DE102010007748B4 - Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) zur Änderung der Ventilsteuerzeiten, die in einem Antriebsstrang zum Übertragen einer Antriebskraft von einer Antriebswelle zu einer getriebenen Welle installiert ist, die zumindest ein Einlassventil oder ein Auslassventil betätigt, um das Ventilzeitverhalten einzustellen, wobei die Vorrichtung (10) zur Änderung der Ventilsteuerzeiten aufweist:
ein Gehäuse (11) mit einer Umfangswand und Seitenwänden, die an beiden axialen Wänden der Umfangswand angeordnet sind, um eine Kammer (35) zu definieren, wobei das Gehäuse (11) in der Antriebswelle oder der getriebenen Welle drehbar ist,
einen Flügelrotor (50), der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelrotor (50) in der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches im Ansprechen auf einen Druck eines Fluids drehbar ist, der einer Druckkammer in der Kammer (35) zugeführt wird, und
ein Begrenzungselement (80) zum Begrenzen der Relativrotation des Flügelrotors (50) in Bezug auf das Gehäuse (11), wobei
das Begrenzungselement (80) in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, die einen Ausgleichskanal (82) definiert, der Flügelrotor (50) aufweist:
einen Flügelstützabschnitt, der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelstützabschnitt mit der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle drehbar ist, und
ein Flügelelement (52, 53, 54), das sich in der Kammer (35) befindet und sich an dem Flügelstützabschnitt befindet, wobei das Flügelelement (52, 53, 54) in einer rotierenden Weise in einem vorbestimmten Winkelbereich im Ansprechen auf den Druck des Fluids angetrieben wird, das in die Druckkammer in der Kammer (35) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flügelrotor (50) ein Halteloch (55) definiert, das das Begrenzungselement (80) in einer Weise hält, dass das Begrenzungselement (80) beweglich ist,
das Gehäuse (11) ein Eingriffsloch (21) definiert, das in der Lage ist, mit einem Ende des Begrenzungselementes (80) in Eingriff zu stehen,
beide Enden des Begrenzungselements (80) im Wesentlichen einen identischen Bereich aufweisen, und wobei
das Halteloch (55) am Flügelelement (52, 53, 54) definiert ist,
das Flügelelement (52, 53, 54) einen Lagerabschnitt (57, 58) aufweist, der an einer Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) angeordnet ist, der das Halteloch (55) definiert, wobei der Lagerabschnitt (57, 58) nach innen vorsteht, um das Begrenzungselement (80) in einer gleitfähigen Weise zu stützen,
das Begrenzungselement (80) eine Außenwand hat, an der ein Flanschabschnitt (84) ausgebildet ist, wobei der Flanschabschnitt (84) nach außen vorsteht, um in einer gleitfähigen Weise mit der Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) in Berührung zu gelangen, die das Halteloch (55) definiert,
der Lagerabschnitt (57, 58) aufweist:
einen ersten Lagerabschnitt (57), der sich an einer Position nahe dem Angriffsloch (21) befindet, und
einen zweiten Lagerabschnitt (58), der im Halteloch (55) befestigt ist, um das Begrenzungselement (80) an einer entgegengesetzten Seite zu einem Teil zu stützen, der durch den ersten Lagerabschnitt (57) gestützt wird, und wobei
das Halteloch definiert:
eine erste Druckkammer (87), die zwischen dem ersten Lagerabschnitt (57) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und
eine zweite Druckkammer (88), die zwischen dem zweiten Lagerabschnitt (58) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und wobei
das Flügelelement (52, 53, 54) einen Zuführkanal (822, 824) definiert, durch den das Fluid strömen kann, wobei der Zuführkanal (822, 824) mit zumindest einer der Kammern erste Druckkammer (87) und zweite Druckkammer (88) in Verbindung steht, und
der Ausgleichskanal (82) in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem Eingriffsloch (21) und dem Ende des Haltelochs (55) auf der Seite des zweiten Lagerabschnitts (58) herzustellen, damit das Fluid strömt, wenn das Begrenzungselement (80) in das Eingriffsloch (21) eintritt.
ein Gehäuse (11) mit einer Umfangswand und Seitenwänden, die an beiden axialen Wänden der Umfangswand angeordnet sind, um eine Kammer (35) zu definieren, wobei das Gehäuse (11) in der Antriebswelle oder der getriebenen Welle drehbar ist,
einen Flügelrotor (50), der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelrotor (50) in der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches im Ansprechen auf einen Druck eines Fluids drehbar ist, der einer Druckkammer in der Kammer (35) zugeführt wird, und
ein Begrenzungselement (80) zum Begrenzen der Relativrotation des Flügelrotors (50) in Bezug auf das Gehäuse (11), wobei
das Begrenzungselement (80) in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, die einen Ausgleichskanal (82) definiert, der Flügelrotor (50) aufweist:
einen Flügelstützabschnitt, der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelstützabschnitt mit der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle drehbar ist, und
ein Flügelelement (52, 53, 54), das sich in der Kammer (35) befindet und sich an dem Flügelstützabschnitt befindet, wobei das Flügelelement (52, 53, 54) in einer rotierenden Weise in einem vorbestimmten Winkelbereich im Ansprechen auf den Druck des Fluids angetrieben wird, das in die Druckkammer in der Kammer (35) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Flügelrotor (50) ein Halteloch (55) definiert, das das Begrenzungselement (80) in einer Weise hält, dass das Begrenzungselement (80) beweglich ist,
das Gehäuse (11) ein Eingriffsloch (21) definiert, das in der Lage ist, mit einem Ende des Begrenzungselementes (80) in Eingriff zu stehen,
beide Enden des Begrenzungselements (80) im Wesentlichen einen identischen Bereich aufweisen, und wobei
das Halteloch (55) am Flügelelement (52, 53, 54) definiert ist,
das Flügelelement (52, 53, 54) einen Lagerabschnitt (57, 58) aufweist, der an einer Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) angeordnet ist, der das Halteloch (55) definiert, wobei der Lagerabschnitt (57, 58) nach innen vorsteht, um das Begrenzungselement (80) in einer gleitfähigen Weise zu stützen,
das Begrenzungselement (80) eine Außenwand hat, an der ein Flanschabschnitt (84) ausgebildet ist, wobei der Flanschabschnitt (84) nach außen vorsteht, um in einer gleitfähigen Weise mit der Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) in Berührung zu gelangen, die das Halteloch (55) definiert,
der Lagerabschnitt (57, 58) aufweist:
einen ersten Lagerabschnitt (57), der sich an einer Position nahe dem Angriffsloch (21) befindet, und
einen zweiten Lagerabschnitt (58), der im Halteloch (55) befestigt ist, um das Begrenzungselement (80) an einer entgegengesetzten Seite zu einem Teil zu stützen, der durch den ersten Lagerabschnitt (57) gestützt wird, und wobei
das Halteloch definiert:
eine erste Druckkammer (87), die zwischen dem ersten Lagerabschnitt (57) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und
eine zweite Druckkammer (88), die zwischen dem zweiten Lagerabschnitt (58) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und wobei
das Flügelelement (52, 53, 54) einen Zuführkanal (822, 824) definiert, durch den das Fluid strömen kann, wobei der Zuführkanal (822, 824) mit zumindest einer der Kammern erste Druckkammer (87) und zweite Druckkammer (88) in Verbindung steht, und
der Ausgleichskanal (82) in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem Eingriffsloch (21) und dem Ende des Haltelochs (55) auf der Seite des zweiten Lagerabschnitts (58) herzustellen, damit das Fluid strömt, wenn das Begrenzungselement (80) in das Eingriffsloch (21) eintritt.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten, die das Öffnen und/oder Schließen von zumindest einem der Ventile Einlassventil und Auslassventil eines Verbrennungsmotors ändert.
- Die
JP 2002 357 105 A - Die VVT vom Flügel-Typ kann ein Sperrelement aufweisen, das das Gehäuse und den Flügelrotor in einer vorbestimmten Relativposition verriegelt, wie zum Beispiel einer mittleren Position oder einer am stärksten verzögerten Position. Das Sperrelement kann sich an dem Flügelrotor befinden. Das Sperrelement verriegelt das Gehäuse und den Flügelrotor durch seinen Eingriff in ein Eingriffsloch, das am Gehäuse ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Sperrelement das Gehäuse um den Flügelrotor verriegeln, wenn der Motor in einem Start-, d. h. in einem Andreh-Stadium, oder einem Stadium mit niedriger Rotationsgeschwindigkeit ist. Das Sperrelement dient zum Vorsehen eines sicheren und stabilen Übertragens der Antriebskraft von der Kurbelwelle zur Nockenwelle und zum Verhindern von Geräuschen, die durch das gegenseitige Aufeinandertreffen von Gehäuse und Flügelrotor aufgrund relativer Rotationsvibrationen verursacht werden.
