DE10195590B3

DE10195590B3 - Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10195590B3
Application number: DE10195590.1T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Watanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: WO2002061241A1; JPWO2002061241A1; US7383803B2; DE10195590T1; US20080223323A1; US20070204825A1; US20030037740A1; US20040182343A1; US7753018B2; US7228830B2; JP3960917B2; US6832585B2

Abstract

Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem ersten Drehelement (2), das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, einem zweiten Drehelement (8, 13), das ein zu einer Nockenwelle (1) separates, mit der Nockenwelle (1) trennbar integriert verbundenes Element ist, einem zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehenen Installationswinkel-Einstellmechanismus (4), wobei eine Relativdrehung zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) durch den Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) erzeugbar ist, und der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) ein bewegliches Betätigungselement (11) aufweist, das in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen im Wesentlichen radial bezüglich des ersten Drehelement (2) bewegbar ist, wobei die radiale Stellung des beweglichen Betätigungselementes (11) eine Relativrotationsphase zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) bestimmt, und der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) eine Radialführung (10) aufweist, die an einem von dem ersten (2) und zweiten Drehelement (1, 13) vorgesehen ist zum Führen des beweglichen Betätigungselementes (11) und sich in einer Radialrichtung des einen Drehelementes (2, 8, 13) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) ferner aufweist: eine Führungsscheibe (24), die drehbar relativ zu dem ersten (2) und dem zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehen ist und eine Spiralführung (28) aufweist, welche das bewegliche Betätigungselement (11) führt und spiralförmig von einem Außenumfang der Führungsscheibe (24) zu einer Achse der Führungsscheibe (24) ausgebildet ist, wobei eine Relativdrehung der Spiralführung (28) zu der Radialführung (10) eine im Wesentlichen radiale Bewegung des beweglichen Betätigungselementes (11) hervorruft, und einen Hebel-Antriebsübertragungsmechanismus (12, 14) mit wenigstens einem Gelenkarm (14), der zwischen dem beweglichen Betätigungselement (11) und dem zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehen ist zum Übertragen ...

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die Ventilöffnungs- und Ventilschließzeitpunkte der ansaugkanalseitigen und auslasskanalseitigen Motorventile variabel steuert, die von den Motorbetriebszuständen abhängen.
Hintergrund des Standes der Technik
Eine herkömmliche Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wurde in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-153104 offenbart.
Kurz gesagt ist bei dieser herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung eine Steuerriemenscheibe (ein antreibendes Drehelement), die durch eine Kurbelwelle eines Motors angetrieben wird, koaxial auf dem Außenumfang eines Wellenelementes (eines angetriebenen Drehelementes) installiert, das einstückig mit einer Nockenwelle verbunden ist, und die Steuerriemenscheibe und das Wellenelement sind miteinander über einen Installationswinkel-Einstellmechanismus gekoppelt. Der Installationswinkel-Einstellmechanismus wird hauptsächlich durch ein Kolbenelement (ein bewegliches Betätigungselement) gebildet, das die relative Drehung des Kolbenelementes gegenüber der Steuerriemenscheibe begrenzt, aber die axiale Verschiebung des Kolbenelementes zulässt, und Schrägstirnräder, die auf der Innenumfangswandfläche des Kolbenelementes und der Außenumfangswandfläche des Wellenelementes ausgebildet sind, sind in einem Eingriff miteinander. Der Installationswinkel-Einstellmechanismus dient zum Einstellen des Installationswinkels zwischen der Steuerriemenscheibe und dem Wellenelement über die Schrägstirnräder durch Bewegen des Kolbenelementes in jede der Axialrichtungen mittels eines Steuermechanismus, der Elektromagnete und eine Rückstellfeder einschließt.
Bei der zuvor angegebenen herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung besteht das Problem darin, die Rotationsphase gegenüber der Reaktionskraft (das wechselnde Drehmoment), die durch die Motorventile verursacht werden, zu halten. Aus diesem Grund ist zusätzlich zu dem Kolbenelement eine elektromagnetische Kupplung, die zum Halten der Phase verwendet wird, vorgesehen.
Die US 4,955,330 offenbart einen Nockenantriebsmechanismus für einen Verbrennungsmotor zum progressiven Variieren der Winkelbeziehung einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle zueinander. Der Mechanismus weist eine erste Rotationsscheibe auf, die zwei sich radial erstreckende Nuten hat und durch die Kurbelwelle angetrieben wird. Jede Nut enthält ein kleines Gewicht. Mit zunehmender Drehzahl der ersten Scheibe gleitet das kleine Gewicht von einer innersten Position gegen die Kraft einer Feder in Folge der Zentrifugalkraft zu einer Position, die sich radial weiter außen befindet.
Ferner weist der Mechanismus eine zweite Drehscheibe auf, welche koaxial zu der ersten Drehscheibe angeordnet ist und sich synchron mit der Nockenwelle dreht. Die zweite Drehscheibe weist zwei Schlitze mit Krümmung auf, die sich im Wesentlichen radial erstrecken. In die Schlitze erstrecken sich Verbindungsstifte der kleinen Gewichte, um die erste und die zweite Drehscheibe miteinander zu koppeln.
Dementsprechend führt eine radiale Bewegung der kleinen Gewichte zu einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Drehscheibe. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von der Drehzahl die Winkelbeziehung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle progressiv variiert.
Hinsichtlich der zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der in der Lage ist, die Einfachheit der Montage oder des Einbaus am Fahrzeug zu steigern, währenddessen der axiale Einbauraum, der durch den Installationswinkel-Einstellmechanismus eingenommen wird, verringert wird.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der in der Lage ist, sicher eine Rotationsphase gegenüber einer Reaktionskraft zu halten, die durch Motorventile verursacht werden, ohne dass eine kompliziertere Struktur und eine Verwendung von elektromagnetischen Teilen vorgesehen ist.
Offenbarung der Erfindung
Um die zuvor erläuterten und andere Ziele zu erreichen, umfasst eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
In einer Ausführungsform kann die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung umfassen, ein angetriebenes Drehelement, das durch eine Kurbelwelle eines Motors angetrieben wird, ein Motorventil, das an einem zugeordneten Ansaugkanal oder Auslasskanal zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Kanals vorgesehen ist, eine Ventilfeder, die das Motorventil in einer Schließrichtung des zugeordneten Kanals der Ansaug- und Auslasskanäle vorbelastet, ein angetriebenes Drehelement, das eines von einer Nockenwelle, das einen Nocken aufweist, der das Motorventil gegenüber einer Federbelastung der Ventilfeder öffnet, und eines separaten Teils einschließt, das einstückig mit der Nockenwelle verbunden ist und diesem trennbar ist, und einen Installationswinkel-Einstellmechanismus, der zwischen den antreibenden und angetriebenen Drehelementen angeordnet ist, um ein Drehmoment des antreibenden Drehelementes auf das angetriebene Drehelement zu übertragen und das ein bewegliches Drehelement aufweist, das eine Relativrotationsphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen mittels der Bewegung des beweglichen Betätigungselementes in einer Radialrichtung der Nockenwelle verändert.
