DE102013201118B4

DE102013201118B4 - Ventilzeitsteuerungseinrichtung und Montageverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102013201118B4
Application number: DE102013201118.0A
Authority: DE
Inventors: Masashi Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: JP5447543B2; JP2013151923A; CN103225522A; US8973543B2; US20130192551A1; DE102013201118A1; CN103225522B

Abstract

Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44), die einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf eines Einlassventils (12) oder eines Auslassventils (14) in einem Verbrennungsmotor (10) durch Steuern einer Drehphase zwischen einer antreibenden Welle (16) und einer angetriebenen Welle (26, 28) des Verbrennungsmotors (10) steuert und aufweist:
ein erstes Gehäuse (45), das einheitlich mit der antreibenden Welle (16) rotiert und das ein Durchgangsloch (52) hat, durch welches hindurch sich die angetriebene Welle (26, 28) erstreckt;
ein zweites Gehäuse (58, 70), das einheitlich mit der antreibenden Welle (16) und dem ersten Gehäuse (45) rotiert und das einen Rohrteil (58) und einen Bodenteil (70) aufweist, wobei das erste Gehäuse (45) ein erstes Ende des Rohrteils (58) verschließt und der Bodenteil (70) ein zweites Ende des Rohrteils (58) verschließt;
einen Schaufelrotor (74), der einheitlich mit der angetriebenen Welle (26, 28) rotiert und der einen Nabenteil (76) und einen Schaufelteil (78, 80, 82, 84) aufweist, wobei der Nabenteil (76) innerhalb des zweiten Gehäuses (58, 70) angeordnet ist, der Schaufelteil (78, 80, 82, 84) das Innere des zweiten Gehäuses (58, 70) in eine Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) und eine Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) unterteilt und der Schaufelrotor (74) auf Basis eines Betriebsöldrucks in der Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) und der Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) auf eine Vorstellseite oder eine Rückstellseite relativ zu dem zweiten Gehäuse (58, 70) rotiert;
eine Mehrzahl von ersten Zuführpassagen (30, 31), die in der angetriebenen Welle (26, 28) definiert sind und die sich in einer Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) benachbart zu dem Schaufelrotor (74) eröffnen;
eine Mehrzahl von zweiten Zuführpassagen (128, 129), die in dem Schaufelrotor (74) definiert sind und die sich in einer Endfläche (112) des Schaufelrotors (74) benachbart zu dem ersten Gehäuse (45) eröffnen, wobei die zweiten Zuführpassagen (128, 129) jeweils mit den ersten Zuführpassagen (30, 31) in Verbindung stehen;
eine Hülse (134), die eine zylindrische Form hat und die in einer Radialrichtung auf einer Innenseite des Nabenteils (76) angeordnet ist, wobei die Hülse (134) eine Zuführöffnung (140), die mit den zweiten Zuführpassagen (128, 129) in Verbindung steht, eine Vorstellöffnung (144), die mit der Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) in Verbindung steht, und eine Rückstellöffnung (148) hat, die mit der Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) in Verbindung steht;
einen Steuerkolben (156), der sich in der Hülse (134) in einer Axialrichtung gleitend zwischen einer Vorstellposition, in welcher die Zuführöffnung (140) mit der Vorstellöffnung (144) verbunden ist, einer Rückstellposition, in welcher die Zuführöffnung (140) mit der Rückstellöffnung (148) verbunden ist, und einer Absperrposition, in welcher die Zuführöffnung (140) von der Vorstellöffnung (144) und der Rückstellöffnung (148) isoliert ist, bewegt; und
ein Zungenventil (178, 278), das zwischen der Endfläche (112) des Schaufelrotors (74) und der Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) angeordnet ist, wobei das Zungenventil (178, 278) einen Festteil (182, 282) und eine Mehrzahl von Zungenteilen (184, 185, 284, 285) hat, wobei der Festteil (182, 282) eine Mehrzahl von Löchern (180, 181, 280, 281) hat, die jeweils die ersten Zuführpassagen (30, 31) mit den korrespondierenden zweiten Zuführpassagen (128, 129) verbinden, wobei jeder der Zungenteile (184, 185, 284, 285) so ausgebildet ist, dass er sich von einem Rand des korrespondierenden Lochs (180, 181, 280, 281) erstreckt, so dass er das korrespondierende Loch (180, 181, 280, 281) abdeckt, um ein offenes Ende der korrespondierenden ersten Zuführpassage (30, 31) zu öffnen oder zu schließen, und wobei das Zungenventil (178, 278) ermöglicht, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage (30, 31) zu der zweiten Zuführpassage (128, 129) strömt, und verhindert, dass das Betriebsöl von der zweiten Zuführpassage (128, 129) zu der ersten Zuführpassage (30, 31) strömt, wobei
die Mehrzahl von Zungenteilen (184, 185, 284, 285) zumindest einen ersten Zungenteil (184, 284) und einen zweiten Zungenteil (185, 285) aufweist;
jeder von dem ersten Zungenteil (184, 284) und dem zweiten Zungenteil (185, 285) einen jeweiligen unteren Grenzdruck hat, um zu ermöglichen, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage (30, 31) zu der zweiten Zuführpassage (128, 129) strömt; und
der untere Grenzdruck des ersten Zungenteils (184, 284) sich von dem unteren Grenzdruck des zweiten Zungenteils (185, 285) unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitsteuerungseinrichtung bzw. einen Ventilzeitsteuerungscontroller und ein Montageverfahren für den Ventilzeitsteuerungscontroller.
Ein Ventilzeitsteuerungscontroller steuert einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für ein Einlassventil oder ein Auslassventil in einem Verbrennungsmotor durch Ändern einer Drehphase zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle. Der Ventilzeitsteuerungscontroller hat ein mit der Kurbelwelle rotierendes Gehäuse und einen mit der Nockenwelle rotierenden Schaufelrotor. Der Ventilzeitsteuerungscontroller steuert die Ventilzeitsteuerung mittels Zuführens von Betriebsöl zu einer Vorstellkammer oder einer Rückstellkammer, die in dem Gehäuse definiert sind, so dass der Schaufelrotor rotiert wird. JP 2003 - 314 229 A ( US 2003 / 0 196 627 A1 ) beschreibt ein Rückschlagventilsystem, in welchem als ein Rückschlagventil ein Zungenventil in einer Ölpassage angeordnet ist, welche das Betriebsöl zu der Vorstellkammer und der Rückstellkammer liefert. JP 2011 - 196 245 A beschreibt eine Vorrichtung zur Einstellung von Ventilsteuerzeiten, mit welcher der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlass- oder Auslassventile eines Verbrennungsmotors geändert werden kann.