- Bei der herkömmlichen Konfiguration des Sperrelementes kann der Motor durch ein unerwartetes Blockieren in einem Zustand gestoppt werden, in dem das Sperrelement mit dem Eingriffsloch nicht in Eingriff steht. In diesem Fall ist es bei einem Neustart des Motors beim nächsten Antrieb notwendig, das Gehäuse und den Flügelrotor zu verriegeln, indem das Sperrelement mit dem Eingriffsloch in Eingriff gebracht wird, indem durch die Verwendung des Schwankungsdrehmoments an der Nockenwelle der Flügelrotor gedreht wird.
- Bei der herkömmlichen VVT ist das Eingriffsloch mit Öl gefüllt, so dass das Sperrelement das Öl in dem Eingriffsloch zurück in einen Ölkanal quetschen muss, wenn das Sperrelement in Eingriff gebracht wird. Jedoch besteht bei der Struktur des in dem Patentdokument 1 offenbarten Sperrelementes ein Problem darin, dass eine Ansprechgeschwindigkeit des Sperrelementes abgesenkt wird, da sich der Druckverlust zum Herausdrücken des Öls durch einen distalen Endteil des Sperrelementes erhöht.
- Zur Lösung dieses Problems kann das Gehäuse mit einem Entlastungskanal versehen sein, der mit dem Eingriffsloch in Verbindung steht und die Ausgabe des Öls nach außen ermöglicht. Wenn ein solcher Kanal vorgesehen ist, wird das in das Eingriffsloch gefüllte Öl, wenn das Sperrelement in das Eingriffsloch eintritt, nach außen über den Kanal ausgegeben, so dass das Öl das Sperrelement nicht behindert.
- Jedoch ist es zum Steuern der Leckage des Öls über den Entlastungskanal notwendig, ein Abschaltventil zu installieren, das den Kommunikationspfad zwischen der Kammer und dem Entlastungskanal in einem regulären Betriebsstadium abschaltet. Beispielsweise muss, wenn ein solches Abschaltventil durch eine axiale Endfläche des Flügelrotors gebildet ist, die an einer Seitenwand des Gehäuses, an der das Eingriffsloch ausgebildet ist, gleitet, der Flügelrotor in einer Umfangsrichtung breit ausgebildet sein, um das Eingriffsloch in einem regulären Betriebsstadium abzudichten. Jedoch ist es schwierig, den Flügelrotor zu verbreitern, da ein solcher breiter Flügel den änderbaren Winkelbereich der VVT verringern kann. Daher ist es schwierig, beiden Anforderungen an die Ansprechgeschwindigkeit des Sperrelementes und des änderbaren Winkelbereiches zu genügen.
- Bei einem anderen Aspekt nimmt das Sperrelement gewöhnlich den Druck des Öls auf, das der VVT zugeführt wird. Der Druck enthält gewöhnlich Pulsationen, die durch kleine Rotationsbewegung des Flügelrotors verursacht werden. Daher kann die herkömmliche Struktur des Sperrelementes im Ansprechen auf die Druckposition bewegt werden und nachteilig bewegt werden. Im Ergebnis besteht die Besorgnis, dass das Gehäuse und der Flügelrotor mit einem unerwarteten Zeitverhalten verriegelt oder entriegelt werden.
- Die
DE 101 33 445 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. - Die nachveröffentlichte
DE 10 2009 002 405 A1 offenbart eine Ventilzeiteinstellvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Flügelrotor und einer Fluidpfadanordnung. Die Fluidpfadanordnung ist innerhalb des Gehäuses bereitgestellt. Die Fluidpfadanordnung öffnet sich zu der Umgebung außerhalb des Gehäuses. Die Fluidpfadanordnung ist mit einer bestimmten Fluidkammer in Verbindung, die eine der Kammern aus einer Vorlauffluidkammer und einer Verzögerungsfluidkammer ist, die innerhalb des Gehäuses definiert ist. Eine Drehphase des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse wird in eine der Richtungen aus Vorlauf- und Verzögerungsrichtung geändert, wenn ein Hydrauliköl in die bestimmte Fluidkammer eingebracht wird. Die Ventilzeiteinstellvorrichtung steuert die Fluidpfadanordnung, damit sie sich öffnet und schließt. - Die nachveröffentlichte
DE 10 2008 059 196 A1 offenbart einen Fasenversteller mit einem mehrstufigen Bolzen mit frei wählbarer Verriegelungsposition. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte VVT vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes durch das Fluid verringert ist.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte VVT vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes durch das Fluid verringert ist und bei der ein ausreichender variabler Winkelbereich erhalten wird.
- Es eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte VVT vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes durch das Fluid verringert ist und bei der das Sperrelement gegenüber Pulsationen des Fluides stabil ist.
- Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte VVT vorzusehen, die einen breiten variablen Winkelbereich und stabile Eigenschaften hat, die durch die Pulsationen des Fluides nicht beeinflusst sind.
- Die Aufgaben werden mit einer Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten gemäß Anspruch 1 gelöst. Der abhängige Anspruch 2 ist auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gerichtet.
- Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen schneller deutlich. In den Zeichnungen:
- ist
1A eine teilvergrößerte Schnittansicht, die eine VVT zeigt, die eine mittlere Phase entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorsieht, - ist
1B eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die VVT zeigt, die eine am stärksten vorgeeilte Phase entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorsieht, - ist
1C eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die das VVT zeigt, die eine am stärksten verzögerte Phase entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorsieht, - ist
2 eine Schnittansicht, die die VVT entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, - ist
3 eine Schnittansicht entlang einer LinieIII -III in2 , die die VVT zeigt, bei der der Flügelrotor in der am stärksten vorgeeilten Position angeordnet ist, - ist
4 eine Schnittansicht entlang einer LinieIII -III in2 , die die VVT zeigt, bei der der Flügelrotor in der am stärksten verzögerten Position angeordnet ist, - ist
5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine VVT zeigt, die eine mittlere Phase entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorsieht, und - ist
6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine VVT zeigt, die eine mittlere Phase entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorsieht. - Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen werden Komponenten und Teile, die ähnlich oder die gleich denen sind, die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bereits beschrieben wurde, mit den gleichen Bezugszeichen und Symbolen bezeichnet. Für die Komponenten und Teile, die durch die gleichen Bezugszeichen und Symbole bezeichnet sind, kann sich auf die vorhergehende Beschreibung bezogen werden. Nachfolgend werden Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen hauptsächlich in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere Konfigurationen sind ähnlich denen oder gleich denen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, so dass es, sofern es nicht deutlich ist, möglich ist, ähnliche oder gleiche Funktionen und Vorteile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben zu erreichen.
