DE19825287C2 - Ventileinstellungssteuergerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventileinstellungssteuergerät, das zur Steuerung der zeitlichen Öffnungs- und Schließeinstellung eines Einlassventils oder eines Auslassventils in einem Ventilbetätigungsmechanismus eines Verbrennungsmotors verwendet werden soll.

In der JP 1-92504 A oder in der JP 2-50105 U ist beispielsweise ein Ventileinstellungssteuergerät jener Art offenbart, das Folgendes aufweist: ein Drehübertragungsbauteil, das um eine Nockenwelle herum befestigt ist, wobei die Nockenwelle einen inneren Rotor aufweist, der einstückig auf der Nockenwelle befestigt ist, und die Nockenwelle drehbar mit dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors zusammengebaut ist, wobei das Drehübertragungsbauteil relativ zur Nockenwelle innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zur Übertragung einer Drehbewegung von einer Kurbelwelle drehen kann; Flügel, die auf dem Rotor der Nockenwelle vorgesehen sind; eine Fluidkammer, die zwischen dem Rotor der Nockenwelle und dem Drehübertragungsbauteil ausgebildet ist und durch die Flügel in Voreilkammern und Verzögerungskammern unterteilt ist; erste Fluiddurchlässe zur Zuführung und zum Ausstoßen eines Fluids zu und aus den Voreilkammern; zweite Fluiddurchlässe zur Zuführung und zum Ausstoßen des Fluids zu und aus den Verzögerungskammern; eine Bohrung, die in dem Drehübertragungsbauteil ausgebildet ist und einen Sperrzapfen darin beherbergt, der federvorgespannt zur Nockenwelle ist; ein Einpassloch, das in dem Rotor der Nockenwelle ausgebildet ist, zum Einfahren des Kopfabschnitts des Sperrzapfens in das Einpassloch, wenn der Rotor der Nockenwelle und das Drehübertragungsbauteil in einer vorbestimmten Phase zueinander stehen; und einen dritten Fluiddurchlass in der Nockenwelle zum Zuführen und Ausstoßen des Fluids zu und aus dem Einpassloch.

Das Ventileinstellungssteuergerät, wie es in jeder der oben zitierten Anmeldungen beschrieben wird, ist so konstruiert, dass der Sperrzapfen gegen die Gegenkraft der Feder durch das Druckfluid, das über den dritten Fluiddurchlass zum Einpassloch geführt wird, bewegt wird, um dadurch den Sperrzustand durch den Sperrzapfen freizugeben. Das Ventileinstellungssteuergerät ist ferner so konstruiert, dass die Zuführung und der Ausstoß von dem Fluid zu und aus dem dritten Fluiddurchlass gleichzeitig mit der Zuführung und dem Ausstoß des Fluids zu und aus dem ersten Fluiddurchlass und dem zweiten Fluiddurchlass bewirkt werden. Als ein Ergebnis kann die relative Drehung der Nockenwelle zum Drehübertragungsbauteil vor dem Freigeben des Sperrzapfens begonnen werden. In diesem Fall tritt eine übermäßige Reibung zwischen dem Sperrzapfen und dem Einpassloch auf, so dass das Freigeben durch die Bewegung des Sperrzapfens nicht geeignet ausgeführt werden kann.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine übermäßige Reibung zwischen dem Sperrzapfen und dem Einpassloch zu verhindern, um das Freigeben des Sperrzapfens sicher und besser zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im abhängigen Patentanspruch definiert.

Wenn der Kopfabschnitt des Sperrzapfens in das Einpassloch eingefahren ist, wird das Druckfluid über den dritten Fluiddurchlass zu dem Einpassloch geführt, um dadurch den Sperrzapfen gegen die ihn beaufschlagende Feder zu bewegen. Wenn der Sperrzapfen das Einpassloch verlässt und in die Bohrung einfährt, strömt das Druckfluid von dem dritten Fluiddurchlass über das Einpassloch und die Bohrung in den ersten Fluiddurchlass oder in den zweiten Fluiddurchlass. Als Ergebnis wird die relative Drehung der Nockenwelle zum Drehübertragungsbauteil nicht vor dem Freigeben des Sperrzapfens begonnen, um dadurch den Nachteil zu beseitigen, dass das Freigeben durch den Sperrzapfen durch die relative Drehung behindert wird.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der ein Ausführungsbeispiel eines Ventileinstellungssteuergeräts gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt, der den Zustand zeigt, in dem ein Sperrzapfen, der in Fig. 1 gezeigt ist, in eine Tunnelnische zurückgezogen ist.