Die anderen Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A von 1 verläuft. 3 ist nahezu die gleiche Schnittansicht wie 2 und zeigt die Arbeitsweise der Vorrichtung der Ausführungsform. 4 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie B-B von 1 verläuft. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Vorrichtung von 2 darstellt. 6 ist eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung darstellt, die verglichen zu der Vorrichtung von 2 modifiziert ist. 7 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie C-C von 6 verläuft.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird die Vorrichtung der ersten Ausführungsform nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform wird an einem Ansaugventil eines Verbrennungsmotors veranschaulicht, wobei aber in der gleichen Weise, wie bei der Einlassventilseite die Vorrichtung der Ausführungsform auf ein Auslassventil angewendet werden kann.
Die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung schließt ein Motorventil 71 ein, das an einem Ansaugkanal 72 des Motors vorgesehen ist, um den Ansaugkanal 72 zu öffnen und zu schließen, schließt eine Ventilfeder 73 ein, die das Motorventil 71 in einer Schließrichtung zum Ansaugkanal 72 vorbelastet, schließt eine Nockenwelle ein, die drehbar auf einem Zylinderkopf des Motors gelagert ist und einen Nocken 70 aufweist, der an einem Außenumfang derselben angeordnet ist und dazu verwendet ist, das Ansaugventil zu steuern, schließt eine plattenförmige Antriebsscheibe ein (ein antreibendes, erstes Drehelement), die drehbar auf einem vorderen Ende einer Nockenwelle 1 installiert ist, schließt ein Steuerkettenrad 3 ein, das auf der Antriebsscheibe 2 ausgebildet ist und durch eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors angetrieben wird, schließt einen Installationswinkel-Einstellmechanismus 4 ein, der zwischen dem vorderen Ende der Nockenwelle 1 und einem vorderen Ende der Antriebsscheibe 2 angeordnet ist, um verstellbar einen Installationswinkel zwischen Nockenwelle 1 und Antriebsscheibe 2 veränderbar einzustellen, schließt eine VTC-Abdeckung 6 ein, die sich von einer vorderen Stirnfläche des Zylinderkopfes (nicht gezeigt) zu einer vorderen Stirnfläche eines Ventildeckels (nicht gezeigt) erstreckt, um hermetisch die Antriebsscheibe 2, die Frontfläche des Installationswinkel-Einstellmechanismus 4 und deren Peripherien hermetisch abzudecken, und schließt ein Steuergerät 7 ein, das dem Installationswinkel-Einstellmechanismus 4 in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen steuert.
Ein Abstandhalter 8, der einen in Eingriff bringbaren angeflanschten Bereich 8a aufweist, ist an dem vorderen Ende der Nockenwelle 1 installiert und integriert mit dieser verbunden. Die Antriebsscheibe 2 ist mit dem angeflanschten Bereich 8a solcherart in Eingriff, dass eine axiale Verschiebung der Antriebsscheibe mittels des Eingriffs zwischen der Eingriffsscheibe und dem angeflanschten Bereich 8a begrenzt wird, wobei aber die Antriebsscheibe auf dem Außenumfang des Abstandhalters 8 in einer solchen Weise installiert ist, dass sie drehbar relativ zu dem Abstandhalter ist. In der gezeigten Ausführungsform besteht das angetriebene Drehelement der Vorrichtung der Erfindung aus der Nockenwelle 1 und dem Abstandhalter 8 (zweites Drehelement), wobei das antreibende Drehelement aus der Antriebsscheibe 2 besteht, die das Antriebskettenrad 3 einschließt.
Drei peripher mit gleichem Abstand beabstandete Radialführungen 10, von denen jede ein Paar von parallelen Führungswänden 9a und 9b einschließen, sind an dem vorderen Ende (der linken Seitenfläche in 1) der Antriebsscheibe 2 installiert. Ein bewegliches Betätigungselement (welches vollständig später beschrieben wird) des Installationswinkel-Einstellmechanismus 4 ist verschiebbar zwischen den Führungswänden 9a und 9b jeder der Radialführungen 10 installiert und angeordnet. Wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird, erstrecken sich die Führungswände 9a und 9b der Radialführung 10 nie in einer präzisen Radialrichtung, wobei aber die Führungswände dazu dienen, das bewegliche Betätigungselement entlang der im Wesentlichen radialen Richtung zu führen. Somit wird ein Block, der mit 10 bezeichnet ist, nachstehend als eine ”Radialführung” bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform formen die Radialführung 10 und das bewegliche Betätigungselement 11 eine erste Antriebsübertragungseinrichtung, die ein Kraftübertragungsmerkmal aufweist.
Der Installationswinkel-Einstellmechanismus 4 hat drei sich radial erstreckende peripher mit gleichem Abstand beabstandete Hebel 12 und ist hauptsächlich aus einer Hebelwelle 13 (zweites Drehelement) aufgebaut, die fest auf dem Axialende der Nockenwelle 1 verbunden ist, zusammen mit dem zuvor angegebenen Abstandhalter 8 mittels einer Schraube 18, aus den beweglichen Betätigungselementen 11, von denen jeder eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist und mit der zugehörigen Radialführung 10 im Eingriff ist, aus im Wesentlichen kreisbogenförmigen Gelenkarmen 14, von denen jeder schwenkbar mit dem zugehörigen einen der Hebel 12 der Hebelwelle 13 mit dem zugehörigen einen der beweglichen Betätigungselemente 11 gekoppelt ist und aus einem Betätigungsorgan 15, das die zuvor angegebenen beweglichen Betätigungselemente 11 im Ansprechen an ein Steuersignal von einem Steuergerät 7 steuert. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 16 einen Stift, durch welchen das innere Ende des Gelenkarms 14 gelenkig mit dem Hebel 12 verbunden ist. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Stift, durch welchen das äußere Ende des Gelenkarms 14 mit dem beweglichen Betätigungselement 11 verbunden ist. Die Gelenkarme 14 und die Hebel 12 formen einen Drehrichtungs-Umkehrmechanismus (Bewegungsumwandlungsmechanismus) und einen zweiten Antriebsübertragungsmechanismus (Hebel-Antriebsübertragungsmechanismus), der ein Bewegungsumkehrmerkmal aufweist.