Wenn eine Querschnittsfläche der mit dem Zungenventil verbundenen Ölpassage kleiner ausgebildet wird, wird die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Zungenventils schneller gemacht. Jedoch wird in diesem Fall ein großer Druckverlust generiert, wenn eine große Menge des Betriebsöls dazu gebracht wird, die Ölpassage entlangzuströmen, so dass die Ansprechempfindlichkeit schlecht wird, da die Relativrotationsgeschwindigkeit des Schaufelrotors nicht angehoben werden kann.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Querschnittsfläche der Ölpassage größer ausgebildet wird, die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Zungenventils langsam, wenn eine kleine Menge des Betriebsöls dazu gebracht wird, die Ölpassage entlangzuströmen. In diesem Fall kann das Zungenventil nicht als das Rückschlagventil arbeiten und wird die Ansprechempfindlichkeit schlecht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilzeitsteuerungscontroller bereitzustellen, welcher akkurat arbeitet, sogar wenn eine Strömungsrate des Betriebsöls variiert wird. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Montageverfahren für den Ventilzeitsteuerungscontroller bereitzustellen.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung steuert eine Ventilzeitsteuerungseinrichtung bzw. ein Ventilzeitsteuerungscontroller einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf bzw. einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitpunkt für ein Einlassventil oder ein Auslassventil in einem Verbrennungsmotor durch Steuern einer Drehphase zwischen einer antreibenden Welle und einer angetriebenen Welle. Der Ventilzeitsteuerungscontroller weist ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse, einen Schaufelrotor, eine Hülse, einen Steuerkolben und ein Zungenventil auf. Das erste Gehäuse rotiert einheitlich mit der antreibenden Welle und hat ein Durchgangsloch, durch welches hindurch sich die angetriebene Welle erstreckt. Das zweite Gehäuse rotiert einheitlich mit der antreibenden Welle und dem ersten Gehäuse und hat einen Rohrteil und einen Bodenteil. Das erste Gehäuse verschließt ein erstes Ende des Rohrteils und der Bodenteil verschließt ein zweites Ende des Rohrteils. Der Schaufelrotor rotiert einheitlich mit der angetriebenen Welle und hat einen Nabenteil und einen Schaufelteil. Der Nabenteil ist innerhalb des zweiten Gehäuses angeordnet. Der Schaufelteil unterteilt das Innere des zweiten Gehäuses in eine Vorstellkammer und eine Rückstellkammer. Der Schaufelrotor rotiert auf Basis eines Drucks von Betriebsöl in der Vorstellkammer und der Rückstellkammer relativ zu dem zweiten Gehäuse auf einer Vorstellseite oder einer Rückstellseite.
Eine Mehrzahl von ersten Zuführpassagen sind in der angetriebenen Welle definiert und eröffnen sich in einer Endfläche der angetriebenen Welle benachbart zu dem Schaufelrotor. Eine Mehrzahl von zweiten Zuführpassagen sind in dem Schaufelrotor definiert und eröffnen sich in einer Endfläche des Schaufelrotors benachbart zu dem ersten Gehäuse. Die zweiten Zuführpassagen stehen jeweils mit den ersten Zuführpassagen in Verbindung.
Die Hülse hat eine zylindrische Form und ist in einer Radialrichtung auf einer Innenseite des Nabenteils angeordnet. Die Hülse hat eine Zuführöffnung, die mit den zweiten Zuführpassagen in Verbindung steht, eine Vorstellöffnung, die mit der Vorstellkammer in Verbindung steht, und eine Rückstellöffnung, die mit der Rückstellkammer in Verbindung steht. Der Steuerkolben bewegt sich in der Hülse in einer Axialrichtung gleitend zwischen einer Vorstellposition, in der die Zuführöffnung mit der Vorstellöffnung verbunden ist, einer Rückstellposition, in der die Zuführöffnung mit der Rückstellöffnung verbunden ist, und einer Absperrposition, in der die Zuführöffnung von der Vorstellöffnung und der Rückstellöffnung isoliert ist.
Das Zungenventil ist zwischen der Endfläche des Schaufelrotors und der Endfläche der angetriebenen Welle angeordnet und hat einen Festteil und eine Mehrzahl von Zungenteilen. Der Festteil hat eine Mehrzahl von Löchern, die jeweils die ersten Zuführpassagen mit den korrespondierenden zweiten Zuführpassagen verbinden. Jeder der Zungenteile ist so ausgebildet, dass er sich von einem Rand des korrespondierenden Lochs erstreckt, sodass er das korrespondierende Loch abdeckt, um ein offenes Ende der korrespondierenden ersten Zuführpassage zu öffnen oder zu schließen. Das Zungenventil ermöglicht es, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage zu der zweiten Zuführpassage strömt, und verhindert, dass das Betriebsöl von der zweiten Zuführpassage zu der ersten Zuführpassage strömt.
Die Mehrzahl von Zungenteilen umfasst zumindest einen ersten Zungenteil und einen zweiten Zungenteil. Jeder von dem ersten Zungenteil und dem zweiten Zungenteil hat einen jeweiligen unteren Grenzdruck, um das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage zu der zweiten Zuführpassage strömen zu lassen. Der untere Grenzdruck des ersten Zungenteils unterscheidet sich von dem unteren Grenzdruck des zweiten Zungenteils.
Demgemäß kann der Ventilzeitsteuerungscontroller akkurat arbeiten, sogar wenn eine Strömungsrate des Betriebsöls variiert wird.
Genauer sind, wenn das Betriebsöl mit einer kleinen Strömungsrate strömt, die nicht alle ersten und zweiten Zuführpassagen füllt, wenigstens ein Satz von einer ersten Zuführpassage und einer zweiten Zuführpassage miteinander verbunden, so dass ein Strömen des Betriebsöls ermöglicht wird. Daher kann das Betriebsöl sicher der Hülse zugeführt werden. Wenn das Betriebsöl mit einer großen Strömungsrate strömt, kann das Betriebsöl unter Nutzung von allen ersten und zweiten Zuführpassagen der Hülse zugeführt werden, so dass die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils oder des Auslassventils schnell gesteuert werden kann.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Montieren des Ventilzeitsteuerungscontrollers die Schritte auf: Anbringen des Zungenventils an dem ersten Gehäuse, so dass es mit dem Durchgangsloch des ersten Gehäuses übereinstimmt; Anbringen des zweiten Gehäuses, welches im Inneren den Schaufelrotor aufnimmt, an dem ersten Gehäuse; und Einsetzen eines Endabschnitts der angetriebenen Welle in das Durchgangsloch des ersten Gehäuses, derart, dass das Zungenventil zwischen der Endfläche des Schaufelrotors und der Endfläche der angetriebenen Welle angeordnet ist. Das Anbringen des Zungenventils, das Anbringen des zweiten Gehäuses und das Einsetzen werden in dieser Reihenfolge durchgeführt. Der erste Zungenteil ist vor dem Einsetzen relativ zu dem Zungenventil in Richtung zu der Endfläche der angetriebenen Welle hin geneigt.
Demgemäß kann der Ventilzeitsteuerungscontroller akkurat arbeiten, sogar wenn eine Strömungsrate des Betriebsöls variiert wird.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren durchgeführten folgenden detaillierten Beschreibung klarer ersichtlich werden. In den Figuren:

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Ventilzeitsteuerungscontroller gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine schematische Ansicht, die einen Verbrennungsmotor mit dem Ventilzeitsteuerungscontroller zeigt,
3 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie III-P1-P2-III in 1,
4 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie A1-P3-P4-P5-P6-P7-P8-P9-P10-P11-B in 3,
5A ist eine schematische Draufsicht, die ein Zungenventil des Ventilzeitsteuerungscontrollers zeigt, und 5B ist eine das Zungenventil zeigende Querschnittsansicht,
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in 1 durch eine Einfachstrichpunktlinie definierten Bereichs, in welcher ein Steuerkolben sich in einer Vorstellposition befindet,
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 1 durch eine Einfachstrichpunktlinie definierten Bereichs, in welcher ein Steuerkolben sich in einer Absperrposition befindet,
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 1 durch eine Einfachstrichpunktlinie definierten Bereichs, in welcher sich ein Steuerkolben in einer Rückstellposition befindet,
9A ist eine schematische Draufsicht, die ein Zungenventil eines Ventilzeitsteuerungscontrollers gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, und 9B ist eine Seitenansicht, die das Zungenventil gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt,
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines Ventilzeitsteuerungscontrollers gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, und
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines Ventilzeitsteuerungscontrollers gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. In den Ausführungsformen kann ein Teil, der einer in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Sache entspricht, mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet sein und kann eine redundante Erläuterung für den Teil weggelassen sein. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration Anwendung finden. Die Teile können kombiniert sein, sogar wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert sein können. Die Ausführungsformen können partiell kombiniert sein, sogar wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert sein können, vorausgesetzt, dass in der Kombination kein Nachteil liegt.