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Endansicht, entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

Fig. 5 ist eine Endansicht, die den Zustand zeigt, in dem eine Nockenwelle (innerer Rotor) um einen vorbestimmten Winkel von dem Zustand in Fig. 4 zu einer Voreilstellung (Fig. 5) relativ zu einem Drehübertragungsbauteil (äußerer Rotor) gedreht ist.

Fig. 6 ist eine Endansicht, die den Zustand zeigt, in dem die Nockenwelle (innerer Rotor) um den maximalen Winkel von dem Zustand in Fig. 4 zu einer Voreilstellung (Fig. 6) relativ zu dem Drehübertragungsbauteil (äußerer Rotor) gedreht wird.

Es wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ein Ventileinstellungssteuergerät gemäß der Erfindung, wie es in den Fig. 1 bis 6 gezeigt ist, ist so aufgebaut, dass es eine Nockenwelle 10, die durch einen Zylinderkopf 110 eines Verbrennungsmotors drehbar gestützt wird, und einen inneren Rotor 20 enthält, der einstückig auf dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehen ist (am linken Ende in Fig. 1 angeordnet); dass es weiterhin ein Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) aufweist, das um die Nockenwelle herum befestigt ist, um relativ zu ihr innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu drehen, wobei das Drehübertragungsbauteil einen äußeren Rotor 30, eine Frontplatte 40, eine Rückplatte 50 und Steuerzähne (Steuerzahnrad 51) besitzt, die einstückig mit der Rückplatte 50 ausgebildet sind; und dass es ferner vier Flügel 60, die mit dem inneren Rotor 20 zusammengebaut sind, und einen Sperrzapfen 70, der mit dem äußeren Rotor 30 zusammengebaut ist, enthält. Das Steuerzahnrad 51 ist so aufgebaut, wie es aus dem Stand der Technik gut bekannt ist, um die Drehleistung im Uhrzeigersinn in Fig. 3 von der nicht gezeigten Kurbelwelle durch das Kurbelzahnrad und eine Steuerkette zu übertragen.

Die Nockenwelle 10 ist mit einem bekannten Nocken (nicht gezeigt) zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils (nicht gezeigt) ausgestattet und mit einem Voreildurchlass 11 und einem Verzögerungsdurchlass 12 versehen, die sich in der Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Voreildurchlass 11 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, über einen Radialdurchlass 13 und einen ringförmigen Durchlass 14, die in der Nockenwelle 10 ausgebildet sind, und über einen Verbindungsdurchlass 111, der in dem Zylinderkopf 110 ausgebildet ist, mit einer Verbindungsöffnung 101 eines Umschaltventils 100 verbunden. Andererseits ist der Verzögerungsdurchlass 12 über einen ringförmigen Durchlass 15, der in der Nockenwelle 10 ausgebildet ist, und über einen Verbindungsdurchlass 112, der in dem Zylinderkopf 110 ausgebildet ist, mit einer Verbindungsöffnung 102 des Umschaltventils 100 verbunden.

Das Umschaltventil 100 ist in der Lage, den Steuerschieber 104 entgegen der Wirkung einer Feder 105 durch Erregen eines Solenoids 103 zu bewegen. Das Umschaltventil 100 ist so konstruiert, dass es die Verbindung zwischen einer .Zuführöffnung 106, die mit einer Ölpumpe P verbunden ist, die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und der Verbindungsöffnung 102, und die Verbindung zwischen der Verbindungsöffnung 101 und einer Auslassöffnung 107 herstellt, wenn es entregt ist, und dass es die Verbindung zwischen der Zuführöffnung 106 und der Verbindungsöffnung 101 und die Verbindung zwischen der Verbindungsöffnung 102 und der Auslassöffnung 107 herstellt, wenn es erregt ist. Als ein Ergebnis wird das Arbeitsöl von der Ölpumpe P zum Verzögerungsdurchlass 12 geführt, wenn das Solenoid 103 entregt ist, und zu dem Voreildurchlass 11, wenn dasselbe erregt ist. Hier sind die Saugseite der Ölpumpe P und die Auslassöffnung 107 mit einer Ölwanne T des Verbrennungsmotors verbunden.