- (Erstes Ausführungsbeispiel)
- Die
1-4 zeigen eine Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf die Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten wird sich als VVT bezogen. Die VVT ist in einem Antriebsstrang für ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors installiert. Die VVT10 ist vom Fluidsteuertyp, der als Betriebsfluid Öl verwendet. - Wie es in
2 gezeigt ist, ist die VVT10 mit Komponenten einschließlich eines Gehäuses11 und eines Flügelrotors50 versehen. Das Gehäuse11 hat eine Frontplatte20 als eine Seitenwand an einem Ende, ein Backengehäuse30 als eine Umfangswand, und ein Kettenrad40 als eine Seitenwand am anderen Ende. Die Frontplatte20 , das Backengehäuse30 und das Kettenrad40 sind mit Bolzen bzw. Schrauben12 koaxial befestigt. Dadurch sind die Frontplatte20 und das Kettenrad40 an jeweiligen Axialenden des Backengehäuses30 befestigt. In dem Backengehäuse30 , der Frontplatte20 und dem Kettenrad40 ist eine Kammer35 definiert. Die Kammer35 weist einen mittleren Teil und drei fächerförmige Teile auf. Die fächerförmigen Teile werden Flügelkammern351 genannt. Das Kettenrad40 steht mit einer nicht dargestellten Kette in Eingriff, die mit einer Kurbelwelle des Motors, ebenfalls nicht dargestellt, in Eingriff steht, und nimmt eine Rotationsantriebskraft auf. Das Kettenrad40 dreht sich mit der Kurbelwelle synchron. Das Backengehäuse40 , die Frontplatte20 und das Kettenrad40 sehen das Gehäuse11 oder eine Umhüllung in einer breiten Definition vor. - Die Antriebskraft der Kurbelwelle wird zur Nockenwelle
70 , die als eine getriebene Welle vorgesehen ist, über das Gehäuse11 übertragen. Die Kurbelwelle ist eine Antriebswelle. Die Nockenwelle70 betätigt das nicht dargestellte Einlassventil, um einen Einlass am Schluss zu öffnen und zu schließen. Die Nockenwelle70 ist in das Kettenrad40 in einer relativ rotierbaren Weise eingeführt. Wie es nachstehend erläutert wird, ist die Nockenwelle70 in Bezug auf das Kettenrad40 in einem vorbestimmten Winkelbereich, d. h. mit einer vorbestimmten Phasendifferenz, relativ drehbar. - Der Flügelrotor
50 befindet sich in der Kammer35 und ist in dieser untergebracht. Der Flügelrotor50 gelangt mit einem Axialende der Nockenwelle70 in Berührung. Die Nockenwelle70 und der Flügelrotor50 sind durch den Bolzen bzw. Schrauben13 koaxial befestigt. Der Flügelrotor50 und die Nockenwelle70 stehen an einer vorbestimmten Position in einer Rotationsrichtung in Eingriff, indem ein Positionierstift14 sowohl mit dem Flügelrotor50 als auch der Nockenwelle70 in Eingriff steht. Der Flügelrotor50 und die Nockenwelle70 sind in Bezug auf das Gehäuse11 relativ drehbar. Die Nockenwelle70 , das Gehäuse11 und der Flügelrotor50 werden im Uhrzeigersinn in einer Ansicht von der linken Seite von2, d . h. in einer Ansicht von einer entgegengesetzten Seite zur Nockenwelle70 , regulär gedreht. Nachfolgend wird die reguläre Rotationsrichtung als eine Voreilrichtung der Nockenwelle70 in Bezug auf die Kurbelwelle bezeichnet. In den Zeichnungen ist die Voreilrichtung durch ein Symbol „+“ gezeigt und ist eine Verzögerungsrichtung durch ein Symbol „-“ gezeigt. - Wie es in den
3 und4 gezeigt ist, hat das Backengehäuse30 einen Zylinderabschnitt31 , der in einer Zylinderform ausgebildet ist, und Backen32 ,33 und34 , die nach innen von der Innenseite des Zylinderabschnitts31 verlängert sind. Die Backen32 ,33 und34 sind in nahezu Trapezform ausgebildet und sind hauptsächlich in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Zylinderabschnitts31 angeordnet. - Der Flügelrotor
50 hat einen Vorsprungsabschnitt51 als einen Flügelstützabschnitt und Flügel52 ,53 und54 als Flügelelemente. Der Vorsprungsabschnitt51 ist in einer Säulenform ausgebildet. Die Flügel52 ,53 und54 sind am Vorsprungsabschnitt51 in einer nach außen vorstehenden Weise angeordnet und sind in hauptsächlich gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet. Die Flügel52 ,53 und54 sind im Vorsprungsabschnitt51 einstückig ausgebildet. Der Flügelrotor50 ist in der Kammer35 in Bezug auf das Gehäuse11 in einer relativ rotierbaren Weise untergebracht und angeordnet. Der Vorsprungsabschnitt51 befindet sich in einem Mittelteil der Kammer35 . Jeder der Flügel52 ,53 und54 ist in Bezug auf eine der Flügelkammern351 angeordnet. Die Flügelkammem351 sind zwischen benachbarten Paaren oder Backen32 ,33 und34 in der Kammer35 definiert. Als ein Ergebnis wird jeder Flügel in der Flügelkammer351 in einer drehbaren Weise innerhalb eines Winkelbereiches, der durch eine Winkelbreite des Flügels definiert ist, und einer Winkelbreite des Flügels gehalten. - Jeder der Flügel
52 ,53 und54 unterteilt jede der Flügelkammem351 in eine Voreilkammer und eine Verzögerungskammer, die als Druckkammer vorgesehen sind. Das heißt, dass eine Verzögerungskammer301 zwischen der Backe32 und dem Flügel52 ausgebildet ist, eine Verzögerungskammer302 zwischen der Backe33 und dem Flügel53 und eine Verzögerungskammer303 zwischen der Backe34 und dem Flügel54 ausgebildet ist. Eine Voreilkammer311 ist zwischen der Backe34 und dem Flügel52 ausgebildet, eine Voreilkammer312 ist zwischen der Backe32 und dem Flügel53 ausgebildet und eine Voreilkammer313 ist zwischen der Backe33 und dem Flügel54 ausgebildet. - Eine Vielzahl von Dichtelementen
15 ist in Zwischenräumen, die zwischen entgegengesetzten Komponenten in Radialrichtungen ausgebildet sind, wie zum Beispiel Zwischenräumen zwischen den Backen32 ,33 und34 und dem Vorsprungsabschnitt51 und Zwischenräumen zwischen den Flügeln52 ,53 und54 und dem Zylinderabschnitt31 des Backengehäuses30 , ausgebildet. - Die Backen
32 ,33 und34 sehen sich axial erstreckende Schlitze vor, die an Radialinnenendflächen ausgebildet sind. Die Flügel52 ,53 und54 sehen sich axial erstreckende Schlitze vor, die an Radialaußenendflächen ausgebildet sind. Die Dichtelemente15 sind in die jeweiligen Schlitze eingeführt. Die Dichtelemente15 werden beispielsweise durch Federelemente auf eine Außenwand des Vorsprungsabschnitts51 oder eine Innenwand des Zylinderabschnitts31 gedrückt. Die Dichtelemente15 sehen eine ausreichende Dichtung für die Verzögerungskammern und die Voreilkammern vor, während eine gleichmäßige Rotation des Flügelrotors50 ermöglicht wird. Die Dichtelemente15 verhindern die Leckage des Öls zwischen den Verzögerungskammern und den Voreilkammern. - Wie es in
2 gezeigt ist, hat der Flügelrotor50 ein Halteloch55 , das den Flügel parallel zu einer Axialrichtung der Rotation durchdringt. Im Halteloch55 ist ein Sperrkolben80 untergebracht und gehalten. Das Halteloch55 stützt den Sperrkolben80 in einer beweglichen Weise in einer Axialrichtung des Sperrkolbens80 , d. h. in einer Axialrichtung der Rotation der VVT. Im Halteloch55 ist der Sperrkolben in einer Weise untergebracht, dass zumindest ein Teil des Sperrkolbens80 von dem Ende des Halteloches55 vorstehen kann. Das Halteloch55 nimmt ferner eine Feder81 , die sich an einem Positionierelement für den Sperrkolben80 befindet, auf und hält diese. Die Feder81 ist ein elastisches Element. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Feder81 eine Schraubenfeder. Ein Teil des Flügelrotors50 , wo das Halteloch55 ausgebildet ist, sieht eine End- bzw. Stirnfläche56 vor, die zur Frontplatte20 weist. Die Stirnfläche56 ist eine Stirnfläche des Flügels52 an einer Seite, die zur Frontplatte20 weist. Die Stirnfläche56 gelangt mit der Frontplatte20 in einer fluiddichten Weise und in einer gleitfähigen Weise in Berührung. Eine Innenfläche des Flügels52 , die das Halteloch55 definiert, weist einen Teil mit großer Bohrung und einen Teil mit kleiner Bohrung auf. Der Teil mit großer Bohrung ist viel länger als der Teil mit kleiner Bohrung. Der Teil mit kleiner Bohrung ist an einer Seite nahe der Frontplatte20 ausgebildet. Der Abschnitt mit kleiner Bohrung weist einen ersten Lagerabschnitt57 zum Stützen des Sperrkolbens80 in gleitfähigen Weise auf. Der erste Lagerabschnitt57 ist an einer Innenfläche des Halteloches55 am Flügel52 ausgebildet. Der erste Lagerabschnitt57 ist benachbart zur Stirnfläche56 ausgebildet. Das erste Lager57 steht nach innen von der Innenwand in Bezug auf das Halteloch55 vor. Außerdem ist ein ringförmiges Element, das einen zweiten Lagerabschnitt58 vorsieht, in das Halteloch55 pressgepasst. Der zweite Lagerabschnitt58 ist in den Teil mit großer Bohrung des Halteloches55 eingeführt und in diesem befestigt. Der zweite Lagerabschnitt58 befindet sich an einer Position nahe des Kettenrades40 , d. h. an einer Seite, von der sich die Nockenwelle70 erstreckt. Der zweite Lagerabschnitt57 stützt den Sperrkolben80 in einer gleitfähigen Weise. Als ein Ergebnis sieht das Halteloch55 einen Teil mit großer Bohrung zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt57 und58 vor. Der erste und zweite Lagerabschnitt57 und58 definiert Öffnungen, die einen identischen Bereich haben. - Der Sperrkolben
80 ist ein Begrenzungselement. Der Sperrkolben80 ist in einer Hohlzylinderform mit einer axial durchdringenden Öffnung ausgebildet. Der Sperrkolben80 hat im Allgemeinen einen Zylinderabschnitt83 , der in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, um an seiner Mittelachse einen Ausgleichskanal82 zu definieren. Der Sperrkolben80 hat ferner einen Flanschabschnitt84 , der in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, und ist mit dem Zylinderabschnitt83 einstückig ausgebildet. Der Flanschabschnitt84 steht von einer Außenwandfläche des Zylinderabschnitts83 nach außen vor. Der Zylinderabschnitt83 sieht zwei Zylinderteile, einen ersten Teil85 und einen zweiten Teil86 , an jeweiligen Seiten des Flanschabschnitts84 vor. Anders ausgedrückt unterteilt der Flanschabschnitt84 den Zylinderabschnitt83 in zwei Teile85 und86 . Der erste Teil85 befindet sich nahe der Frontplatte20 . Der zweite Teil86 befindet sich nahe dem Kettenrad40 . Der erste Teil85 ist ein erster Gleitteil, der durch einen Lagerabschnitt gestützt wird. Der zweite Teil86 ist ein zweiter Gleitteil, der durch einen Lagerabschnitt gestützt wird. Der erste Teil85 befindet sich in dem ersten Lagerabschnitt57 in einer gleitfähigen und abgedichteten Weise. Der erste Teil85 hat eine Stirnfläche, die zur Frontplatte20 direkt weist. Der zweite Teil86 befindet sich im zweiten Lagerabschnitt58 in einer gleitfähigen und abgedichteten Weise. Der zweite Teil86 hat eine Stirnfläche, die zum Kettenrad40 direkt weist. Der Sperrkolben80 befindet sich im Halteloch55 in einer axial beweglichen Weise. Die Feder81 hat ein erstes Ende, das sich mit dem zweiten Lagerabschnitt58 in Anlage befindet, und ein zweites Ende, das sich mit dem Flanschabschnitt84 des Sperrkolbens80 in Anlage befindet. Die Feder81 ist angeordnet, um komprimiert zu werden, damit eine Ausdehnkraft in einer Axialrichtung erzeugt wird. Dadurch drückt die Feder81 den Sperrkolben80 zur Frontplatte20 hin. - Die Frontplatte
20 definiert ein Eingriffsloch21 mit einem Boden und einer Öffnung, die sich an einer Seitenfläche öffnet, die zum Flügelrotor50 weist. Das Eingriffsloch21 öffnet sich in einer Position, die im Wesentlichen die Mittelposition zwischen einer am stärksten verzögerten Position und einer am stärksten voreilenden Position ist. Die am stärksten verzögerte Position und die am stärksten voreilende Position sind Maximal- und Minimalpositionen, die der Flügel52 einnehmen kann. Das Eingriffsloch21 öffnet sich an einer Position, wo sich der Sperrkolben80 befindet, wenn der Flügelrotor50 zur Mittelposition gedreht ist. Das Eingriffsloch21 ist in einer Form ausgebildet, die mit einem vorstehenden Abschnitt des Sperrkolbens80 in engem Eingriff stehen kann, um die Relativrotationsbewegung des Gehäuses11 und des Flügelrotors50 zu verriegeln. Das Eingriffsloch21 ist in einer Form ausgebildet, die einem distalen Endabschnitt des ersten Teils85 des Sperrkolbens80 entspricht. Das Eingriffsloch21 ist eine Vertiefung, die kreisförmig ausgebildet ist. - Wie es in den
1A ,1B ,1C ,3 und4 gezeigt ist, definiert die Frontplatte20 ferner eine Nut22 . Die Nut22 ist ausgebildet, um sich entlang einer Rotationsrichtung des Flügelrotors50 zu erstrecken. Die Nut22 befindet sich an einer Verzögerungsseite vom Eingriffsloch21 . Anders ausgedrückt befindet sich die Nut22 an einer Seite nahe der Backe34 in Bezug auf das Eingriffsloch21 . Die Nut22 hat ein Ende, das mit dem Eingriffsloch21 in Verbindung steht. Die Nut22 hat das andere Ende, das angeordnet ist, um mit der Voreilkammer311 in Verbindung zu stehen, wenn sich der Flügelrotor50 in der am stärksten voreilenden Position befindet, wie es in1B gezeigt ist. Daher steht das andere Ende mit der Voreilkammer311 über den verbleibenden variablen Winkelbereich nicht in Verbindung. Auf die Nut22 kann sich ebenfalls als Verzögerungsseite-Steuernut22 bezogen werden. Die Nut22 ist über einen Winkelbereich ausgebildet, der sich an einem mittleren Teil eines Bewegungsbereiches des Flügels52 zwischen der am stärksten verzögerten Position und der am stärksten voreilenden Position befindet. Die Nut22 erstreckt sich über einen Winkelbereich, der einem Teil eines Pfades des ersten Teils85 des Sperrkolbens80 innerhalb eines beweglichen Bereiches des Flügels52 entspricht. Die Nut22 erstreckt sich über einen Winkelbereich vom Eingriffsloch21 zu einer vorbestimmten Mittelposition am Pfad des ersten Teils85 zur am stärksten verzögerten Position. Die Nut22 ist mit einer Radialbreite ausgebildet, die in der Lage ist, das Ende des ersten Teils85 aufzunehmen. Dadurch kann das Ende des ersten Teils85 in das Eingriffsloch21 direkt eintreten. Auch kann das Ende des ersten Teils85 in die Nut22 eintreten, wenn der Flügel52 in dem vorbestimmten mittleren Winkelbereich ist. Daher kann, wenn der Flügelrotor50 in eine Voreilrichtung von der am stärksten verzögerten Position zur am stärksten voreilenden Position gedreht wird, das Ende des ersten Teils85 in die Nut22 eintreten, bevor das Angriffsloch21 erreicht wird. Dann bewegt sich das Ende des ersten Teils85 in der Nut22 in Voreilrichtung, wenn sich der Flügelrotor50 dreht. Dann erreicht das Ende des ersten Teils85 das Eingriffsloch21 und tritt dieses in das Eingriffsloch21 ein. -
1A zeigt einen Querschnitt einer Ebene, die durch eine BewegungsachseDX des Sperrkolbens80 verläuft. Der Zylinderabschnitt83 definiert eine Stirnfläche am ersten Teil85 und eine Stirnfläche am zweiten Teil86 , so dass beide Enden im Wesentlichen identische Oberflächenbereiche haben. Der erste Teil85 und der zweite Teil86 am Zylinderabschnitt83 sehen identische effektive Querschnittsbereiche vor, um den Druck vom Öl aufzunehmen. Wenn das Ende des ersten Teils85 des Sperrkolbens80 am Eingriffsloch21 oder an der Nut22 angeordnet ist, stellt der Ausgleichskanal82 die Verbindung einer Kammer, die im Eingriffsloch21 definiert ist, und einer Kammer, die im Halteloch55 um den zweiten Abschnitt86 definiert ist, her. Anders ausgedrückt stellt der Ausgleichskanal82 die Verbindung beider Kammern her, die an beiden Enden des ersten Teils85 und des zweiten Teils86 definiert sind. - Der erste Teil