(Erste Ausführungsform)
Ein Ventilzeitsteuerungscontroller 41 gemäß einer ersten Ausführungsform wird in einem in 1 gezeigten Ventilzeitsteuerungssystem 40 verwendet. Das Ventilzeitsteuerungssystem 40 steuert einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für ein Einlassventil 12 eines in 2 gezeigten Verbrennungsmotors 10. Das Einlassventil 12 wird durch eine Nockenwelle 28 betätigt und ein Auslassventil 14 wird durch eine Nockenwelle 26 betätigt. Eine Rotation eines Zahnrades 18 einer Kurbelwelle 16 des Motors 10 wird durch eine Kette 24 an Zahnräder 20, 22 übertragen.
Das Ventilzeitsteuerungssystem 40 vorverlegt den Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für das Einlassventil 12 durch relativ zu dem mit der Kurbelwelle 16 rotierenden Zahnrad 22 Vorwärtsdrehen der Nockenwelle 28 in einer Rotationsrichtung.
Das Ventilzeitsteuerungssystem 40 rückverlegt den Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für das Einlassventil 12 durch relativ zu dem mit der Kurbelwelle 16 rotierenden Zahnrad 22 Drehen der Nockenwelle 28 entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung.
Das Ventilzeitsteuerungssystem 40 wird unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4 erläutert. 1 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie A1-P3-P4-P5-P6-P7-P8-P9-A2 in 3. Wie in 1 gezeigt, weist das Ventilzeitsteuerungssystem 40 eine Ölpumpe 166, einen Motorzylinder bzw. eine Motortrommel 172 und als Ergänzung zu dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 ein elektronisches Steuergerät (ESG) 176 auf. Eine Doppelstrichpunktlinie L1 in 1 repräsentiert eine Strömung von Betriebsöl von einer Ölwanne 170 und der Ölpumpe 166 aus zu dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 hin. Eine Doppelstrichpunktlinie L2 und eine Doppelstrichpunktlinie L3 in 1 repräsentieren eine Strömung von Betriebsöl von dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 aus zu der Ölwanne 170 hin.
Der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 hat einen Zahnkranz 45, ein Vorsatzgehäuse 58, eine Frontplatte 70, einen Schaufelrotor 74 und ein Passagenumschaltventil 130. Der Zahnkranz 45 kann einem ersten Gehäuse entsprechen. Das Vorsatzgehäuse 58 kann einem Rohrteil entsprechen. Die Frontplatte 70 kann einem Bodenteil entsprechen. Das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 können ein zweites Gehäuse formen.
Eine Rotation der Kurbelwelle 16 wird durch die Kette 24 an das Zahnrad 22 des Zahnkranzes 45 übertragen. Der Zahnkranz 45, das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 sind integral miteinander verbunden und rotieren einheitlich mit der Kurbelwelle 16. Der Zahnkranz 45, das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 definieren einen Rotoraufnahmeraum, der den Schaufelrotor 74 aufnimmt.
Der Schaufelrotor 74 ist mittels eines Verriegelungsstiftes 105 integral mit der Nockenwelle 28 verbunden und rotiert einheitlich mit der Nockenwelle 28. Der Rotoraufnahmeraum hat Vorstellkammern 90, 92, 94, 96 (nachstehend als 90-96 bezeichnet) und Rückstellkammern 98, 100, 102, 104 (nachstehend als 98-104 bezeichnet), und der Schaufelrotor 74 empfängt Druck von den Vorstellkammern 90-96 oder den Rückstellkammern 98-104 zugeführtem Betriebsöl, so dass er sich relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 auf die Vorstellseite oder die Rückstellseite dreht.
Das Passagenumschaltventil 130 schaltet Zuführpassagen 106, 107 im Inneren des Schaufelrotors 74 um, so dass sie mit den Vorstellkammern 90-96 oder mit den Rückstellkammern 98-104 in Verbindung stehen. Der Schaufelrotor 74 hat einen konvexen Abschnitt 110, und Öffnungen 128, 129 sind in einer äußersten Endfläche 112 des konvexen Abschnitts 110 definiert. Die Zuführpassage 106 steht durch die Öffnung 128 mit einer im Inneren der Nockenwelle 28 definierten Zuführpassage 30 in Verbindung. Die Zuführpassage 107 steht durch die Öffnung 129 mit einer im Inneren der Nockenwelle 28 definierten Zuführpassage 31 in Verbindung. Die Öffnung 128, 129 kann einer zweiten Zuführpassage entsprechen. Das Passagenumschaltventil 130 wird von der Motortrommel 172 betätigt.
Die Ölpumpe 166 pumpt Betriebsöl aus der Ölwanne 170 und liefert das Betriebsöl über die Zuführpassage 30, die Öffnung 128 und die Zuführpassage 106 an das Passagenumschaltventil 130. Das Betriebsöl wird dem Passagenumschaltventil 130 ebenfalls über die Zuführpassage 31, die Öffnung 129 und die Zuführpassage 107 zugeführt. Das heißt, der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 hat zwei Systeme zum Zuführen des Betriebsöls zu dem Passagenumschaltventil 130. Die Zuführpassage 30, 31 kann einer ersten Zuführpassage entsprechen.
Die Motortrommel 172 kann eine Trommel vom elektromagnetischen Typ sein, und die Motortrommel 172 ist, wie in 1 gezeigt, an einer Motorabdeckung 32 angebracht. Die Motortrommel 172 ist so angeordnet, dass sie die gleiche Mittellinie wie ein Steuerkolben 156 des Passagenumschaltventils 130 hat. Die Motortrommel 172 hat eine Stange 174 und ein Solenoid (nicht gezeigt). Die Stange 174 bewegt sich in einer Axialrichtung hin und her. Das Solenoid ist in einer Radialrichtung auf der Außenseite der Stange 174 angeordnet. Die Stange 174 bewegt sich in der Axialrichtung gemäß einem Magnetfeld, das von dem Solenoid erzeugt wird, wenn das Solenoid mit Strom versorgt wird. Die Stange 174 druckbeaufschlagt den Steuerkolben 156 des Passagenumschaltventils 130 in der Axialrichtung.
Das elektronische Steuergerät 176 steuert die Motortrommel 172 derart an, dass die Drehphase des Schaufelrotors 74 relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 mit einer Solldrehphase übereinstimmt. Genauer steuert das elektronische Steuergerät 176, wenn die Drehphase sich auf der Rückstellseite von der Solldrehphase aus befindet, die Axialposition des Steuerkolbens 156 des Passagenumschaltventils 130 derart, dass Betriebsöl den Vorstellkammern 90-96 zugeführt wird. Ferner steuert das elektronische Steuergerät 176, wenn sich die Drehphase auf der Vorstellseite von der Solldrehphase aus befindet, die Axialposition des Steuerkolbens 156 des Passagenumschaltventils 130 derart, dass Betriebsöl den Rückstellkammern 98-104 zugeführt wird. Außerdem steuert das elektronische Steuergerät 176, wenn die Drehphase mit der Solldrehphase übereinstimmt, die Axialposition des Steuerkolbens 156 des Passagenumschaltventils 130 derart, dass die Vorstellkammern 90-96 und die Rückstellkammern 98-104 des Ventilzeitsteuerungscontrollers 41 von der Zuführpassage 106, 107 und einer Ableitpassage getrennt sind.