In einem Zustand, bei dem die beweglichen Betätigungselemente 11 durch die Radialführungen 10 in den im Wesentlichen radialen Richtungen geführt werden, ist jede der beweglichen Betätigungselemente mit der Nockenwelle 1 über den zugehörigen Gelenkarm 14 und den Hebel 12 der Hebelwelle 13 verbunden oder gekoppelt. Daher dreht sich beim Vorhandensein von im Wesentlichen radialen Verschiebungen der beweglichen Betätigungselemente 11 entlang der jeweiligen Radialführungen 10 durch eine äußere Kraft die Antriebsscheibe 2 (das Antriebskettenrad 3) relativ zur Nockenwelle 1 um einen Phasenwinkel, der auf einer Verschiebung jeder der beweglichen Betätigungselemente 11 basiert mittels des Bewegungsübertragungsvorgangs des Gelenkarms 14 und des Hebels 12, die miteinander zusammenwirken.
Jedes der beweglichen Betätigungselemente 11 ist in einem Zustand installiert, bei dem die hintere Stirnfläche jedes der beweglichen Betätigungselemente eine Rolle 19 zu der Antriebsscheibe 2 hin mittels einer Blattfeder 20 federbelastet ist. Jedes der Betätigungselemente 11 ist mit einem halbkugelförmigen ausgesparten Bereich 21 in einer vorbestimmten Position auf dessen vorderer Stirnfläche ausgebildet. Eine Kugel 22 wird drehbar in dem ausgesparten Bereich 21 solcherart aufgenommen, dass nahezu die Hälfte der Kugel 22 nach vom hervorsteht.
Andererseits besteht das Betätigungsorgan 15 aus einer Führungsscheibe 24, die drehbar auf dem vorderen Ende der Hebelwelle 13 über ein Lager 23 gelagert ist und in der Lage ist, eine Radialverschiebung jedes der beweglichen Betätigungselemente 11 mittels einer Relativdrehung der Führungsscheibe gegenüber der Antriebsscheibe 2 zu bewirken, und besteht aus einem Geschwindigkeitserhöhungs- und Verringerungsmechanismus, der einen planetengetriebenen Mechanismus 25 und ein Paar elektromagnetischer Bremsen 26 und 27 zum Beschleunigen und Verzögern der Drehbewegung der Führungsplatte 24 aufgrund des Planetengetriebemechanismus und des elektromagnetischen Bremsenpaars aufweist.
Die Führungsscheibe 24 ist auf seiner hinteren Fläche mit einer spiralförmigen Führungsnut 28 (einer Spiralführung) ausgebildet. Kugeln 22, die in den jeweiligen beweglichen Betätigungselementen 11 gehalten werden, sind mit der spiralförmigen Führungsnut 28 in Eingriff. Wie in 2 gezeigt ist, in welcher nur die Mittellinie der Führungsnut 28 gezeigt ist, ist die Spirale der Führungsnut 28 in einer solchen Weise ausgebildet, dass sich der Durchmesser der Spirale allmählich in einer Drehrichtung R der Antriebsscheibe 2 verringert. Es wird angenommen, dass die Führungsscheibe 24 sich in einer Phasennacheilungsrichtung relativ zur Antriebsscheibe 2 in einen Zustand dreht, bei der die Kugeln 22 der beweglichen Betätigungselemente 11 in einen Eingriff mit der spiralförmigen Führungsnut 28 sind. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die beweglichen Betätigungselemente 11 radial nach innen entlang der Spiralform der Führungsnut 28. Umgekehrt, wenn sich die Führungsscheibe 24 relativ in einer Phasenvoreilungsrichtung aus diesem Zustand bewegt, bewegen sich die beweglichen Betätigungselemente 11 radial nach außen entlang der Spiralform der Führungsnut 28.
Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, besteht der Planetengetriebemechanismus 25 aus einem Sonnenrad 30, das drehbar auf dem vorderen Endbereich der Hebelwelle 13 mittels eines Lagers 29 gelagert ist, aus einem Hohlrad 31, das auf der Innenumfangswandfläche eines ausgesparten Bereichs ausgebildet ist, der auf dem vorderen Endbereich der Führungsscheibe 24 vorgesehen ist, einer Trägerscheibe 32, die zwischen den Lager 23 und 29 angeordnet ist und fest mit der Hebelwelle 13 verbunden ist, und aus einer Vielzahl von Planetenrädern 33, die drehbar durch die Trägerscheibe 32 getragen werden und im Eingriff sowohl mit dem Sonnenrad 30 und dem Hohlrad 31 sind.
Nimmt man somit an, dass bei dem Planetengetriebemechanismus 25 sich das Sonnenrad 30 frei dreht und die Planetenräder 33 zusammen mit der Trägerscheibe 32 ohne Drehung jeder der Planetenräder umlaufen, drehen sich die Trägerscheibe 32 und das Hohlrad 31 mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn in diesem Zustand eine Bremskraft nur auf das Sonnenrad 30 aufgebracht ist, dreht sich das Sonnenrad 30 relativ zur Trägerscheibe 32, und als ein Ergebnis dessen drehen sich die Planetenräder 33 selbst. Die Drehung jeder der Planetenräder 33 bewirkt, dass sich das Hohlrad 31 beschleunigt, was in einer relativen Drehung der Führungsscheibe 24 zur Antriebsscheibe zu der Geschwindigkeit erhöhenden Seite hin resultiert.
Jede der elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 ist in seiner Form im Wesentlichen ringförmig. Eine elektromagnetische Bremse 26 ist radial innerhalb der anderen elektromagnetischen Bremse 27 angeordnet. Die erste elektromagnetische Bremse 26, die außen angeordnet ist und die zweite elektromagnetische Bremse 27, die innen angeordnet ist, sind in einer im Wesentlichen gleichen Weise aufgebaut. Die erste elektromagnetische Bremse 26 liegt dem Umfang der vorderen Stirnfläche der Führungsscheibe 24 gegenüber, wobei die zweite elektromagnetische Bremse 27 einem Bremsflansch 34 gegenüberliegt, der einstückig mit dem Sonnenrad 30 ausgebildet ist.