85 des Zylinderabschnitts83 erstreckt sich in einer vorbestimmten Länge von seinem Ende und hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des ersten Lagerabschnitts57 oder geringfügig kleiner als dieser ist. Daher wird der erste Teil85 durch den ersten Lagerabschnitt57 gestützt, der sich an einem Ende nahe dem Eingriffsloch21 befindet. Anders ausgedrückt wird der erste Teil85 an der Innenfläche des Halteloches55 gestützt, das durch den Flügel52 ausgebildet ist. Der zweite Teil86 des Zylinderabschnitts83 erstreckt sich in einer vorbestimmten Länge von seinem Ende und hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des zweiten Lagerabschnitts58 oder geringfügig kleiner als dieser ist. - Anders ausgedrückt ist der zweite Lagerabschnitt
58 ausgebildet, so dass dieser den Innendurchmesser hat, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zweiten Teils86 oder geringfügig größer als dieser ist. Daher wird der zweite Teil85 durch den zweiten Lagerabschnitt58 gestützt, der sich an einem Ende nahe dem Kettenrad40 befindet. Anders ausgedrückt wird der zweite Teil86 durch den zweiten Lagerabschnitt58 in dem Halteloch55 gestützt. Der Zylinderabschnitt83 gelangt über den ersten Lagerabschnitt57 und dem zweiten Lagerabschnitt58 in einer fluiddichten Weise in Berührung. - Der Flanschabschnitt
84 ist ausgebildet, um einen Außendurchmesser zu definieren, der im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des Halteloches55 oder geringfügig kleiner als dieser ist. Der Flanschabschnitt84 gelangt mit der Innenfläche des Flügels52 in einer gleitfähigen Weise und in einer fluiddichten Weise in Berührung. Dadurch wird eine in dem Halteloch55 vorgesehene Kammer in eine erste Druckkammer87 und die zweite Druckkammer88 unterteilt. Die erste Druckkammer87 ist zwischen dem ersten Lagerabschnitt57 und dem Flanschabschnitt84 definiert und die zweite Druckkammer88 ist zwischen dem zweiten Lagerabschnitt58 und dem Flanschabschnitt84 definiert. Der der ersten Druckkammer87 zugeführte Öldruck drückt den Sperrkolben80 in eine Richtung, wo der Sperrkolben80 aus dem Eingriffsloch21 herausgezogen wird. Andererseits wirkt die Feder81 , um den Abstand zwischen dem zweiten Lagerabschnitt58 und dem Flanschabschnitt84 auszudehnen, wodurch ein Ort des Sperrkolbens80 in seiner Axialrichtung gesteuert werden kann. Das heißt, dass der Sperrkolben80 in das Eingriffsloch21 im Ansprechen auf den Ausgleich zwischen der Kraft, die von dem Öldruck in der ersten Druckkammer87 aufgenommen wird, und der Druckkraft der Feder81 eintritt und im Ansprechen darauf aus diesem gezogen wird. - Wie es in
2 gezeigt ist, sind die Kanäle71 ,72 und73 an einem Umfangswandabschnitt der Nockenwelle70 ausgebildet. Der Umfangswandabschnitt wird durch ein nicht dargestelltes Lager am Motor gestützt. Die Kanäle71 ,72 und73 stehen mit ringförmigen Nuten in Verbindung, die am Lager ausgebildet sind, um Kanäle zum Zuführen von Öl und zum Zurückführen von Öl vorzusehen. Die Nockenwelle70 und der Vorsprungsabschnitt51 sind mit einem Kanal821 , einer Vielzahl von Verzögerungskanälen305 und einer Vielzahl von Voreilkanälen315 ausgebildet. Der Kanal821 ist mit dem Kanal71 verbunden. Die Verzögerungskanäle305 sind mit dem Kanal72 verbunden. Die Voreilkanäle315 sind mit dem Kanal73 verbunden. In2 sind nur Teile der Kanäle71 ,72 ,73 ,305 und315 dargestellt. - Wie es in
2 gezeigt ist, ist ein Kanal822 im Vorsprungsabschnitt51 des Flügelrotors50 ausgebildet. Der Kanal822 ist sowohl mit der ersten Druckkammer87 , die im Flügel52 ausgebildet ist, als auch dem Kanal821 verbunden. Dadurch stehen der Kanal71 und die erste Druckkammer87 miteinander über die Kanäle821 und822 in Verbindung. Auf den Kanal822 kann sich ebenfalls als ein Zuführkanal oder ein Steuerkanal bezogen werden, der das Öl der ersten Druckkammer87 zuführen kann. Der Vorsprungsabschnitt51 ist ferner mit drei Verzögerungskanälen306 ausgebildet. Die Verzögerungskanäle306 stellen die Verbindung der Verzögerungskanälen305 bzw. der Verzögerungskammern her. Dadurch stehen der Kanal72 und die Verzögerungskammern über die Verzögerungskanäle305 und306 in Verbindung. Ferner ist der Vorsprungsabschnitt51 mit drei Voreilkanälen316 ausgebildet. Die Voreilkanäle316 stellen die Verbindung zwischen den Voreilkanälen315 bzw. den Voreilkammern her. Dadurch stehen der Kanal73 und die Voreilkammern über die Voreilkanäle315 und316 in Verbindung. - Die erste Druckkammer
87 ist mit einer Ölpumpe und einem Öltank, die nicht dargestellt sind, über die Kanäle822 und821 und den Kanal71 verbunden. Die Ölpumpe ist eine Schmierölpumpe, die Öl vom Öltank ansaugt und das Öl der ersten Druckkammer87 über ein nicht dargestelltes, geeignetes Steuerventil zuführt. Wenn das Öl der ersten Druckkammer87 zugeführt wird, erhöht sich der Innendruck der ersten Druckkammer87 und wird der Sperrkolben80 in eine Richtung gedrückt, in der der Sperrkolben80 aus dem Eingriffsloch21 gezogen wird. Wenn der Sperrkolben80 aus dem Eingriffsloch21 gezogen ist, wird ein Eingriff zwischen dem Flügelrotor50 und der Frontplatte20 entriegelt und wird gestattet, dass sich der Flügelrotor50 in Bezug auf das Gehäuse11 dreht. - Wenn das Öl in der ersten Druckkammer
87 über ein Steuerventil zum Öltank ausgegeben wird, verringert sich der Innendruck der ersten Druckkammer87 . Als ein Ergebnis bewegt sich der Sperrkolben80 zur Frontplatte20 durch die Drückkraft der Feder81 . Ein Teil des ersten Teiles85 kann vom ersten Lagerabschnitt57 vorstehen. Wenn der erste Teil85 oberhalb des Eingriffslochs21 angeordnet ist, tritt der erste Teil85 in das Eingriffsloch21 ein. - Der Flügelrotor
50 ist mit einem Kanal823 ausgebildet, der mit der zweiten Druckkammer88 in Verbindung steht. Auf den Kanal823 kann sich ebenfalls als ein Ablaufkanal bezogen werden. Der zweite Druckkanal88 ist mit dem Öltank über den Kanal823 verbunden. Daher wird, wenn der Sperrkolben80 aus dem Eingriffsloch21 gezogen ist, die Luft oder das Öl, die zur zweiten Druckkammer88 durch Leckage gelangt ist, zum Öltank zurückgeführt. - Die Verzögerungskammern
301 ,302 und303 sind mit der Ölpumpe und dem Öltank über die Verzögerungskanäle306 und305 und den Kanal72 verbunden. Die Voreilkammern311 ,312 und313 sind mit der Ölpumpe und dem Öltank über die Voreilkanäle316 und315 und den Kanal73 verbunden. Die Ölpumpe saugt das Öl vom Öltank und führt das Öl zu den Verzögerungskammern301 ,302 und303 oder den Voreilkammern311 ,312 und313 über ein geeignetes Steuerventil. - Der Verzögerungskammern
301 ,302 und303 und die Voreilkammern311 ,312 und313 sind mit dem Öltank über das Steuerventil verbunden. Durch das Schalten des Steuerventils ist es möglich, in zwei Modi zu schalten. In einem ersten Modus wird das Öl einer der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern zugeführt und das Öl wird aus den anderen der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern zu einem Öltank ausgegeben. In einem zweiten Modus wird das Öl den anderen der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern zugeführt und wird das Öl aus den anderen der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern zu einem Öltank ausgegeben. Dadurch wird die Relativrotationsposition des Flügelrotors50 zum Gehäuse11 entsprechend einem Ausgleich des Öldrucks in den Kammern geändert und wird der Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle70 geändert. - Als Nächstes wird ein Beispiel eines Betriebes von einem gewöhnlichen Motorstart zu einem Motorstopp erläutert. Der Druck des Öls von einer Ölpumpe, die nicht dargestellt ist, wird den Verzögerungskammern, den Voreilkammern und der ersten Druckkammer