Der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 wird speziell beschrieben werden.
Der Zahnkranz 45 hat integral einen Innenzylinderabschnitt 46, einen Flanschabschnitt 48 und einen Außenzylinderabschnitt 50. Der Innenzylinderabschnitt 46 ist auf eine Außenumfangswand eines ersten Endteils der Nockenwelle 28 aufgepasst. Der Flanschabschnitt 48 steht von dem Innenzylinderabschnitt 46 in Radialrichtung nach außen vor. Der Außenzylinderabschnitt 50 erstreckt sich von dem Außenumfang des Flanschabschnitts 48 in Richtung zu einem zweiten Endteil der Nockenwelle 28 hin. Der Innenzylinderabschnitt 46 hat ein Durchgangsloch 52, durch welches hindurch sich die Nockenwelle 28 erstreckt. Der Außenzylinderabschnitt 50 hat das Zahnrad 22.
Das Vorsatzgehäuse 58 hat einen Rohrteil 60 und mehrere Vorsatzteile 62, 64, 66, 68. Ein erstes Ende des Rohrteils 60 ist durch den Zahnkranz 45 verschlossen, und die mehreren Vorsatzteile 62, 64, 66, 68 stehen von dem Rohrteil 60 in Radialrichtung nach innen vor. Die Vorsatzteile 62, 64, 66, 68 sind so vorgesehen, dass sie in der Umfangsrichtung des Rohrteils 60 mit Abstand voneinander angeordnet sind.
Die Frontplatte 70 ist ein Ringdeckelement, welches ein zweites Ende des Rohrteils 60 verschließt. Der Zahnkranz 45, das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 sind unter Verwendung mehrerer Schrauben 72 integral miteinander verbunden.
Der Schaufelrotor 74 hat einen Nabenteil 76 und mehrere Schaufelteile 78, 80, 82, 84. Der Nabenteil 76 befindet sich in der Radialrichtung von den Vorsatzteilen 62, 64, 66, 68 aus auf der Innenseite, und die mehreren Schaufelteile 78, 80, 82, 84 stehen in Radialrichtung nach außen von dem Nabenteil 76 vor. Der Schaufelrotor 74 wird relativ zu dem Zahnkranz 45, dem Vorsatzgehäuse 58 und der Frontplatte 70 rotiert.
Der Nabenteil 76 hat ein erstes Passloch 86, in das ein Hülsenteil 134 eines Hülsenbolzens 132 eingepasst ist. Eine zentrale Zwischenscheibe 88 ist an einer der Frontplatte 70 gegenüberliegenden Position an den Nabenteil 76 gepasst. Der Schaufelrotor 74 und die Nockenwelle 28 sind mittels des Hülsenbolzens 132, welcher sich durch die zentrale Zwischenscheibe 88 und den Schaufelrotor 74 hindurch erstreckt, so dass er an der Nockenwelle 28 befestigt ist, integral miteinander verbunden.
Vier Schaufelaufnahmekammern sind zwischen dem Nabenteil 76 des Schaufelrotors 74 und dem Rohrteil 60 des Vorsatzgehäuses 58 definiert und sind durch die Vorsatzteile 62, 64, 66, 68 unterteilt. Jede der Schaufelaufnahmekammern nimmt den Schaufelteil 78, 80, 82, 84 derart auf, dass der Schaufelteil 78, 80, 82, 84 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs relativ drehbar ist. In 3 repräsentiert eine Uhrzeigersinn-Rotationsrichtung eine Vorstellrichtung und repräsentiert eine Gegenuhrzeigersinn-Rotationsrichtung eine Rückstellrichtung. Die Schaufelaufnahmekammer ist durch den Schaufelteil 78, 80, 82, 84 in die Vorstellkammer 90, 92, 94, 96 und die Rückstellkammer 98, 100, 102, 104 unterteilt.
Der Schaufelteil 78 des Schaufelrotors 74 hat ein Aufnahmeloch 108, das in der Axialrichtung als ein Durchgangsloch durchgesetzt ist. Das Aufnahmeloch 108 hat einen ersten Teil benachbart zu der Frontplatte 70 und einen zweiten Teil benachbart zu dem Zahnkranz 45, und ein Innendurchmesser des ersten Teils ist durch einen Stufenteil größer als jener des zweiten Teils. Ein Verriegelungsstift 116 ist in dem Aufnahmeloch 108 derart aufgenommen, dass der Verriegelungsstift 116 sich in der Axialrichtung hin und her bewegt. Der Verriegelungsstift 116 ist relativ zu einer Innenwand des zweiten Teils des Aufnahmelochs 108 gleitend bewegbar und hat einen Flansch 118, der innerhalb des ersten Teils des Aufnahmelochs 108 in der Radialrichtung nach außen vorsteht. Der Verriegelungsstift 116 ist mittels einer ersten Feder 120, die benachbart zur Frontplatte 70 angeordnet ist, in Richtung zum Zahnkranz 45 hin vorgespannt.
Wenn der Schaufelrotor 74 in einer für einen Motorstart optimalen Optimalposition angeordnet ist, ist der Verriegelungsstift 116 in einen konkaven Passabschnitt 54 einpassbar, der in dem Zahnkranz 45 benachbart zum Schaufelrotor 74 definiert ist. Der Verriegelungsstift 116 steuert die Relativdrehung des Schaufelrotors 74 bezüglich des Vorsatzgehäuses 58 mittels Einpassens in den konkaven Passabschnitt 54 in der Optimalposition. In der ersten Ausführungsform ist die Optimalposition als die Maximalrückstellposition des Schaufelrotors 74 vorgegeben und ist der konkave Passabschnitt 54 so ausgebildet, dass er zu dem Verriegelungsstift 116 korrespondiert in einem Fall, in dem der Schaufelrotor 74 sich in der Maximalrückstellposition befindet.
Eine erste Entriegelungskammer 122 ist so definiert, dass sie sich von dem Flansch 118 des Verriegelungsstiftes 116 in Richtung zum Zahnkranz 45 hin erstreckt. Die erste Entriegelungskammer 122 steht mit der Vorstellkammer 90 über eine Passage (nicht gezeigt) in Verbindung. Ferner ist eine zweite Entriegelungskammer 126 zwischen dem Verriegelungsstift 116 und dem Zahnkranz 45 definiert. Die zweite Verriegelungskammer 126 steht über eine Passage (nicht gezeigt) mit der Rückstellkammer 98 in Verbindung.
Der Druck des der ersten Entriegelungskammer 122 durch die Vorstellkammer 90 zugeführten Betriebsöls und der Druck des der zweiten Entriegelungskammer 126 durch die Rückstellkammer 98 zugeführten Betriebsöls wirken derart, dass der Verriegelungsstift 116 aus dem konkaven Passabschnitt 54 herausgeht. Ob der Schaufelrotor 74 von dem Verriegelungsstift 116 in der Optimalposition gehalten wird, ist durch ein Gleichgewicht zwischen der Vorspannkraft der ersten Feder 120 und der Betriebsöldruckdifferenz zwischen der ersten Entriegelungskammer 122 und der zweiten Entriegelungskammer 126 bestimmt.