Jede der elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 schließen einen im Wesentlichen ringförmige Magnetkraft-Erzeugungsvorrichtung 35 ein, die eine elektromagnetische Spule und ein Joch aufweist. Die Magnetkraft-Erzeugungsvorrichtungen werden auf der hinteren Fläche der VTC-Abdeckung 6 in einem schwimmenden Zustand gestützt, bei der nur die Drehbewegung jeder der Magnetkraft-Erzeugungsvorrichtungen mittels eines Stifts 36 begrenzt ist. Ein Reibmaterial 37 ist auf einer Seitenwandfläche (die der Führungsscheibe 24 gegenüberliegt) jeder der Magnetkraft-Erzeugungsvorrichtungen 35 vorgesehen. Durch Einschalten oder Ausschalten der Magnetkraft-Erzeugungsvorrichtungen 35 wird das Reibmaterial 37, das der Führungsscheibe 24 gegenüberliegt, in Kontakt mit der Führungsscheibe gebracht, oder das Reibmaterial, das dem Bremsflansch 34 gegenüberliegt, wird in Kontakt mit dem Bremsflansch gebracht. Konkret ist von diesen Elektromagnetkraft-Erzeugungsvorrichtungen 35 nur die Elektromagnetkraft-Erzeugungsvorrichtung, die mit der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 zugeordnet ist, in einer Richtung des Bremsflansches 34 mittels der Federvorbelastung einer Feder 38 federbelastet. Das heißt, die ersten und zweiten elektromagnetischen Bremsen sind so gestaltet, dass das Reibmaterial 37 der ersten elektromagnetischen Bremse 26 in Kontakt mit der Führungsscheibe 24 kommt, wenn die erste elektromagnetische Bremse eingeschaltet ist, und so gestaltet, dass das Reibmaterial 37 der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 außer Kontakt von dem Bremsflansch 34 gerät, wenn die zweite elektromagnetische Bremse eingeschaltet ist. Daher wirkt in einem Motoranhaltezustand (in einem Anfangszustand), d. h. in einem abgeschalteten Zustand, die Bremskraft nur auf das Sonnenrad 30.
Die Axialbewegung der Elektromagnetkraft-Erzeugungsvorrichtung 35 der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 wird durch einen Sicherungsring 39 geführt, der auf der hinteren Endfläche der VTC-Abdeckung 6 installiert ist. Dieser Sicherungsring 39 besteht aus einem magnetischen Material und dient somit als eine Magnetflussbahn, wenn die zweite elektromagnetische Bremse 27 eingeschaltet wird.
Ein Antriebsdrehmoment wird von der Antriebsscheibe 2 über die beweglichen Betätigungselemente 11, die Gelenkarme 14 und die Hebel 12 auf die Nockenwelle 1 übertragen. Andererseits wird ein schwankendes Drehmoment (wechselndes Drehmoment) der Nockenwelle 1, das infolge der Reaktionskraft auftritt, die durch das Motorventil 71 verursacht wird (d. h. die Reaktion bewirkt durch die Ventilfeder 73) von der Nockenwelle 1 auf jedes der beweglichen Betätigungselemente 11 über das nach außen extrudierte Ende des zugehörigen Hebels 12 und des Gelenkarms 14 als eine Eingangskraft F eingegeben, die in eine Richtung wirkt, bei der die Eingangskraft durch die Schwenkpunkte oder die gekoppelten Punkte beider Enden des gleichen Arms 14 wirken.
Die beweglichen Betätigungselemente 11 werden entlang der im Wesentlichen radialen Richtung mittels der jeweiligen Radialführungen 10 geführt. Andererseits sind die Kugeln 22, die durch die jeweiligen beweglichen Betätigungselemente 11 in einer Weise gehalten werden, bei der sie von der vorderen Fläche hervorstehen, mit der spiralförmigen Führungsnut 28 der Führungsscheibe 24 in Eingriff. Daher wird die Kraft F, die von dem außen extrudierten Enden jeder der Hebel 12 in das bewegliche Betätigungselement über den zugehörigen Gelenkarm 14 eingeleitet wird, durch die Führungswände 9a und 9b der Radialführung 10 und die spiralförmige Führungsnut 28 der Führungsscheibe 24 aufgenommen oder gestützt. Mit anderen Worten, jede der beweglichen Betätigungselemente 11 ist mit einer Seitenwandfläche a (einer ersten geführten Fläche) ausgestattet, die die Kraft aufnimmt, die durch das schwankende Drehmoment verursacht wird, d. h., die Reaktionskraft F, währenddessen ein Kontakt mit jeder der Führungswände 9a und 9b und einer Teilfläche b der Kugel 22 (einer zweiten geführten Fläche) hergestellt wird, die die Kraft aufnimmt, die durch das schwankende Drehmoment verursacht wird, d. h. die Reaktionskraft F, währenddessen ein Kontakt mit der spiralförmigen Führungsnut 28 der Führungsscheibe 24 hergestellt wird (siehe 5).
Wie aus der vergrößerten Ansicht von 5 zu ersehen sind, sind die Führungswände 9a und 9b, die die Radialführung 10 bilden, solcherart ausgelegt, dass die Führungswände in einer Richtung geneigt sind, bei der sie sich der Spirale der spiralförmigen Führungsnut 28 bezüglich zu der Radialrichtung der Antriebsscheibe 2 annähern. Konkret ist die Neigung der Führungswände 9a und 9b so festgelegt, dass die Führungswände im Wesentlichen in einer Lotrechtlinien-Richtung senkrecht zu einer spiralförmigen gekrümmten Wandfläche der spiralförmigen Führungsnut 28 ausgerichtet sind. Somit sind die spiralförmige Führungsnut 27 und das Führungswandpaar 9a und 9b im Wesentlichen senkrecht zueinander, und als ein Ergebnis dessen sind die Seitenwandfläche 1a jeder der beweglichen Betätigungselemente 11, die in Kontakt mit jeder der Führungswände befindlich sind, und die Teilfläche b der Kugel 22, die in Kontakt mit der spiralförmigen Führungsnut 28 ist, im Wesentlichen senkrecht zu einander. Was die Beziehung zwischen der Anordnung oder dem Installationspunkt der Kugel 22 auf jeder der beweglichen Betätigungselemente 11 und den Schwenkpunkten des zugehörigen Gelenkarmes 10 betrifft, ist die Mitte der Kugel 22 im Wesentlichen in Ausrichtungen zur Wirklinie der Kraft F, die von der Hebelwelle 13 in das bewegliche Betätigungselement 11 eingeleitet wird. Tatsächlich verändert sich die Ausrichtung der Wirklinie der Kraft, die durch die Schwenkpunkte des Gelenkarms 14 hindurchtritt infolge der radialen Verschiebung des beweglichen Betätigungselementes 11. Jedoch ist die Installationsposition der Kugel 22 so festgelegt, dass sie nicht von der Wirklinie der Kraft F möglichst nicht versetzt ist. Konkret ist, wie in 5 gezeigt ist, wenn die radiale Position des beweglichen Betätigungselementes 11 nahezu die Hälfte seines gesamten Hubes einnimmt, die Kugel 22 auf der Wirklinie der Kraft F angeordnet.