87 zum Zeitpunkt des Motorstartens, wie es in2 gezeigt ist, zwangsweise zugeführt. Aus diesem Grund befindet sich der Flügelrotor50 in Bezug auf das Backengehäuse30 in einer Position, die im Wesentliche eine Mittelposition zwischen der am stärksten verzögerten Position und der am stärksten voreilenden Position ist. Das heißt, dass sich der Flügelrotor50 an dem in1A gezeigten Ort in Bezug auf die Frontplatte20 befindet. - In diesem Zustand steht der Sperrkolben
80 mit dem Eingriffsloch21 in Eingriff, so dass der Flügelrotor50 mit der Frontplatte20 mechanisch verriegelt ist. Das heißt, dass eine Relativrotation des Flügelrotors50 in Bezug auf das Gehäuse11 begrenzt ist. Daher dreht sich der Flügelrotor50 zusammen mit der Frontplatte20 , d. h. dem Gehäuse11 . Die Rotationsantriebskraft wird zur Nockenwelle70 von der Kurbelwelle stabil übertragen, indem der Flügelrotor50 mit der Frontplatte20 verbunden wird. Außerdem erzeugen, selbst wenn die Nockenwelle70 ein Schwankungsdrehmoment in Positiv- und Negativrichtung erzeugt, der Flügelrotor50 und das Gehäuse11 keine Rotationsvibrationen. Daher ist es möglich, zwischen dem Flügelrotor50 und dem Gehäuse11 Auftreffgeräusche zu verhindern. - Während des normalen Laufens des Motors kann das Öl der ersten Druckkammer
87 von der zugeführt werden, indem das Steuerventil geschaltet wird. Wie es in1A gezeigt ist wird, wenn das Öl der ersten Druckkammer87 zugeführt wird und sich der Innendruck erhöht, der Sperrkolben80 aus dem Eingriffsloch21 herausgezogen. Wenn der Sperrkolben80 mit dem Eingriffsloch21 außer Eingriff gelangt, ist ein mechanischer Eingriff zwischen dem Flügelrotor50 und dem Gehäuse11 freigegeben. Dann erlangt der Flügelrotor50 die Freiheit, die Relativrotation innerhalb eines variablen Winkelbereiches zwischen der am stärksten verzögerten Position und der am stärksten vorgeeilten Position in Bezug auf das Gehäuse11 auszuführen. - In diesem Zustand drückt, wenn das Öl den Voreilkammern
311 ,312 und313 von der Ölpumpe zugeführt wird, das Öl mit dem erhöhten Druck in den Voreilkammern311 ,312 und313 die Flügel52 ,53 und54 ein eine Voreilrichtung. Dadurch dreht sich der Flügelrotor50 in die Voreilrichtung. Dann erreicht der Flügelrotor50 die am stärksten vorgeeilte Position, wie es in3 gezeigt ist. - Andererseits drückt, wenn das Öl den Verzögerungskammern
301 ,302 und303 von der zugeführt wird, das Öl mit dem erhöhten Druck in den Verzögerungskammern301 ,302 und303 die Flügel52 ,53 und54 in eine Verzögerungsrichtung. Dadurch dreht sich der Flügelrotor50 in die Verzögerungsrichtung. Dann erreicht der Flügelrotor50 die am stärksten verzögerte Position, wie es in4 gezeigt ist. - Somit ist es möglich, die Relativposition des Flügelrotors
50 in Bezug auf das Gehäuse durch das Öl zu steuern, das den Verzögerungskammern und den Voreilkammern zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird ein Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle70 geändert und auf einen Sollphasenwinkel eingestellt. - Bei einer Nutzerbetätigung zum Stoppen des Motors, wenn der Sperrkolben
80 an einer Voreilseite von der Position angeordnet ist, wo das Eingriffsloch21 ausgebildet ist, wie es in1B und3 gezeigt ist, wird das Öl aus der ersten Druckkammer87 ausgegeben. Dadurch verringert sich der Innendruck der ersten Druckkammer87 . Der Sperrkolben80 wird durch die Kraft der Feder81 zur Frontplatte20 hin gedrückt. Anschließend gelangt, wenn der Flügelrotor50 in Voreilrichtung und Verzögerungsrichtung schwankt, der Sperrkolben80 in das Eingriffsloch21 und tritt dieser mit dem Sperrloch21 in Eingriff. - Bei einer Nutzerbetätigung zum Stoppen des Motors wird, wenn der Sperrkolben
80 an einer verzögerten Seite von der Position angeordnet ist, wo das Eingriffloch21 ausgebildet ist, wie es in1C in4 gezeigt ist, das Öl aus der ersten Druckkammer87 ausgegeben. Anschließend tritt, wenn der Flügelrotor50 in Voreilrichtung und Verzögerungsrichtung schwankt, der Sperrkolben80 in das Eingriffsloch21 ein und gelangt dieser mit dem Eingriffsloch21 in Eingriff. Gewöhnlich wird der Motor für den nächsten Neustart vorbereitet, indem der Motor in einem Zustand gestoppt wird, in dem der Sperrkolben80 mit dem Eingriffsloch21 in Eingriff steht, d. h. in dem die Relativposition des Flügelrotors50 zum Gehäuse11 begrenzt ist. - Außerdem wird in diesem Ausführungsbeispiel während einer Periode von einem regulären Betrieb zu einem Stoppen des Betriebes das Öl aus der ersten Druckkammer
87 zum Öltank ausgegeben und steht der Sperrkolben80 mit der Nut22 durch das Schalten des Steuerventils in Eingriff. Dadurch wird eine Bewegung des Sperrkolbens80 in Verzögerungsrichtung durch eine Innenwandfläche, die die Nut22 definiert, begrenzt. Durch das weitere Ausführen einer Voreilsteuerung in diesem Zustand dreht sich der Sperrkolben80 in Voreilrichtung entlang der Nut22 und dann tritt der erste Teil85 in das Eingriffsloch21 gleichmäßig ein. - Als Nächstes wird ein Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben, wenn ein Neustarten des Motors ausgeführt wird, nachdem der Motor in einer unerwarteten Weise blockiert wurde. Der Motor kann durch ein unerwartetes Blockieren gestoppt werden, während der Sperrkolben
80 mit dem Eingriffsloch21 nicht in Eingriff steht. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt des Neustarts des Motors beim nächsten Antrieb, wenn Öl noch in der ersten Druckkammer87 ist, das Öl ausgegeben. Im Ergebnis bewegt sich der Sperrkolben80 zur Frontplatte20 durch die Drückkraft der Feder81 . Die Nockenwelle70 erzeugt ein Schwankungsdrehmoment zu diesem Zeitpunkt. Dadurch schwankt der Flügelrotor50 in Voreilrichtung und Verzögerungsrichtung. Dann tritt der Sperrkolben80 , der zur Frontplatte20 gedrückt wurde, in das Eingriffsloch21 und gelangt dieser mit dem Eingriffsloch21 in Eingriff. Als ein Ergebnis wird der Flügelrotor50 mit der Frontplatte20 verbunden und wird die Relativrotation zwischen dem Flügelrotor50 und dem Gehäuse11 begrenzt. - Im ersten Ausführungsbeispiel befindet sich der Ausgleichskanal
82 im Sperrkolben80 . Daher wird, wenn der erste Teil85 in das Eingriffsloch21 oder die Nut22 eintritt, das Öl im Eingriffsloch21 und in der Nut22 zu einer Kammer, die an einer Stirnfläche des zweiten Teils86 im Halteloch55 ausgebildet ist, über den Ausgleichskanal82 ausgegeben. Es ist nicht notwendig, das Öl gegen den Öldruck im Eingriffsloch21 oder in der Nut22 durch den ersten Teil85 zurück zu drücken. Der Sperrkolben80 kann in einfacher Weise in das Eingriffsloch21 eintreten. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Ansprechen des Sperrkolbens80 zu verbessern. Es ist ebenfalls möglich, die Relativrotation zwischen dem Flügelrotor50 und dem Gehäuse11 in einfacher Weise und mit hoher Genauigkeit zu begrenzen. Daher ist es möglich, das Ansprechen der Vorrichtung10 zur Änderung der Ventilsteuerzeiten zu verbessern und den Phasenwinkel der Nockenwelle70 mit hoher Genauigkeit zu steuern. - Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels können durch Vergleich mit dem folgenden Vergleichsbeispiel erläutert werden. Um sich dem Problem des Einflusses auf eine Ansprechgeschwindigkeit zuzuwenden, die durch einen Sperrkolben verursacht wird, der einen Strömungswiderstand des Öls im Eingriffsloch aufnimmt, ist es zum Beispiel möglich, ein Vergleichsbeispiel zu verwenden, in dem ein Entlastungskanal, der mit dem Eingriffsloch in Verbindung steht, zum Ausgeben des Öls ausgebildet ist. Wenn ein derartiger Kanal vorgesehen ist, wird, wenn der Sperrkolben in das Eingriffsloch eintritt, das in das Eingriffsloch gefüllte Öl zur Außenseite über den Kanal ausgegeben, wodurch das Öl den Sperrkolben nicht behindert.