Das Passagenumschaltventil 130 hat den Hülsenbolzen 132 und den Steuerkolben 156. Der Hülsenbolzen 132 hat integral den Hülsenteil 134, einen Gewindeteil 136 und einen Kopfteil 138 als eine Hülse. Der Hülsenteil 134 hat eine zylindrische Form und ist, indem er sich durch die zentrale Zwischenscheibe 88 hindurch erstreckt, durch das erste Passloch 86 des Nabenteils 76 des Schaufelrotors 74 hindurch gepasst. Der Hülsenteil 134 hat eine Zuführöffnung 140, eine Vorstellöffnung 144 und eine Rückstellöffnung 148. Die Zuführöffnung 140 steht mit den Zuführpassagen 106, 107 in Verbindung. Die Vorstellöffnung 144 steht mit den Vorstellkammern 90-96 über eine Vorstellpassage 142, die innerhalb des Schaufelrotors 74 definiert ist, in Verbindung. Die Rückstellöffnung 148 steht mit den Rückstellkammern 98-104 über eine Rückstellpassage 146, die innerhalb des Schaufelrotors 74 definiert ist, in Verbindung.
Die Zuführöffnung 140 ist zum Beispiel an vier in der Umfangsrichtung angeordneten Positionen definiert und steht über eine erste Ringnut 150, die in der Innenwand des ersten Passlochs 86 definiert ist, mit der Zuführpassage 106, 107 in Verbindung. Zudem ist die Vorstellöffnung 144 zum Beispiel an vier in der Umfangsrichtung angeordneten Positionen definiert und steht über eine zweite Ringnut 152, die in der Innenwand des ersten Passlochs 86 definiert ist, mit der Vorstellpassage 142 in Verbindung. Außerdem ist die Rückstellöffnung 148 zum Beispiel an vier in der Umfangsrichtung angeordneten Postionen definiert und steht über eine ringförmige Ölpassage 154, die in Radialrichtung an der Innenseite der zentralen Zwischenscheibe 88 definiert ist, mit der Rückstellpassage 146 in Verbindung.
Der Gewindeteil 136 erstreckt sich von dem Hülsenteil 134 in Richtung zu der Nockenwelle 28 hin und ist mit einem in einer Endfläche 34 der Nockenwelle 28 definierten Gewindeloch 36 gekuppelt.
Der Kopfteil 138 hat eine zylindrische Form mit der gleichen Mittellinie wie der Hülsenteil 134. Der Hülsenteil 134 ist zwischen dem Gewindeteil 136 und dem Kopfteil 138 angeordnet. Der Kopfteil 138 hat einen Außendurchmesser, der größer als jener des Hülsenteils 134 ist.
Der Steuerkolben 156 ist in Radialrichtung auf der Innenseite des Hülsenteils 134 und des Kopfteils 138 angeordnet. Der Steuerkolben 156 hat eine zylindrische Form mit der gleichen Mittellinie wie der Hülsenteil 134. Der Steuerkolben 156 ist in Axialrichtung relativ zur Innenwand des Hülsenteils 134 gleitend bewegbar. Der Steuerkolben 156 ist mittels einer zweiten Feder 157, welche benachbart zum Zahnkranz 45 angeordnet ist, in Richtung zu der Frontplatte 70 hin vorgespannt. Die Axialposition des Steuerkolbens 156 wird bestimmt durch ein Gleichgewicht zwischen der Vorspannkraft der zweiten Feder 157 und der Schubkraft der Stange 174 der Motortrommel 172.
6 zeigt den Steuerkolben 156 in einer Vorstellposition angeordnet. Der Steuerkolben 156 ist dazu gebracht, den Gewindeteil 136 zu kontaktieren. Der in der Vorstellposition angeordnete Steuerkolben 156 verbindet die Zuführöffnung 140 mit der Vorstellöffnung 144 und trennt die Zuführöffnung 140 von der Rückstellöffnung 148. Zu diesem Zeitpunkt wird das Betriebsöl der Rückstellkammern 98-104 über die Rückstellpassage 146, die ringförmige Ölpassage 154, die Rückstellöffnung 148 und eine zwischen dem Hülsenbolzen 132 und dem Steuerkolben 156 definierte Passage 160 hinaus abgeleitet. Die Passage 160 kann äquivalent zu der oben erwähnten Ableitpassage sein.
7 zeigt den Steuerkolben 156 in einer Absperrposition angeordnet. Die radial äußere Fläche des Steuerkolbens 156, der sich in der Absperrposition befindet, verschließt die Vorstellöffnung 144 und die Rückstellöffnung 148, wodurch die Zuführöffnung 140 des Hülsenteils 134 von der Vorstellöffnung 144 und der Rückstellöffnung 148 isoliert wird.
8 zeigt den Steuerkolben 156 in einer Rückstellposition angeordnet. Der Steuerkolben 156 ist dazu gebracht, eine Anschlagplatte 196 zu kontaktieren, die an die Innenwand des Kopfteils 138 gepasst ist. Der in der Rückstellposition angeordnete Steuerkolben 156 verbindet die Zuführöffnung 140 mit der Rückstellöffnung 148 und trennt die Zuführöffnung 140 von der Vorstellöffnung 144. Zu diesem Zeitpunkt wird das Betriebsöl der Vorstellkammern 90-96 über die Vorstellpassage 142, die Vorstellöffnung 144, ein Loch 162 des Steuerkolbens 156 und eine radial innenliegende Passage 164 des Steuerkolbens 156 hinaus abgeleitet. Das Loch 162 und die radial innenliegende Passage 164 können äquivalent zu der oben erwähnten Ableitpassage sein.
Der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 weist ein Zungenventil 178 auf, welches unter Bezugnahme auf 4, 5A und 5B beschrieben wird.
Das Zungenventil 178 ist zwischen der Endfläche 112 des konvexen Abschnitts 110 des Schaufelrotors 74 und der Endfläche 34 der Nockenwelle 28 angeordnet. Das Zungenventil 178 hat einen Festteil 182, einen ersten Zungenteil 184 und einen zweiten Zungenteil 185. Der Festteil 182 hat ein erstes Loch 180, ein zweites Loch 181 und ein Durchgangsloch 183. Die Zuführpassage 31 und die Öffnung 129 stehen durch das erste Loch 180 miteinander in Verbindung. Die Zuführpassage 30 und die Öffnung 128 stehen durch das zweite Loch 181 miteinander in Verbindung. Der Hülsenteil 134 erstreckt sich durch das Durchgangsloch 183 hindurch. Der erste Zungenteil 184 erstreckt sich vom Rand des ersten Lochs 180 aus innerhalb des ersten Lochs 180, so dass er das erste Loch 180 abdeckt. Der zweite Zungenteil 185 erstreckt sich vom Rand des zweiten Lochs 181 aus innerhalb des zweiten Lochs 181, so dass er das zweite Loch 181 abdeckt.
Das Zungenventil 178 ist ein Rückschlagventil, welches ermöglicht, dass das Betriebsöl von der Zuführpassage 30, 31 aus zu der Öffnung 128, 129 strömt, und verhindert, dass das Betriebsöl von der Öffnung 128, 129 aus zu der Zuführpassage 30, 31 hin strömt.
Der erste Zungenteil 184 hat integral einen ersten Deckelteil 186 und einen ersten Flexibelteil 188. Der erste Deckelteil 186 verschließt die in der Endfläche 34 definierte Zuführpassage 31. Der erste Flexibelteil 188 verbindet den ersten Deckelteil 186 mit dem Festteil 182. Wenn der Druck des Betriebsöls in der Zuführpassage 31 auf den ersten Deckelteil 186 einwirkt, biegt sich der erste Flexibelteil 188 derart, dass der erste Deckelteil 186 von dem offenen Ende der Zuführpassage 31 distanziert wird.