Daher wird die Kraft F, die in das bewegliche Betätigungselement 11 eingeleitet wird, in zwei Komponenten F_A und F_B zerlegt, welche senkrecht zueinander sind. Diese Komponenten F_A und F_B werden durch nahezu eine Hälfte der einwärts und auswärts gekrümmten Wände der spiralförmigen Führungsnut 28 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Komponente aufgenommen, die entlang der im Wesentlichen Lotrechtlinienrichtung wirkt und durch die Führungswand 9a in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Wirkung der Komponente, die in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung der Spirale wirkt. Auf diese Weise ist es möglich, sicher die Bewegung des beweglichen Betätigungselements 11 zu verhindern. Die Wirkrichtung der Kraft F ist nicht auf die Wirkrichtung, die in 5 gezeigt ist, begrenzt, in welcher die Kraft wirkt, um das bewegliche Betätigungselement 11 durch den Hebel 12 zu drücken. Im Gegensatz dazu wirkt die Kraft auch zum Ziehen des beweglichen Betätigungselements 11 durch den Hebel 12. In diesem Fall werden die Komponenten durch nahezu die andere Hälfte der einwärts- und auswärtsgekrümmten Wände der spiralförmigen Führungsnut 28 und durch die andere Führungswand 9b jeweils aufgenommen.
Es ist unmöglich, präzise die Richtungen der Komponenten in einer solchen Weise festzulegen, dass die Wirkrichtung der Komponente F_A und der spiralförmigen Führungsnut 28 präzise sich senkrecht zueinander kreuzen, und dass die Wirkrichtung der Komponente F_B und der Führungswände 9a und 9b der Radialführung 10 sich präzise senkrecht zueinander über den gesamten Betätigungsbereich des beweglichen Betätigungselements 11 kreuzen. Es ist jedoch möglich, die Wirkrichtungen der Komponenten F_A und F_B innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches festzulegen, solcherart, dass das bewegliche Betätigungselement 11 sicher aufgrund der Reibung gestützt werden kann, die durch den Kontakt mit der spiralförmigen Führungsnut 28 und den Führungswänden 9a und 9b ungeachtet des Vorhandenseins der Wirkung der Kraft F erzeugt wird.
Zusätzlich ist, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, ein Anschlag 50 (ein Begrenzungsmechanismus) auf jeder der zwei Radialführungen der drei Radialführungen 10 installiert, so dass der Anschlag sich von einem der äußersten Enden der Führungswände 9a und 9b zu dem anderen erstrecken. Der Anschlag 50 ist ein Bereich, mit welchem das äußerste Ende des beweglichen Betätigungselements 11 in einen anstoßenden Eingriff gebracht wird, wenn sich die Antriebsscheibe 2 relativ zur Nockenwelle 1 dreht und die maximale Phasennacheilungsposition, die in 2 gezeigt ist, erreicht hat, d. h., wenn die Relativrotationsphase einen im Wesentlichen maximalen Wert in der Phasennacheilungsrichtung erreicht hat. Ein Dämpfungsmaterial 51 (ein Dämpfungsmechanismus), das aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), aus fluorhaltigem Kautschuk, Acrylkautschuk oder dergleichen hergestellt ist, ist an der anstoßenden Fläche des Anschlags 50 vorgesehen.
Ferner ist ein hervorstehender Anschlag 54 (ein Begrenzungsmechanismus) an dem nach außen extrudierten Ende jeder der Hebel 12 vorgesehen, mit welchem das innere Ende des Gelenkarms 14 verbunden ist. Der Anschlag 54 ist in einen anstoßenden Kontakt mit dem innersten Ende der Führungswand 9a der Radialführung 10 gebracht, wenn sich die Antriebsscheibe 2 relativ zur Nockenwelle 1 dreht und die maximale Phasenvoreilungsposition, die in 3 gezeigt ist, erreicht hat, d. h., wenn die Relativrotationsphase eine im Wesentlichen maximalen Wert in der Phasenvoreilungsrichtung erreicht hat. Ein Dämpfungsmaterial 53 ist in gleicher Weise zu dem zuvor angegebenen Dämpfungsmaterial 51 an dem innersten Ende der Führungswand 9a vorgesehen.
Nachstehend wird im Einzelnen die Arbeitsweise der Vorrichtung der Ausführungsform beschrieben.
Während einer Startperiode des Motors oder während des Leerlaufs werden die ersten und zweiten elektromagnetische Bremsen 26 und 27 beide im Ansprechen auf die Steuersignale vom Steuergerät 7 abgeschaltet. Das Reibmaterial 37 der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 ist in einem Reibkontakt mit dem Bremsflansch 34. Aus diesem Grund wirkt die Bremskraft auf das Sonnenrad 30 des Planetengetriebemechanismus 25, und somit wird die Führungsscheibe 24 zu der geschwindigkeitserhöhenden Seite hin gedreht. Daher wird das bewegliche Betätigungselement 11 an seinem radial äußersten Ende gehalten. Als ein Ergebnis davon wird die Hebelwelle 13, die mit jeder der beweglichen Betätigungselemente 11 über Gelenkarme 14 und Hebel 12 gekoppelt ist (d. h. die Nockenwelle 1) in einem Installationswinkel entsprechend zu der maximalen Phasennacheilungsposition relativ zur Antriebsscheibe 2 gehalten.
Daher kann zu diesem Zeitpunkt die Rotationsphase der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle auf die maximale Phasennacheilungsposition gesteuert werden, und somit kann die Motordrehzahl stabilisiert werden und die Kraftstoffökonomie kann verbessert werden.