Der innere Rotor 20 ist einstückig mittels eines einzigen Befestigungsbolzens 81 an der Nockenwelle 10 befestigt und mit Flügelnuten 21 zur Befestigung der vier Flügel 60 individuell in den Radialrichtungen versehen. Ferner sind folgende Bauteile vorgesehen: ein Einpassloch 22 zum Einfahren eines Kopfabschnittes eines Sperrzapfens 70 um ein vorbestimmtes Ausmaß in dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, wo die Nockenwelle 10, der innere Rotor 20 und der äußere Rotor 30 in einer vorbestimmten Phase (in der am meisten verzögerten Position) relativ zueinander stehen; ein Durchlass 23 zur Zu- bzw. Abführung des Arbeitsöls zum bzw. aus dem Einpassloch 22 über den Voreildurchlass 11; Durchlässe 24 zum Zu- bzw. Abführen des Arbeitsöls zu bzw. aus den Voreilkammern R1, die durch die einzelnen Flügel 60 gebildet sind; und Durchlässe 25 zur Zu- bzw. Abführung des Arbeitsöls zu bzw. aus den Verzögerungskammern R2, die durch die einzelnen Flügel 60 gebildet sind, über den Verzögerungsdurchlass 12. Hier wird jeder Flügel 60 durch eine Flügelfeder, die in dem Bodenabschnitt der Flügelnut 21 eingepasst ist, radial auswärts gedrängt.

Der äußere Rotor 30 ist so mit dem äußeren Umfang des inneren Rotors 20 zusammenmontiert, dass er relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereiches dreht. Mit den zwei Seiten des äußeren Rotors 30 sind die Frontplatte 40 und die Rückplatte 50 mittels vier Schraubenbolzen 82 verbunden. Vom inneren Umfang des äußeren Rotors 30 stehen vier Vorsprünge 31 radial einwärts vor, die um ein vorbestimmtes umfangsseitiges Maß beabstandet sind. Der äußere Rotor 30 ist auf dem inneren Rotor 20 so drehbar gelagert, dass die Vorsprünge 31 an ihren inneren Umfängen in gleitendem Kontakt mit dem Außenumfang des inneren Rotors 20 stehen. In einem Vorsprung 31 ist radial zum äußeren Rotor 30 eine Bohrung 32 ausgebildet, um den Sperrzapfen 70 und eine Feder 71 unterzubringen. Ferner ist eine Verbindungsausnehmung 33 kreisumfangsseitig ausgebildet, die eine Verbindung mit dem inneren Ende der Bohrung 32 hat. Die Verbindungsausnehmung 33 steht mit den Durchlässen 24 zur Zu- bzw. Abführung des Arbeitsöls zu bzw. aus den Voreilkammern R1 über Ausnehmungen 41 und eine ringförmige Nut 42, wie sie in der Frontplatte 40 ausgebildet ist, in Verbindung.

Jeder Flügel 60 ist so zwischen den zwei Platten 40 und 50 in der Flügelnut 21 des inneren Rotors 20 befestigt, dass er sich in der Radialrichtung bewegen kann und mit seinem Ende auf der inneren Umfangswand des äußeren Rotors 30 gleitet, um dadurch eine Fluiddruckkammer R0, wie sie zwischen jedem Vorsprung 31 des äußeren Rotors 30 und dem inneren Rotor 20 ausgebildet ist, in die Voreilkammer R1 und die Verzögerungskammer R2 zu teilen. Der Flügel 60 stößt gegen einen Stopper 31a, wie er an jeder der Drehendseiten des linken und des oberen Vorsprungs 31 in Fig. 3 ausgebildet ist, um dadurch die Phasenverstellung (oder die relative Drehung) einzuschränken, die durch das Ventileinstellungssteuergerät eingestellt wird.

Der Sperrzapfen 70 ist so in der Bohrung 32 montiert, dass er in der Radialrichtung gleitet und durch die Feder 71 zum inneren Rotor 20 hin vorgespannt ist. Diese Feder 71 wird zwischen dem Sperrzapfen 70 und einem Halter 72 gehalten, der so in der Bohrung 32 befestigt ist, dass er durch einen Clip 73 nicht herausfällt.