Der zweite Zungenteil 185 hat integral einen zweiten Deckelteil 187 und einen zweiten Flexibelteil 189. Der zweite Deckelteil 187 verschließt die in der Endfläche 34 definierte Zuführpassage 30. Der zweite Flexibelteil 189 verbindet den zweiten Deckelteil 187 mit dem Festteil 182. Wenn der Druck des Betriebsöls in der Zuführpassage 30 auf den zweiten Deckelteil 187 einwirkt, biegt sich der zweite Flexibelteil 189 derart, dass der zweite Deckelteil 187 von dem offenen Ende der Zuführpassage 30 distanziert wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist eine Abmessung D2 von der Mitte des zweiten Deckelteils 187 aus zu einem Verbindungspunkt hin, an dem der zweite Flexibelteil 189 und der Festteil 182 miteinander verbunden sind, größer als eine Abmessung D1 von der Mitte des ersten Deckelteils 186 aus zu einem Verbindungspunkt hin, an dem der erste Flexibelteil 188 und der Festteil 182 miteinander verbunden sind. Das heißt, ein zum Öffnen des zweiten Zungenteils 185 notwendiger Druck ist kleiner als jener zum Öffnen des ersten Zungenteils 184. Der zum Öffnen des Zungenteils notwendige Druck kann einem unteren Grenzdruck entsprechen, um zu ermöglichen, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage zu der zweiten Zuführpassage strömt.
Als Nächstes werden eine zum Herstellen des Ventilzeitsteuerungscontrollers 41 Komponenten zusammenmontierende Prozedur und eine den Ventilzeitsteuerungscontroller 41 an dem Motor 10 befestigende Prozedur erläutert. Die den Ventilzeitsteuerungscontroller 41 herstellende Prozedur wird unter Bezugnahme auf 1 und 4 erläutert, welche der Einfachheit halber ein fertiggestelltes Produkt zeigen.
Zuerst werden der Verriegelungsstift 116, die erste Feder 120 und eine Federaufnahmekomponente 194 an dem Schaufelrotor 74 angebracht. Die Federaufnahmekomponente 194 wird in den Schaufelrotor 74 unter Pressung eingepasst.
Das Zungenventil 178 wird in dem konkaven Abschnitt 56 des Zahnkranzes 45 angeordnet. Der Schaufelrotor 74, das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 werden derart zu dem Zahnkranz 45 angeordnet, dass der konvexe Abschnitt 110 des Schaufelrotors 74 mit dem konkaven Abschnitt 56 des Zahnkranzes 45 zusammengepasst wird, und werden unter Verwendung der Schraube 72 befestigt.
Dann wird, wie in 4 gezeigt, die zentrale Zwischenscheibe 88 in den Zentralbereich des Schaufelrotors 74 eingepasst und wird zum Beispiel ein Steuerstift (nicht gezeigt) unter Pressung eingepasst.
Die zweite Feder 157, der Steuerkolben 156 und die Anschlagplatte 196 werden in dem Hülsenbolzen 132 angeordnet, und ein Sprengring 198 wird mit der Innenwand des Kopfteils 138 zusammengepasst, so dass er den Steuerkolben 156 am Herausrutschen hindert. Somit ist die Montage des Ventilzeitsteuerungscontrollers 41 vollendet.
Danach wird der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 an dem Motor 10 angebracht. Zuerst wird der Endabschnitt der Nockenwelle 28 in das Durchgangsloch 52 des Zahnkranzes 45 eingesetzt.
Dann wird der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 mit dem Hülsenbolzen 132 an der Nockenwelle 28 befestigt, wodurch der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 vollständig am Motor 10 angebracht ist.
Als Nächstes wird der Betrieb des Ventilzeitsteuerungscontrollers 41 im Detail erläutert werden.
Wenn die Drehphase des Schaufelrotors 74 von einer Solldrehphase aus relativ zum Vorsatzgehäuse 58 auf der Rückstellseite ist, wird der Steuerkolben 156 des Passagenumschaltventils 130 in die in 6 gezeigte Vorstellposition bewegt. Wie in 1 gezeigt, wird das Betriebsöl von der Ölpumpe 166 über die Zuführpassage 30, 31, die Öffnung 128, 129, die Zuführpassage 106, 107 und die erste Ringnut 150 der Zuführöffnung 140 zugeführt. Das gelieferte Öl strömt über die Vorstellöffnung 144 und die Vorstellpassage 142 in die Vorstellkammern 90, 92, 94, 96 ein. Andererseits wird das Betriebsöl der Rückstellkammern 98, 100, 102, 104 über die Rückstellpassage 146, die Rückstellöffnung 148 und die Passage 160 heraus abgeleitet. Somit wird der Schaufelrotor 74 relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 vorgestellt.
Ferner wird, wenn die Drehphase des Schaufelrotors 74 von einer Solldrehphase aus relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 auf der Vorstellseite ist, der Steuerkolben 156 des Passagenumschaltventils 130 in die in 8 gezeigte Rückstellposition bewegt. Wie in 1 gezeigt, wird das Betriebsöl von der Ölpumpe 166 über die Zuführpassage 30, 31, die Öffnung 128, 129, die Zuführpassage 106, 107 und die erste Ringnut 150 der Zuführöffnung 140 zugeführt. Das gelieferte Öl strömt über die Rückstellöffnung 148 und die Rückstellpassage 146 in die Rückstellkammern 98, 100, 102, 104 ein. Andererseits wird das Betriebsöl der Vorstellkammern 90, 92, 94, 96 über die Vorstellpassage 142, die Vorstellöffnung 144, das Loch 162 und die Passage 164 heraus abgeleitet. Dadurch wird der Schaufelrotor 74 relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 rückgestellt.
Zudem wird, wenn die Drehphase des Schaufelrotors 74 relativ zu dem Vorsatzgehäuse 58 mit einer Solldrehphase übereinstimmt, der Steuerkolben 156 des Passagenumschaltventils 130 in die in 7 gezeigte Absperrposition bewegt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Vorstellkammern 90, 92, 94, 96 von der Zuführöffnung 140 und der Passage 164 getrennt und sind die Rückstellkammern 98, 100,102, 104 von der Zuführöffnung 140 und der Passage 160 getrennt. Dadurch bleibt das Betriebsöl in den Vorstellkammern 90, 92, 94, 96 und den Rückstellkammern 98, 100, 102, 104. Im Ergebnis ändert sich die Relativposition des Schaufelrotors 74 bezüglich des Vorsatzgehäuses 58 nicht.
Wenn das Betriebsöl an das Passagenumschaltventil 130 geliefert wird, schwankt die Strömungsrate des von der Zuführpassage 30, 31 durch die Öffnung 128, 129 zu der Zuführpassage 106, 107 gelieferten Betriebsöls, da die Menge des von der Ölpumpe 166 ausgegebenen Betriebsöls periodisch schwankt. Das Zungenventil 178 hindert das Betriebsöl daran, von der Öffnung 128, 129 aus rückwärts zu der Zuführpassage 30, 31 zu strömen. Dadurch wird, während das Betriebsöl jeder Kammer zugeführt wird, ein Druckabfall des Betriebsöls der Zuführpassage 106, 107, welche mit der Öffnung 128, 129 in Verbindung steht, beschränkt. Daher kann der Druck des Betriebsöls in jeder Kammer schnell angehoben werden.