Wenn sie aus dem zuvor angegebenen Betriebszustand zu dem normalen Motor-Betriebszustand verstellt werden, werden die erste und zweite elektromagnetische Bremse 26 und 27 beide im Ansprechen auf die Steuersignale vom Steuergerät 7 eingeschaltet. Somit wird das Reibmaterial 37 der ersten elektromagnetischen Bremse 26 in Kontakt mit der Führungsscheibe 24 gebracht, während das Reibmaterial 37 der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 außer Kontakt von dem Bremsflansch 34 des Sonnenrads 30 gerät. Als ein Ergebnis dessen wird das Sonnenrad frei drehbar, während die Bremskraft auf die Führungsscheibe 24 wirkt, woraus eine Relativdrehung der Führungsscheibe 24 zur Antriebsscheibe 2 zu der Geschwindigkeitserhöhungsseite hin resultiert. Als ein Ergebnis dessen werden die Kugeln 22 der beweglichen Betätigungselemente 11 zu der Mitte der Spirale der Führungsnut 28 der Führungsscheibe 24 geführt, und somit bewegen sich die beweglichen Betätigungselemente 11 radial nach innen, wie in 3 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt erzwingen die Gelenkarme 14, die durch die jeweiligen beweglichen Betätigungselemente 11 verschwenkt werden, eine Bewegung der Hebel 12 in der Drehrichtung entsprechend der Phasenvoreilung mit dem Ergebnis, dass der Installationswinkel zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Nockenwelle 1 zu der Phasenvoreilungsseite hin verändert wird.
Auf diese Weise, sobald die Antriebsscheibe 2 und die Nockenwelle 1 sich relativ zu ihren maximalen Phasenvoreilungspositionen hin drehen, stößt der Anschlag 24 das am äußersten extrudierten Endes jeder der Hebel 12 gegen das innerste Ende 52 der Führungswand 9a über das Dämpfungsmaterial 51, um somit eine weitere Relativdrehung zwischen sowohl der Antriebsscheibe und der Nockenwelle zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt kann die Rotationsphase der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle auf die maximale Phasenvoreilungsposition gesteuert werden, und somit kann eine hohe Motorleistungsabgabe abgesichert werden.
Beim Steuern der Rotationsphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 auf die Phasennacheilungsseite aus diesem Betriebszustand werden sowohl die erste als auch die zweite elektromagnetische Bremse 26 und 27 wieder im Ansprechen auf die Steuersignale vom Steuergerät 7 abgeschaltet, und daher wird nur das Reibmaterial 37 der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 in Reibkontakt mit dem Bremsflansch 34 gebracht. Somit wirkt die Bremskraft auf das Sonnenrad 30 des Planetengetriebemechanismus 25, und die Führungsscheibe 24 wird zu der geschwindigkeitserhöhenden Seite hin gedreht. Die beweglichen Betätigungselemente 11 bewegen sich radial nach außen. Als ein Ergebnis werden die Hebel 12, wie in 2 gezeigt ist, durch die jeweiligen Gelenkarme 14 zurückgezogen, und somit wird der Installationswinkel zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Nockenwelle 1 zu der Phasennacheilungsseite hin verändert.
Die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-153104 offenbart ist, ist so gestaltet, dass das Kolbenelement (das bewegliche Betätigungselement) des Installationswinkel-Einstellmechanismus betätigt wird, um sich entlang der Achse in Richtung der Nockenwelle zu bewegen. Dieses vergrößert den Einbauraum, der durch den Installationswinkel-Einstellmechanismus eingenommen wird, der auf dem vorderen Ende der Nockenwelle montiert ist, wodurch die Axiallänge des Motors vergrößert wird und die Einfachheit der Montage verschlechtert wird. Insbesondere in dem Fall, bei der die axiale Verschiebung des Kolbenelements mittels eines Elektromagnets verändert oder gesteuert wird, muss der Elektromagnet axial außerhalb des Bereiches des gesamten Hubs des Kolbenelements angeordnet sein. Bei einem Kraftfahrzeug, das einen vergleichsweise kleinen Motormontageraum in der Axialrichtung aufweist, ist es unmöglich, den Motor auf einem solchen Fahrzeug zu montieren.
Im Gegensatz zu dem Obigen kann bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform das bewegliche Betätigungselement 11 entlang der zugeordneten Führungswänden 9a und 9b in der im Wesentlichen radialen Richtung der Antriebsscheibe 2 geführt oder verschoben werden. Zusätzlich wird die Radialverschiebung des beweglichen Betätigungselements 11 in einer Relativdrehung zwischen Antriebsscheibe 2 und Nockenwelle 1 über den Gelenkmechanismus umgewandelt, der die Gelenkarme 14 und die Hebel 12 einschließt. Somit kann die Vorrichtung der Ausführungsform eine präzise Phasensteuerung ausführen, währenddessen eine kompakte Struktur geschaffen wird, die den axialen Einbauraum vermindert. Wie oben erläutert, kann die gesamte Axiallänge der Vorrichtung stark vermindert werden, verglichen zu der herkömmlichen Vorrichtung, wodurch die Einfachheit der Montage des Motors auf dem Fahrzeug verbessert wird.
Auch wird bei der herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, wie oben erläutert wurde, die Rotationsphase gegenüber der Reaktion (des wechselnden Drehmoments), die durch das Motorventil verursacht wird, gehalten. Aus diesem Grund muss eine elektromagnetische Kupplung, die zum Halten der Rotationsphase verwendet wird, separat von dem beweglichen Betätigungselement (dem Kolbenelement) vorgesehen werden. Der Aufbau der elektromagnetischen Kupplung, die zum Halten der Rotationsphase verwendet wird, ist kompliziert, und somit ist es notwendig, kostspielige elektromagnetische Teile zu verwenden. Als Ganzes ist die Vorrichtung sehr kostspielig. Darüber hinaus wird die elektromagnetische Kupplung eingeschaltet befassen, während die Kupplung gelöst wird. Dieses erhöht auf unerwünschte Weise den elektrischen Stromverbrauch, der kostbar für Kraftfahrzeuge ist.
Im Gegensatz dazu kann bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform die Kraft F, die infolge der Reaktion auftritt, die durch das Motorventil erzeugt wird und in das bewegliche Betätigungselement 11 über den zugeordneten Gelenkarm 14 eingeleitet wird, in die Führungswände 9a, 9b der Radialführung 10 und der spiralförmigen Führungsnut 28 ohne Verschiebung des beweglichen Betätigungselements 11 aufgeteilt werden oder durch diese gestützt werden.