In dem somit aufgebauten Ventileinstellungssteuergerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, d. h. in dem gesperrten Zustand, in dem der Kopfabschnitt des Sperrzapfens 70 um einen vorbestimmten Hub in das Einpassloch 22 eingefahren ist, zum Einleiten der Relativdrehung des inneren Rotors 20 zum äußeren Rotor 30, das Arbeitsöl über den Durchlass 23 zum Einpassloch 22 geführt, wobei das Solenoid 103 des Umschaltventils 100 erregt wird und das Arbeitsöl aus dem Umschaltventil 100 zum Voreildurchlass 11 der Nockenwelle 10 geführt wird. In dem Zustand (wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist), wo der Sperrzapfen 70 gegen die Feder 71 bewegt wird, um aus dem Einpassloch 22 in die Bohrung 32 zu gelangen, wird das Arbeitsöl aus dem Durchlass 23 zu den einzelnen Voreilkammern R1 über das Einpassloch 22, die Bohrung 32, die Verbindungsausnehmungen 33, die Ausnehmungen 41, die ringförmige Nut 42 und die Durchlässe 24 geführt und von den einzelnen Verzögerungskammern R2 über die einzelnen Durchlässe 25, den Verzögerungsdurchlass 12, das Umschaltventil 100 usw. ausgestoßen, so dass die Nockenwelle wie der innere Rotor 20 zur Voreilseite gedreht werden, wie es in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist, relativ zum Drehübertragungsbauteil bzw. zum äußeren Rotor 30.

In diesem Ausführungsbeispiel wird somit nach dem Entsperren des Sperrzapfens 70, der gegen die Feder 71 bewegt wird, die Drehung der Nockenwelle mit dem inneren Rotor 20 und des Drehübertragungsbauteils mit dem äußeren Rotor 30 begonnen, wobei der Sperrzapfen 70 nicht nachteilig durch die Verdrehung blockiert wird. Wenn das Solenoid 103 des Umschaltventils 100 in dem Zustand der Fig. 5 und 6 entregt wird, um das Arbeitsöl von dem Umschaltventil 100 dem Verzögerungsdurchlass 12 der Nockenwelle 10 zuzuführen, wird das Arbeitsöl von dem Verzögerungsdurchlass 12 über den Durchlass 25 zu den einzelnen Verzögerungskammern R2 geführt und über die einzelnen Voreilkammern R1, die Durchlässe 24, die ringförmige Nut 42, die Ausnehmungen 41, die Verbindungsausnehmungen 33, die Bohrung 32, das Einpassloch 22, den Durchlass 23, den Voreildurchlass 11, das Umschaltventil 100 usw. ausgestoßen, so dass die Nockenwelle mit dem inneren Rotor 20 zur Verzögerungsseite hin relativ zum Drehübertragungsbauteil mit dem äußeren Rotor 30 dreht. Dabei wird der Sperrzapfen 70 durch das Arbeitsöl, das von den einzelnen Voreilkammern R1 zum Durchlass 23 strömt, gegen die Feder 71 gedrückt und in dem zurückgezogenen Zustand in der Bohrung 32 gehalten.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung so verwirklicht, dass das Steuerzahnrad 51 einstückig mit dem Außenumfang der Rückplatte 50 ausgebildet ist, so dass die Drehleistung zur Nockenwelle über das Kurbelzahnrad und die Steuerkette übertragen wird. Jedoch kann die Erfindung ebenso verwirklicht werden, indem eine Steuerriemenscheibe einstückig mit dem Außenumfang des äußeren Rotors 30 ausgebildet ist (oder die Steuerriemenscheibe kann aus einem separaten Bauteil hergestellt und am äußeren Rotor 30 befestigt sein), so dass die Drehleistung zur Nockenwelle über eine Kurbelriemenscheibe und die Steuerriemenscheibe übertragen wird.