- Jedoch ist es in diesem Vergleichsbeispiel zum Steuern der Leckage des Öls durch den Entlastungskanal notwendig, einen Kommunikationspfad zwischen der Kammer und dem Entlastungskanal in einem regulären Betriebsstadium abzuschalten. Beispielsweise muss zum Bedecken und Abdichten des Eingriffslochs durch eine Stirnfläche eines Flügels über einen gesamten Bereich von der am stärksten vorgeeilten Position zu der am stärksten verzögerten Position einer Umfangsbreite des Flügels stark verbreitert werden.
- Im Fall des Vergleichsbeispiels nimmt der Flügel den größten Teil einer in einem Gehäuse definierten Umfangskammer an. Eine Umfangsseitenfläche des Flügels und eine Umfangsseitenfläche des Gehäuses sind nah aneinander angeordnet. Daher muss ein beweglicher Bereich des Flügels relativ eng sein. Das heißt, dass es bei einem Verbessern des Ansprechens des Sperrkolbens durch die Verwendung des Vergleichsbeispiels unausweichlich ist, den variablen Winkelbereich des Flügelrotors schmal zu gestalten.
- Im Gegensatz dazu ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel kein Entlastungskanal zum Auslassen des Öls vom Eingriffsloch
21 zur Außenseite der VVT1 vorgesehen. Der Sperrkolben80 ist mit dem Ausgleichskanal82 versehen, der die Verbindung zwischen dem Eingriffsloch21 und einer Kammer herstellt, die im Halteloch55 an einem Bereich nahe dem Kettenrad40 ausgebildet ist. Daher liegt kein Nachteil vor, selbst wenn das Eingriffsloch21 und die Nut22 mit der Verzögerungskammer301 oder der Voreilkammer311 in Verbindung stehen. Es ist möglich, das Ansprechen des Sperrkolbens zu verbessern, ohne dass eine Leckagemenge des Öls erhöht wird. Somit ist es nicht notwendig, das Eingriffsloch und die Nut22 durch die Stirnfläche56 des Flügels52 zu schließen, wodurch es möglich ist, den Grad des Gestaltungsfreiraums für den Flügel52 zu verbessern und eine Umfangsbreite des Flügels schmal zu gestalten. Daher ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel möglich, den variablen Winkelbereich des Flügelrotors50 zur Gehäusebreite zu gestalten und ein Betriebsansprechen des Sperrkolbens80 zu verbessern. - Der erste Teil
85 und der zweite Teil86 des Sperrkolbens80 nehmen Schwankungen des Öldrucks auf, der in der VVT durch die Rotationsbewegung des Flügelrotors50 erzeugt wird. In1A sind die Größe der Schwankungen und die Wirkungsrichtungen durch Pfeilsymbole angezeigt. Das PfeilsymbolPA zeigt Schwankungen an, die auf die Stirnfläche des ersten Teils85 wirken. Das Pfeilsymbol PB zeigt Schwankungen an, die auf die Stirnfläche des zweiten Teils86 wirken. Wie es in den1A ,1B und1C gezeigt ist, sind das Eingriffsloch21 und die Nut22 mit dem Öl gefüllt, das von der Verzögerungskammer301 und der Voreilkammer311 zugeführt wird. Das Halteloch55 ist ebenfalls mit dem Öl gefüllt, das von dem Ausgleichskanal82 zugeführt wird. Daher nimmt, wie es in1A gezeigt ist, der Sperrkolben80 den Öldruck in beide Richtungen, die durchPA undPB gezeigt sind, auf. - Der erste Teil
85 und der zweite Teil86 der Sperrkolbens80 sehen effektive Querschnittsbereiche vor, die im Wesentlichen den identischen Bereich haben. Daher nimmt, selbst wenn Schwankungen im Öldruck erzeugt werden, der Sperrkolben80 nahezu die gleiche Kraft von den in die RichtungPA wirkenden Schwankungen und den in RichtungPB wirkenden Schwankungen auf. - Unter erneuter Bezugnahme auf das Vergleichsbeispiel wird das Öl im Eingriffsloch nicht dicht abgedichtet, so dass keine Schwankungen vorliegen, die auf den Sperrkolben in Richtungen wirken, wie diese durch das Symbol
PA undPB in1A angezeigt sind. - Bei einem anderen Aspekt können in einer herkömmlichen Konfiguration, die sich auf den Sperrkolben bezieht, viele Fälle vorliegen, in denen ein Ölkanal, der mit einem Eingriffsloch in Verbindung steht, ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Öl im Eingriffsloch zu einem Raum ausgegeben werden, der sich von einer Kammer unterscheidet, in dem der Sperrkolben untergebracht ist. Bei herkömmlichen Konfigurationen kann ein Fall, in dem die Größe der Schwankungen, die auf ein Ende, das zum Angriffsloch weist, und auf das andere Ende wirken, verschieden sind, oder ein Fall, in dem keine Pulsationen auf das andere Ende wirken, vorliegen.
- Daher kann im Vergleichsbeispiel oder bei den herkömmlichen Konfigurationen der Sperrkolben durch die Schwankungen nachteilig bewegt werden. Es besteht die Befürchtung, dass der Sperrkolben zu einem unerwarteten Zeitpunkt mit dem Eingriffsloch in Eingriff gelangt oder mit diesem außer Eingriff gelangt.
- Im Gegensatz dazu wirken, wie es in
1A gezeigt ist, in Bezug auf den Sperrkolben80 im ersten Ausführungsbeispiel bezüglich einer hin- und hergehenden Richtung, die durch ein PfeilsymbolDX angezeigt ist, die Schwankungen auf den ersten Teil85 und den zweiten Teil86 gleich und löschen diese einander aus. Das heißt, dass die an beiden Enden des Sperrkolbens80 angeordneten Kammern mit dem Ausgleichskanal82 in Verbindung stehen und beide Enden in im Wesentlichen identischen Bereich ausgebildet sind. Daher kann der Sperrkolben80 die in RichtungPB wirkenden Schwankungen durch das Ausgleichen von diesen mit der in RichtungPA wirkenden Schwankung auslöschen. Daher schwankt der Ort des Sperrkolbens80 in hin- und hergehender RichtungDX nicht, selbst wenn der Öldruck Schwankungen enthält. Somit ist es in diesem Ausführungsbeispiel möglich, eine unerwartete Bewegung des Sperrkolbens80 zu verhindern, indem der Ort der Sperrkolbens80 stabilisiert wird. - Gemäß Vorbeschreibung kann das erste Ausführungsbeispiel beide Vorteile vorsehen, nämlich dass ein variabler Winkelbereich vergrößert wird und eine Ansprechgeschwindigkeit des Sperrkolbens erhöht wird. Außerdem ist es möglich, eine unerwartete Bewegung des Sperrkolbens zu verhindern, so dass es möglich ist, den Betrieb der VVT zu stabilisieren und den Phasenwinkel der Nockenwelle mit hoher Genauigkeit zu steuern.