Das heißt, bei dieser Vorrichtung sind die Führungswände 9a, 9b (Führungsflächen) der Radialführung 10, welche zum Führen der Seitenwand a dient, in der Richtung geneigt, bei der sich die Spirale der spiralförmigen Führungsnut 28 in Bezug zur radialen Richtung der Nockenwelle 1 annähert. Somit können die Komponenten F_A, F_B der Kraft F, die von dem Gelenkarm 14 auf das bewegliche Betätigungselement 11 eingeleitet werden, durch die Führungswände 9a, 9b in der im Wesentlichen einen senkrechten Richtung jeder der Führungswände aufgenommen werden. Als ein Ergebnis ist es aufgrund der Reaktionskraft der anstoßenden Bereiche zwischen der Seitenwandfläche a des beweglichen Betätigungselements 11 und der Führungswände 9a, 9b und der Reaktion des anstoßenden Bereichs zwischen der Teilfläche b der Kugel 22 und der spiralförmigen Führungsnut 28 möglich, auf sichere Weise die Verschiebung des beweglichen Betätigungselements 11 zu verhindern, welche infolge des schwankenden Drehmoments der Nockenwelle 1 auftreten kann.
Der erste Faktor zum Begrenzen der Verschiebung des beweglichen Betätigungselements besteht darin, dass sich die Führungsfläche und die geführte Fläche sich im Wesentlichen senkrecht zueinander bezüglich zur Wirkrichtung der Kraft kreuzen. Der andere Faktor der noch sicherer die Verschiebung des beweglichen Betätigungselementes begrenzt, besteht darin, dass die Kraft F in zwei Komponenten F_A und F_B zerlegt wird und dass die Komponenten F_A und F_B jeweils durch die zwei Kontaktflächen, die im Wesentlichen senkrecht zueinander sind, aufgenommen werden, nämlich die Kontaktfläche zwischen der Führungsfläche und der ersten geführten Fläche und der Kontaktfläche zwischen der Führungsfläche und der zweiten geführten Fläche in ihren im Wesentlichen senkrechten Richtungen.
Daher ist es entsprechend der Vorrichtung der Ausführungsform möglich, die positiven und negativen Schwankungen der Nockenwelle 1 auf die Antriebsscheibe 2 zu verhindern, die infolge der Reaktionskraft auftreten, die durch das Motorventil verursacht wird, ohne die komplizierte Struktur und die kostspieligen elektromagnetischen Teile zu verwenden. Daher kann verglichen zu der herkömmlichen Vorrichtung, die die gleiche Funktion hat, bei der Vorrichtung nach der Ausführungsform deren Struktur vereinfacht werden und somit die Herstellungskosten verringert werden. Zusätzlich ist es möglich, die Rotationsphase unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft beizubehalten, womit ein elektrischer Leistungsverbrauch vermindert wird, der für Kraftfahrzeuge kostbar ist.
Wenn bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform die Relativphase zwischen Antriebsscheibe 2 und Nockenwelle 1 auf eine beliebige Rotationsphase verändert werden muss, wird das bewegliche Betätigungselement 11 verschoben oder auf eine gewünschte oder vorbestimmte Position bewegt durch geeignetes Ein- und Ausschalten der elektromagnetischen Bremsen 26 und 27, und in diesem Zustand werden die Reibmaterialien beider elektrischer Bremsen nur von den entgegengesetzten Elementen getrennt gehalten.
In diesem Fall ist es notwendig, eine der elektromagnetischen Bremsen, d. h. die elektromagnetische Bremse 27, einzuschalten, um die Reibmaterialien getrennt von den entgegengesetzten Elementen zu halten, wobei jedoch die elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 niemals so funktionieren, dass sie direkt das bewegliche Betätigungselement 11 herabdrücken und die Verschiebung des beweglichen Betätigungselements 11 verhindern. Daher ist es unnötig, damit fortzufahren, große elektrische Leistung zuzuführen, wodurch ein elektrischer Stromverbrauch verringert wird.
Ferner, wenn bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform die Relativposition zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Nockenwelle 1 in der Drehrichtung die maximale Phasennacheilungsposition erreicht hat, wird die gesamte Fläche des äußersten Endes des beweglichen Betätigungselements 11 in einen anstoßenden Kontakt mit dem Anschlag 50 gebracht. Umgekehrt, wenn die Relativposition zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Nockenwelle 1 in der Drehrichtung die maximale Phasenvoreilungsposition erreicht hat, wird der hervorstehende Anschlag 54 von jedem der Hebel 12, der an dem verbundenen Bereich an jedem der Gelenkarme 14 vorgesehen ist, in einen anstoßenden Kontakt mit dem innersten Ende der Führungswand 9a gebracht. Diese Elemente werden mit den gegenüberliegenden Elementen mit einem breiten Kontaktflächenbereich in Kontakt gebracht, womit der Lagerdruck des anstoßenden Kontaktbereichs vermindert wird. Insbesondere sind in der gezeigten Ausführungsform die gegenüberliegenden Elemente der Anschläge 50 auf der Vielzahl der beweglichen Bewegungselemente 11 vorgesehen, die in Synchronisation miteinander arbeiten, wobei die Anschläge 54 auf der Vielzahl der Hebel 12 vorgesehen sind, die in Synchronisation miteinander arbeiten. Somit ist es möglich, den gesamten Kontaktflächenbereich der Anschläge 50 und 54 zu verbreitern, wodurch ein verminderter Lagerdruck abgesichert wird.
Zusätzlich zu dem Obigen ist das Dämpfungselement 51 zwischen dem Anschlag 50 und dem gegenüberliegenden Element vorgesehen, währenddessen das Dämpfungselement 53 zwischen dem Anschlag 54 und dem gegenüberliegenden Element vorgesehen ist. Somit ist es durch die Dämpfungsfunktion der Dämpfungselemente 51 und 53 möglich, Geräusche zu verhindern, die während der Arbeitsweise jeder der Anschläge 50 und 54 auftreten.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ist die zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Der fundamentale Aufbau der zweiten Ausführungsform ist gleich zu dem der ersten Ausführungsform. Nur die Struktur des Radialführungsbereiches der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform, welcher das bewegliche Betätigungselement 11 in der im Wesentlichen radialen Richtung führt, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Zum Zweck der Vereinfachung der Offenbarung werden die gleichen Bezugszeichen, die für die bezeichneten Elemente verwendet werden, die in der ersten Ausführungsform gezeigt sind, auf die entsprechenden Elemente angewendet, die in der zweiten Ausführungsform gezeigt sind, währenddessen die detaillierte Beschreibung der gleichen Elemente weggelassen wird, da die obige Beschreibung darüber selbsterklärend zu sein scheint.