Wenn Betriebsöl mit einer kleinen Strömungsrate der Zuführpassage 30, 31 zugeführt wird, wird der zweite Zungenteil 185 früher geöffnet als der erste Zungenteil 184, da die Abmessung D2 des zweiten Flexibelteils 189 des zweiten Zungenteils 185 länger als die Abmessung D1 des ersten Flexibelteils 188 des ersten Zungenteils 184 ist. Dadurch wird Betriebsöl dem Passagenumschaltventil 130 zugeführt und wird der Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für das Einlassventil 12 gesteuert.
Ferner werden, wenn Betriebsöl mit einer großen Strömungsrate der Zuführpassage 30, 31 zugeführt wird, sowohl der erste Zungenteil 184 als auch der zweite Zungenteil 185 geöffnet. Dadurch wird Betriebsöl dem Passagenumschaltventil 130 zugeführt und wird der Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf für das Einlassventil 12 gesteuert.
Gemäß der ersten Ausführungsform hat der Ventilzeitsteuerungscontroller 41 zwei Zuführpassagen (Systeme), welche dem Passagenumschaltventil 130 Betriebsöl zuführen. Das Zungenventil 178 hat den ersten Zungenteil 184 und den zweiten Zungenteil 185, so dass sie zu den beiden Zuführpassagen korrespondieren. Da die Abmessung D2 länger als die Abmessung D1 ist, ist die Federkonstante des zweiten Zungenteils 185 kleiner als die Federkonstante des ersten Zungenteils 184.
Wenn Betriebsöl mit einer kleinen Strömungsrate zugeführt wird, wird der zweite Zungenteil 185 früher als der erste Zungenteil 184 geöffnet, da die Federkonstante des zweiten Zungenteils 185 kleiner ist, und wird Betriebsöl dem Passagenumschaltventil 130 zugeführt. Andererseits werden, wenn Betriebsöl mit einer großen Strömungsrate zugeführt wird, sowohl der erste Zungenteil 184 als auch der zweite Zungenteil 185 geöffnet und wird Betriebsöl dem Passagenumschaltventil 130 zugeführt.
Somit kann in dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 gemäß der ersten Ausführungsform, wenn Betriebsöl mit einer großen Strömungsrate geliefert wird, das Passagenumschaltventil 130 so geführt werden, dass es eine hohe Umschaltgeschwindigkeit für die Passagen hat. Im Gegensatz dazu wird, wenn Betriebsöl mit einer kleiner Strömungsrate geliefert wird, der die kleine Federkonstante aufweisende zweite Zungenteil 185 geöffnet, wodurch dem Passagenumschaltventil 130 mit Zuverlässigkeit Betriebsöl zugeführt werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 9A und 9B beschrieben werden. Ein Zungenventil 278 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Zungenventil 178 gemäß der ersten Ausführungsform. Die im Wesentlichen gleichen Teile und Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet und die gleiche Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
9A zeigt eine Draufsicht des für den Ventilzeitsteuerungscontroller gemäß der zweiten Ausführungsform verwendeten Zungenventils 278. 9B zeigt eine Seitenansicht des Zungenventils 278, bevor es an dem Ventilzeitsteuerungscontroller montiert ist.
Das Zungenventil 278 gemäß der zweiten Ausführungsform hat ähnlich zu dem Zungenventil 178 gemäß der ersten Ausführungsform zwei Zungenteile. Das Zungenventil 278 hat einen Festteil 282, einen ersten Zungenteil 284 und einen zweiten Zungenteil 285. Der Festteil 282 hat ein erstes Loch 280 und ein zweites Loch 281. Der erste Zungenteil 284 erstreckt sich vom Rand des ersten Lochs 280 aus, so dass er das erste Loch 280 abdeckt. Der zweite Zungenteil 285 erstreckt sich vom Rand des zweiten Lochs 281 aus, so dass er das zweite Loch 281 abdeckt.
Der erste Zungenteil 284 hat integral einen ersten Deckelteil 286 und einen ersten Flexibelteil 288, welcher den ersten Deckelteil 286 mit dem Festteil 282 verbindet. Ferner hat der zweite Zungenteil 285 integral einen zweiten Deckelteil 287 und einen zweiten Flexibelteil 289, welcher den zweiten Deckelteil 287 mit dem Festteil 282 verbindet.
Eine Abmessung D22 von der Mitte des zweiten Deckelteils 287 aus zu einem Verbindungspunkt hin, an dem der zweite Flexibelteil 289 und der Festteil 282 miteinander verbunden sind, ist größer als eine Abmessung D21 von der Mitte des ersten Deckelteils 286 aus zu einem Verbindungspunkt hin, an dem der erste Flexibelteil 288 und der Festteil 282 miteinander verbunden sind.
Der erste Zungenteil 284 ist, bevor das Zungenventil 278 an dem Ventilzeitsteuerungscontroller angebracht ist, das heißt, wenn das Zungenventil 278 sich im freien Zustand befindet, nicht in der gleichen Ebene wie der Festteil 282 angeordnet. Genauer ist, wie in 9B gezeigt, der erste Zungenteil 284 so ausgebildet, dass er relativ zu einer ebenen Fläche 341 des Zungenventils 278 geneigt ist.
Ein Verfahren zum Montieren des Ventilzeitsteuerungscontrollers gemäß der zweiten Ausführungsform wird beschrieben werden. Ähnlich zur ersten Ausführungsform wird in einem ersten Prozess das Zungenventil 278 in dem konkaven Abschnitt 56 des Zahnkranzes 45 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird das Zungenventil 278 derart angebracht, dass die abgekehrte Fläche des Zungenventils 278, die von der ebenen Fläche 341 abgekehrt ist, in dem folgenden Prozess die äußerste Endfläche 112 des Schaufelrotors 74 kontaktieren wird.
Als Nächstes werden in einem zweiten Prozess der Schaufelrotor 74, das Vorsatzgehäuse 58 und die Frontplatte 70 derart an dem Zahnkranz 45 angebracht, dass der konvexe Abschnitt 110 des Schaufelrotors 74 in den konkaven Abschnitt 56 des Zahnkranzes 45 eingepasst wird, und werden mit der Schraube 72 befestigt.
Dann wird die zentrale Zwischenscheibe 88 in den Zentralabschnitt des Schaufelrotors 74 eingesetzt und werden die zweite Feder 157, der Steuerkolben 156 und die Anschlagplatte 196 in dem Hülsenbolzen 132 angeordnet. Der Sprengring 198 wird mit der Innenwand des Kopfteils 138 zusammengepasst, so dass er den Steuerkolben 156 am Herausrutschen hindert.
Als Nächstes wird in einem dritten Prozess der Endabschnitt der Nockenwelle in das Durchgangsloch 52 des Zahnkranzes 45 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Zungenventil 278 zwischen der äußersten Endfläche 112 des Schaufelrotors 74 und der Endfläche 34 der Nockenwelle 28 angeordnet. Ferner wird die ebene Fläche 341 des Zungenventils 278 mit der Endfläche 34 der Nockenwelle 28 in Kontakt gebracht und wird der erste Zungenteil 284 in die gleiche Ebene wie das Zungenventil 278 gedrückt.