- (Zweites Ausführungsbeispiel)
-
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.5 zeigt eine Ansicht, die1A entspricht. - Im ersten Ausführungsbeispiel befindet sich das elastische Element in der zweiten Druckkammer
88 . Jedoch befindet sich, wie es in5 gezeigt ist, in diesem Ausführungsbeispiel eine Feder89 in einer Kammer, die durch eine Stirnfläche des zweiten Teils86 des Sperrkolbens80 im Halteloch55 definiert ist. Die Feder89 befindet sich noch im Halteloch55 . Ein Ende der Feder89 gelangt mit der Stirnfläche des zweiten Teils86 des Sperrkolbens80 in Berührung. Das andere Ende der Feder89 ist beispielsweise an dem zweiten Lagerabschnitt58 angebracht und befestigt. Wie es im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann sich das elastische Element an alternativen Orten befinden. - (Drittes Ausführungsbeispiel)
- In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen bewegt sich der Sperrkolben
80 im Ansprechen auf den Ausgleich des Öldrucks in der ersten Kammer87 und die Kraft der Feder81 . Alternativ dazu kann der Sperrkolben80 durch den Ausgleich nur des Öldrucks in der ersten und zweiten Kammer87 und88 bewegt werden.6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.6 zeigt eine Ansicht, die1A entspricht. - Punkte, bei dem ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht, sind, dass kein elastisches Element, wie zum Beispiel eine Feder
81 , vorliegt, und dass ein Zuführkanal824 ausgebildet ist, der mit der zweiten Druckkammer88 verbunden werden soll. Auf den Zuführkanal824 kann sich ebenfalls als Steuerkanal824 bezogen werden. Der Steuerkanal824 ist mit der und dem Öltank über einen Kanal verbunden, der durch den Flügelrotor50 und die Nockenwelle70 gebildet ist. In dieser Konfiguration führt, wenn ein Nutzer den Betrieb zum Stoppen des Motors ausführt, die das Öl der zweiten Druckkammer88 über das Steuerventil zu. Außerdem wird das Öl in der ersten Druckkammer87 über das Steuerventil ausgegeben. Dadurch wird der Innendruck der ersten Druckkammer87 verringert. Gleichzeitig wird der Innendruck der zweiten Druckkammer88 erhöht. Dann bewegt sich der Sperrkolben80 zur Frontplatte20 hin im Ansprechen auf den Ausgleich der Kraft, die auf den Flanschabschnitt84 von der ersten Druckkammer87 und der zweiten Druckkammer88 wirkt. - In diesem Ausführungsbeispiel sind wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die erste Druckkammer
87 und die zweite Druckkammer88 unabhängig definiert. Daher ist die Steuerung des Sperrkolbens80 durch das Steuern des Ölflusses von und zu den Kammern möglich. Außerdem nimmt der Sperrkolben80 die Schwankung des Öldrucks an seinen beiden Enden gleich auf. Daher ist es im dritten Ausführungsbeispiel möglich, die vorstehend genannten Vorteile zu erreichen, ohne dass ein elastisches Element verwendet wird. - (Anderes Ausführungsbeispiel)
- In den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die VVTs im Antriebsstrang für das Einlassventil installiert. Jedoch können die VVTs in einem Antriebsstrang für ein Auslassventil installiert sein. Das Begrenzungselement kann an Komponenten, die das Gehäuse bilden, gehalten sein und das Eingriffsloch kann am Flügelrotor ausgebildet sein. Die VVT kann ferner zusätzliche Lagerabschnitte und zusätzliche Flanschabschnitte aufweisen. Die VVT kann mit zumindest einem elastischen Element versehen sein, das sich in zumindest einer Druckkammer befindet, die dem Flanschabschnitt am nächsten definiert ist.
- Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit in bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist festzuhalten, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann deutlich sind. Solche Änderungen und Modifikationen sind als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie dieser durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist, enthalten anzusehen.
Claims (2)
- Eine Vorrichtung (10) zur Änderung der Ventilsteuerzeiten, die in einem Antriebsstrang zum Übertragen einer Antriebskraft von einer Antriebswelle zu einer getriebenen Welle installiert ist, die zumindest ein Einlassventil oder ein Auslassventil betätigt, um das Ventilzeitverhalten einzustellen, wobei die Vorrichtung (10) zur Änderung der Ventilsteuerzeiten aufweist: ein Gehäuse (11) mit einer Umfangswand und Seitenwänden, die an beiden axialen Wänden der Umfangswand angeordnet sind, um eine Kammer (35) zu definieren, wobei das Gehäuse (11) in der Antriebswelle oder der getriebenen Welle drehbar ist, einen Flügelrotor (50), der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelrotor (50) in der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches im Ansprechen auf einen Druck eines Fluids drehbar ist, der einer Druckkammer in der Kammer (35) zugeführt wird, und ein Begrenzungselement (80) zum Begrenzen der Relativrotation des Flügelrotors (50) in Bezug auf das Gehäuse (11), wobei das Begrenzungselement (80) in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, die einen Ausgleichskanal (82) definiert, der Flügelrotor (50) aufweist: einen Flügelstützabschnitt, der sich in der Kammer (35) befindet, wobei der Flügelstützabschnitt mit der anderen Welle aus Antriebswelle und getriebener Welle drehbar ist, und ein Flügelelement (52, 53, 54), das sich in der Kammer (35) befindet und sich an dem Flügelstützabschnitt befindet, wobei das Flügelelement (52, 53, 54) in einer rotierenden Weise in einem vorbestimmten Winkelbereich im Ansprechen auf den Druck des Fluids angetrieben wird, das in die Druckkammer in der Kammer (35) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelrotor (50) ein Halteloch (55) definiert, das das Begrenzungselement (80) in einer Weise hält, dass das Begrenzungselement (80) beweglich ist, das Gehäuse (11) ein Eingriffsloch (21) definiert, das in der Lage ist, mit einem Ende des Begrenzungselementes (80) in Eingriff zu stehen, beide Enden des Begrenzungselements (80) im Wesentlichen einen identischen Bereich aufweisen, und wobei das Halteloch (55) am Flügelelement (52, 53, 54) definiert ist, das Flügelelement (52, 53, 54) einen Lagerabschnitt (57, 58) aufweist, der an einer Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) angeordnet ist, der das Halteloch (55) definiert, wobei der Lagerabschnitt (57, 58) nach innen vorsteht, um das Begrenzungselement (80) in einer gleitfähigen Weise zu stützen, das Begrenzungselement (80) eine Außenwand hat, an der ein Flanschabschnitt (84) ausgebildet ist, wobei der Flanschabschnitt (84) nach außen vorsteht, um in einer gleitfähigen Weise mit der Innenwand des Flügelelements (52, 53, 54) in Berührung zu gelangen, die das Halteloch (55) definiert, der Lagerabschnitt (57, 58) aufweist: einen ersten Lagerabschnitt (57), der sich an einer Position nahe dem Angriffsloch (21) befindet, und einen zweiten Lagerabschnitt (58), der im Halteloch (55) befestigt ist, um das Begrenzungselement (80) an einer entgegengesetzten Seite zu einem Teil zu stützen, der durch den ersten Lagerabschnitt (57) gestützt wird, und wobei das Halteloch definiert: eine erste Druckkammer (87), die zwischen dem ersten Lagerabschnitt (57) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und eine zweite Druckkammer (88), die zwischen dem zweiten Lagerabschnitt (58) und dem Flanschabschnitt (84) definiert ist, und wobei das Flügelelement (52, 53, 54) einen Zuführkanal (822, 824) definiert, durch den das Fluid strömen kann, wobei der Zuführkanal (822, 824) mit zumindest einer der Kammern erste Druckkammer (87) und zweite Druckkammer (88) in Verbindung steht, und der Ausgleichskanal (82) in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem Eingriffsloch (21) und dem Ende des Haltelochs (55) auf der Seite des zweiten Lagerabschnitts (58) herzustellen, damit das Fluid strömt, wenn das Begrenzungselement (80) in das Eingriffsloch (21) eintritt.
- Die Vorrichtung (10) zur Änderung der Ventilzeitsteuerung nach
Anspruch 1 , die ferner aufweist: ein Positionierelement (81) das sich zwischen dem Lagerabschnitt (57, 58) und dem Flanschabschnitt (84) befindet und das in der Lage ist, die Position des Begrenzungselementes (80) in einer Bewegungsrichtung von diesem zu steuern.
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