Bei der Radialführung der zweiten Ausführungsform ist eine Führungsnut 60 in der Antriebsscheibe 2 in einer solchen Weise ausgebildet, dass die Führungsnut leicht geneigt in einer Richtung ist, bei der die Spirale der spiralförmigen Führungsnut 28 sich bezüglich zu der Radialrichtung annähert. Das bewegliche Betätigungselement 11 ist mit einem hervorstehenden Bereich 61 ausgebildet, der verschiebbar mit der Führungsnut 60 in Eingriff ist. Die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform funktioniert grundlegend in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform, so dass die Kraft, die über dem Gelenkarm 14 in das bewegliche Betätigungselement eingeleitet wird, durch die zuvor angegebene Führungsnut 60 und die spiralförmige Führungsnut 28 in ihren im Wesentlichen senkrechten Richtungen aufgenommen werden kann. Bei der zweiten Ausführungsform ist es möglich, die Führungswände, die an der vorderen Fläche der Antriebsscheibe 2 vorgesehen sind, entfernen, um somit die Größe zu verringern und die Vorrichtung leichter zu machen.
Während des vorstehend Genannte eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist, die die Erfindung ausführt, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen begrenzt ist, die hierin gezeigt und beschrieben sind, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang oder Geist dieser Erfindung, wie sie durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Ventileinstellungs-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem ersten Drehelement (2), das durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, einem zweiten Drehelement (8, 13), das ein zu einer Nockenwelle (1) separates, mit der Nockenwelle (1) trennbar integriert verbundenes Element ist, einem zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehenen Installationswinkel-Einstellmechanismus (4), wobei eine Relativdrehung zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) durch den Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) erzeugbar ist, und der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) ein bewegliches Betätigungselement (11) aufweist, das in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen im Wesentlichen radial bezüglich des ersten Drehelement (2) bewegbar ist, wobei die radiale Stellung des beweglichen Betätigungselementes (11) eine Relativrotationsphase zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) bestimmt, und der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) eine Radialführung (10) aufweist, die an einem von dem ersten (2) und zweiten Drehelement (1, 13) vorgesehen ist zum Führen des beweglichen Betätigungselementes (11) und sich in einer Radialrichtung des einen Drehelementes (2, 8, 13) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) ferner aufweist: eine Führungsscheibe (24), die drehbar relativ zu dem ersten (2) und dem zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehen ist und eine Spiralführung (28) aufweist, welche das bewegliche Betätigungselement (11) führt und spiralförmig von einem Außenumfang der Führungsscheibe (24) zu einer Achse der Führungsscheibe (24) ausgebildet ist, wobei eine Relativdrehung der Spiralführung (28) zu der Radialführung (10) eine im Wesentlichen radiale Bewegung des beweglichen Betätigungselementes (11) hervorruft, und einen Hebel-Antriebsübertragungsmechanismus (12, 14) mit wenigstens einem Gelenkarm (14), der zwischen dem beweglichen Betätigungselement (11) und dem zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehen ist zum Übertragen einer Bewegung, wobei die radiale Bewegung des beweglichen Betätigungselementes (11) in die Relativdrehung zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) umgewandelt wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) außerdem einen Begrenzungsmechanismus (50, 52) umfasst, der die radiale Verschiebung des beweglichen Betätigungselementes (11) in der Radialrichtung der Nockenwelle (1) begrenzt, wenn eine Relativrotationsphase zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) einen vorbestimmten Wert erreicht hat.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsmechanismus einen Anschlag (50) umfasst, wobei ein Endbereich des beweglichen Betätigungselementes (11) in einen anstoßenden Eingriff mit dem Anschlag (50) gebracht wird, wenn die Relativrotationsphase zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) einen im Wesentlichen maximalen Wert erreicht hat.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsmechanismus einen Anschlag (52) aufweist, wobei ein verbundener Endbereich (54) des Gelenkarmes (14) in einen anstoßenden Eingriff mit dem Anschlag (52) gebracht wird, wenn die Relativrotationsphase zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) einen im Wesentlichen maximalen Wert erreicht hat.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, welche ferner aufweist: einen Dämpfungsmechanismus (51, 53) der an dem Anschlag (50, 52) oder einem Element vorgesehen ist, welcher bzw. welches in den anstoßenden Eingriff mit dem Anschlag (50, 52) gebracht wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Betätigungselement (11) eine geführte Fläche (a, b) aufweist, die ein schwankendes Drehmoment aufnimmt, das von der Nockenwelle (1) übertragen wird, und die geführte Fläche (a, b) auf einen Winkel festgelegt ist, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Wirkrichtung des schwankenden Drehmoments ist.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geführte Fläche des beweglichen Betätigungselementes (11) eine erste und eine zweite geführte Fläche (a, b) umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zueinander sind, und jeweils durch die Radialführung (10) und die Spiralführung (28) geführt ist.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) ein Winkel zwischen den Führungsflächen der Radialführung (10) und der Spiralführung (28) auf einen Winkel festgelegt ist, bei dem eine Kraft, die von dem Gelenkarm (14) auf das bewegliche Betätigungselement (11) eingeleitet wird, Komponenten bewirkt, die im Wesentlichen senkrecht zu den jeweiligen Führungsflächen sind.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Installationswinkel-Einstellmechanismus (4) einen Bewegungsumwandlungsmechanismus (12, 14) aufweist, der zwischen dem beweglichen Betätigungselement (11) und dem zweiten Drehelement (8, 13) vorgesehen ist zum Umwandeln der Relativdrehung zwischen dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) in die radiale Bewegung des beweglichen Betätigungselementes (11) und ferner die radiale Bewegung des beweglichen Betätigungselementes (11) in eine Drehbewegung der Nockenwelle (1) relativ zur Kurbelwelle umwandelt.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 9, ferner aufweisend: einen Geschwindigkeiterhöhungs- und Verminderungsmechanismus (25–27), welcher die Drehzahl der Führungsscheibe (24) relativ zu dem ersten Drehelement (2) in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen erhöht und verringert.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativrotationsphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle (1) in einer Phasennacheilrichtung durch Erhöhen der Drehzahl der Führungsscheibe (24) relativ zu dem ersten Drehelement (2) in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen gesteuert wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativrotationsphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle (1) in einer Phasenvoreilrichtung durch Verringern der Drehzahl der Führungsscheibe (24) relativ zu dem ersten Drehelement (2) in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen gesteuert wird.
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Richtung, in welcher sich die Radialführung (10) erstreckt, in einer Richtung geneigt ist, in welcher sich die Spiralführung (28) bezüglich einer radialen Richtung des einen Drehelementes von dem ersten (2) und zweiten Drehelement (8, 13) annähert.