Das Ausführungsbeispiel wurde so konstruiert, dass der Kopfabschnitt des Sperrzapfens 70, der mit dem äußeren Rotor 30 in dem Zustand (oder dem äußersten Verzögerungszustand der Fig. 1 bis 4) montiert ist, in dem die Voreilkammern R1 die minimale Größe haben, in dem Einpassloch 22 des inneren Rotors 20 eingefahren ist. Jedoch kann die Konstruktion so modifiziert werden, dass der Kopfabschnitt des Sperrzapfens 70, wie er mit dem äußeren Rotor 30 zusammengebaut ist, in dem Einpassloch 22 des inneren Rotors 20 in dem Zustand eingefahren ist (oder dem äußersten Voreilzustand in Fig. 6), in dem die Verzögerungskammern R2 die minimale Größe einnehmen. Bei dieser Abwandlung muss der Durchlass 23 mit dem Verzögerungsdurchlass 12 kommunizieren; der Durchlass 23 muss mit den Durchlässen 25 über das Einpassloch 22, die Bohrung 32, die Verbindungsausnehmungen 33, die Ausnehmungen 41 und die ringförmige Nut 42 kommunizieren; und die Durchlässe 24 müssen direkt mit dem Voreildurchlass 11 kommunizieren.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung verwirklicht, indem das Ventileinstellungssteuergerät mit der Nockenwelle 10 für das Einlassventil zusammengebaut ist. Jedoch kann die Erfindung ebenso verwirklicht werden, indem ein Ventileinstellungssteuergerät mit der Nockenwelle für ein Auslassventil zusammengebaut ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der innere Rotor 20 mit den Flügeln 60 versehen und der Sperrzapfen 70 und die Feder 71 sind in dem äußeren Rotor 30 untergebracht. Die Erfindung kann jedoch auch verwirklicht werden, indem der Sperrzapfen und die Feder in dem inneren Rotor untergebracht sind und der äußere Rotor mit den Flügeln versehen ist.

Claims (2)

1. Ventileinstellungssteuergerät zur Steuerung der zeitlichen Öffnungs- und Schließeinstellung eines Einlassventils oder eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors, das die folgenden Bauteile aufweist:
einen Rotor (20), der an einer Nockenwelle (10) befestigt ist, die drehbar mit dem Zylinderkopf (110) des Verbrennungsmotors zusammengebaut ist;
ein Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50), das um den Rotor (20) herum befestigt ist, so dass es sich relativ zu ihm innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zur Übertragung einer Drehbewegung von einer Kurbelwelle zum Rotor (20) verdrehen kann;
Flügel (60), die auf dem Rotor (20) oder dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) vorgesehen sind;
eine Fluidkammer (R0), die zwischen dem Rotor (20) der Nockenwelle und dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) ausgebildet ist und durch die Flügel in Voreilkammern (R1) und Verzögerungskammern (R2) unterteilt wird;
erste Fluiddurchlässe (24) in dem Rotor (20) zur Zuführung und zum Ausstoßen eines Fluids zu und aus den Voreilkammern (R1);
zweite Fluiddurchlässe (25) in dem Rotor (20) zur Zuführung und zum Ausstoßen des Fluids zu und aus den Verzögerungskammern (R2);
eine Bohrung (32), die in dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) oder in dem Rotor (20) ausgebildet ist und einen Sperrzapfen (70) aufnimmt, der federvorgespannt (Feder 71) zum Rotor (20) oder zum Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) ist;
ein Einpassloch (22), das in dem Rotor (20) oder in dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) ausgebildet ist, zum Einfahren des Kopfabschnitts des Sperrzapfens (70) in das Einpassloch (22), wenn die Nockenwelle und das Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) in einer vorbestimmten Phase zueinander stehen; und
einen dritten Fluiddurchlass (23) in dem Rotor (20) zur Zuführung und zum Ausstoßen des Fluids zu und aus dem Einpassloch (22),
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Fluiddurchlass (24) oder der zweite Fluiddurchlass (25) so angeordnet sind, dass sie mit der Bohrung (32) in Verbindung stehen, und dass der erste Fluiddurchlass (24) oder der zweite Fluiddurchlass (25) erst dann über den dritten Fluiddurchlass (23) durch die Bohrung (32) mit Fluid befüllt werden, wenn der Sperrzapfen (70) aus dem Einpassloch (22) herausgekommen und in die Bohrung (32) eingefahren ist.

2. Ventileinstellungssteuergerät zur Steuerung der zeitlichen Öffnungs- und Schließstellung eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei eine mit der Bohrung (32) in Verbindung stehende Verbindungsausnehmung (33) an dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) ausgebildet ist und mit dem ersten Fluiddurchlass (24) oder dem zweiten Fluiddurchlass (25) über eine Ausnehmung (41) und eine Nut (42) an dem Drehübertragungsbauteil (30, 40, 50) in Verbindung steht.