirken die Scheibenfeder 50 und das Reibteil 29 zusammen, um eine vorgesehene Reibkraft zwischen dem drehenden Teil 1 und der Buchse 80 zu erzeugen, unabhängig von der jeweiligen Stellung des Zahnringes 10. Da die von der Scheibenfeder 50 auf das Reibteil ausgeübte Vorspannkraft aufgeeignete Weise durch Auswahl einer vorgegebenen Federkraft der Scheibenfeder 50 bestimmt wird, kann die Drehreibung in Abhängigkeit von der Größe der Ventilsteuerungsvorrichtung verändert werden.
Das in der sechsten und siebten Ausführungsform vorgesehene Reibteil 29 weist eine hohe Abriebfestigkeit an den aneinanderliegenden Reibflächen auf und verhindert einen lokalen Abrieb der aneinanderliegenden Flächenpaare (29a, 3c; 29b, 28a), wobei eine zuverlässige axiale Ausrichtung zwischen dem drehenden Teil 1 und der Buchse 80 sichergestellt wird.

Claims

1. Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit:

einem Zahnring (10), der koaxial zwischen einem mit einer Motorkurbelwelle in Antriebsverbindung befindlichen drehenden Teil (1) und einer Nockenwelle (2) angeordnet ist, um einen relativen Phasenwinkel zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2) zu verändern und damit die Einlaßund/oder Auslaßventilsteuervorrichtung der Maschine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine zu steuern; und

einer Einrichtung zum Erzeugen einer Reibdrehkraft zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2), um einen schnellen Wechsel in der relativen Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle (2) gegenüber dem drehenden Teil (1) zu unterdrücken; dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Erzeugen der Reibdrehkraft wenigstens ein Paar aneinanderliegender Reibflächen (3d, 9b; 30, 31; 28a, 29b) aufweist, die an dem drehenden Teil (1) bzw. der Nockenwelle (2) angeordnet sind, sowie eine Einrichtung, um die eine der Reibflächen unter Preßsitz gegen die andere zu drücken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der wenigstens ein Paar der Reibflächen (3d, 9b; 30, 31; 28a, 29b) in Axialrichtung der Nockenwelle (2) aneinanderliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der wenigstens ein Paar der Reibflächen radial verlaufende ringförmige Flächen (3d, 9b) aufweist, die jeweils an einer inneren Bohrung (3c) des drehenden Teiles (1) und einer Seitenwand (9a) eines Flanschteiles (9) der Nockenwelle (2) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der wenigstnes ein Paar der Reibflächen ein Paar konischer Flächen (28a, 29b; 30, 31) aufweist, die in der Axialrichtung unter Preßsitz gegeneinander gedrückt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Einrichtung zum Erzeugen der Reibdrehkraft wenigstens eine ölaufnehmende Rille (32, 33, 34, 35) aufweist, die an wenigstens einer der konischen Flächen (28a, 29b; 30, 31) ausgebildet ist, um einen dünnen Ölfilm zwischen den konischen Flächen (28a, 29b; 30, 31) auszubilden und eine Reibdrehkraft von im wesentlichen gleichbleibender Größe aufrechtzuerhalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die ölaufnehmende Rille (32, 33, 34, 35) radial oder in Umfangsrichtung an der konischen Fläche ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die ölaufnehmende Rille (35) über einen in der Nockenwelle (2) ausgebildeten Fluiddurchlaß (36) mit einer Druckquelle für ein Arbeitsfluid verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Reibdrehkraft ein Reibteil (25, 29) aufweist, das in einen preßgepaßten Abschnitt zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2) eingefügt ist, um die Reibdrehkraft durch zwei aneinanderliegende Paare von Reibflächen zu erzeugen, die zwischen dem Reibteil (25, 29) und dem drehenden Teil (1) sowie zwischen dem Reibteil (25, 29) und der Nockenwelle (2) gebildet sind, sowie eine Einrichtung, um die aneinanderliegenden Reibflächen unter Preßsitz aneinanderzudrücken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtung zum Anpressen eine Feder (15, 24) aufweist, die an dem vorderen Ende der Nockenwelle (2) zur Betätigung derart gehalten ist, daß die eine der Reibflächen gegen die gegenüberliegende Reibfläche vorgespannt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Reibdrehkraft ein keilförmiges Reibteil (29) aufweist, das in einen gegeneinander gepreßten Abschnitt zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2) eingefügt ist, um die Reibkraft durch zwei aneinanderliegende Paare von Reibflächen (3a, 29a; 28a, 29b) zu erzeugen, die zwischen dem keilförmigem Reibteil (29) und dem drehenden Teil (1) sowie zwischen dem keilförmigem Reibteil (29) und der Nockenwelle (2) gebildet sind, sowie eine Einrichtung, um das Reibteil (29) in Preßsitz in den gegeneinander gepreßten Abschnitt zu drücken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung zum Anpressen des Reibteils (29) eine Feder (15) aufweist, die zur Betätigung zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2) angeordnet ist, um einen zwischen dem drehenden Teil (1) und der Nockenwelle (2) angeordneten Zahnring (10) in einer axialen Richtung vorzuspannen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung zum Anpressen des Reibteils eine Scheibenfeder (50) aufweist, die an einer inneren Umfangswand des drehenden Teils (1) angebracht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Scheibenfeder (50) von einem wellenförmigen Federring gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der das keilförmige Reibteil (29) an den beiden einander gegenüberliegenden Enden einen vorgegebenen Abstand aufweist, um ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Reibteils (29) in radialer Richtung und in Umfangsrichtung zu ermöglichen und eine im wesentlichen gleichbleibende Reibdrehkraft beim Betätigen des Zahnringes (10) zu erzeugen.