Dann wird der Ventilzeitsteuerungscontroller gemäß der zweiten Ausführungsform mittels des Hülsenbolzens 132 an der Nockenwelle 28 befestigt, wodurch die Befestigung des Ventilzeitsteuerungscontrollers an dem Motor 10 vollendet wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der erste Zungenteil 284 so ausgebildet, dass er, bevor er zwischen die äußerste Endfläche 112 und die Endfläche 34 eingesetzt ist, in Richtung zu der Endfläche 34 der Nockenwelle 28 hin geneigt ist. Daher wird die Federkonstante des ersten Zungenteils 284 größer als jene des zweiten Zungenteils 285, so dass der zum Öffnen des ersten Zungenteils 284 notwendige Druck größer als jener zum Öffnen des zweiten Zungenteils 285 ist. Wenn Betriebsöl durch die Zuführpassagen 30, 31 hindurchströmt, öffnet der zweite Zungenteil 285 früher als der erste Zungenteil 284, da der zum Öffnen des zweiten Zungenteils 285 notwendige Druck relativ kleiner ist, und Betriebsöl wird dem Passagenumschaltventil 130 zugeführt. Daher können in der zweiten Ausführungsform die gleichen Vorteile wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Ventilzeitsteuerungscontroller 43 gemäß einer dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben werden. In der dritten Ausführungsform ist im Vergleich zur ersten Ausführungsform der Innendurchmesser R2 der Öffnung 128 unterschiedlich zu dem Innendurchmesser R1 der Öffnung 129 ausgebildet. Die im Wesentlichen gleichen Teile und Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet und die gleiche Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
In dem Ventilzeitsteuerungscontroller 43 gemäß der dritten Ausführungsform ist der Innendurchmesser R2 der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Öffnung 128 kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser R1 der zu dem ersten Zungenteil 184 korrespondierenden Öffnung 129. Das heißt, die Querschnittsfläche der Öffnung 128 ist kleiner als die Querschnittsfläche der Öffnung 129.
Der Zungenteil 184, 185 wird geöffnet oder geschlossen gemäß der Betriebsöldruckdifferenz zwischen der Zuführpassage 30, 31 und der Öffnung 128, 129. Wenn die gleiche Menge an Betriebsöl durch die Zuführpassagen 30 und 31 hindurchströmt, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsöls, welches durch die Öffnung 128 hindurchströmt, hoch im Vergleich zu der Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsöls, welches durch die Öffnung 129 hindurchströmt.
Dadurch wird eine Veränderung in der Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsöls vor und nach dem zweiten Zungenteil 185 größer als eine Veränderung in der Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsöls vor und nach dem ersten Zungenteil 184, weshalb eine Druckdifferenz vor und nach dem Zungenteil bei dem zweiten Zungenteil 185 groß wird im Vergleich zu dem ersten Zungenteil 184. Somit wird der zweite Zungenteil 185 früher als der erste Zungenteil 184 geöffnet und können die gleichen Vorteile erzielt werden wie bei dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 gemäß der ersten Ausführungsform.
(Vierte Ausführungsform)
Ein Ventilzeitsteuerungscontroller 44 gemäß einer vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. In der vierten Ausführungsform ist im Vergleich zur ersten Ausführungsform der Innendurchmesser R4 der Zuführpassage 30 unterschiedlich zu dem Innendurchmesser R3 der Zuführpassage 31 ausgebildet. Die im Wesentlichen gleichen Teile und Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet und die gleiche Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
In dem Ventilzeitsteuerungscontroller 44 gemäß der vierten Ausführungsform ist der Innendurchmesser R4 der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Zuführpassage 30 größer ausgebildet als der Innendurchmesser R3 der Zuführpassage 31. Das heißt, die Querschnittsfläche der Zuführpassage 30 ist größer als die Querschnittsfläche der Zuführpassage 31.
Der Zungenteil 184, 185 wird geöffnet oder geschlossen gemäß der Betriebsöldruckdifferenz zwischen der Zuführpassage 30, 31 und der Öffnung 128, 129. Wenn die gleiche Menge an Betriebsöl durch die Zuführpassagen 30 und 31 hindurchströmt, ist das Ausmaß an durch die Zuführpassage 30 hindurchströmendem Betriebsöl größer als das Ausmaß an durch die Zuführpassage 31 hindurchströmendem Betriebsöl.
Da dem zweiten Zungenteil 185 ein höherer Druck beaufschlagt wird und da der zum Öffnen des zweiten Zungenteils 185 notwendige Druck im Vergleich zu dem ersten Zungenteil 184 kleiner ist, wird der zweite Zungenteil 185 schnell geöffnet und strömt Betriebsöl durch die Öffnung 128 und die Zuführpassage 106 hindurch in den Hülsenteil 134 ein. Daher können die gleichen Vorteile wie bei dem Ventilzeitsteuerungscontroller 41 gemäß der ersten Ausführungsform erzielt werden.
(Andere Ausführungsformen)
In den obigen Ausführungsformen hat die Nockenwelle 28 zwei Zuführpassagen 30, 31 und hat der Schaufelrotor 74 zwei Öffnungen 128, 129 und zwei Zuführpassagen 106, 107. Jedoch ist die Anzahl der Zuführpassagen oder der Öffnungen nicht auf zwei beschränkt und kann mehr als zwei sein. In diesem Fall wird die Anzahl der in dem Zungenventil ausgebildeten Zungenteile so festgelegt, dass sie der Anzahl der Zuführpassagen oder der Öffnungen entspricht.
In der dritten Ausführungsform ist der Innendurchmesser R2 der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Öffnung 128 kleiner als der Innendurchmesser R1 der zu dem ersten Zungenteil 184 korrespondierenden Öffnung 129. Jedoch ist das Größenverhältnis der Öffnungen 128, 129 nicht beschränkt, während die Querschnittsfläche der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Öffnung 128 kleiner ist als die Querschnittsfläche der zu dem ersten Zungenteil 184 korrespondierenden Öffnung 129.
In der vierten Ausführungsform ist der Innendurchmesser R4 der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Zuführpassage 30 größer als der Innendurchmesser R3 der zu dem ersten Zungenteil 184 korrespondierenden Zuführpassage 31. Jedoch ist das Größenverhältnis der Zuführpassagen 30, 31 nicht beschränkt, während die Querschnittsfläche der zu dem zweiten Zungenteil 185 korrespondierenden Zuführpassage 30 größer ist als die Querschnittsfläche der zu dem ersten Zungenteil 184 korrespondierenden Zuführpassage 31.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des wie durch die beigefügten Ansprüche definierten Umfangs der vorliegenden Erfindung zu sein zu verstehen.

Claims

Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44), die einen Öffnungs-und-Schließ-Zeitablauf eines Einlassventils (12) oder eines Auslassventils (14) in einem Verbrennungsmotor (10) durch Steuern einer Drehphase zwischen einer antreibenden Welle (16) und einer angetriebenen Welle (26, 28) des Verbrennungsmotors (10) steuert und aufweist: ein erstes Gehäuse (45), das einheitlich mit der antreibenden Welle (16) rotiert und das ein Durchgangsloch (52) hat, durch welches hindurch sich die angetriebene Welle (26, 28) erstreckt; ein zweites Gehäuse (58, 70), das einheitlich mit der antreibenden Welle (16) und dem ersten Gehäuse (45) rotiert und das einen Rohrteil (58) und einen Bodenteil (70) aufweist, wobei das erste Gehäuse (45) ein erstes Ende des Rohrteils (58) verschließt und der Bodenteil (70) ein zweites Ende des Rohrteils (58) verschließt; einen Schaufelrotor (74), der einheitlich mit der angetriebenen Welle (26, 28) rotiert und der einen Nabenteil (76) und einen Schaufelteil (78, 80, 82, 84) aufweist, wobei der Nabenteil (76) innerhalb des zweiten Gehäuses (58, 70) angeordnet ist, der Schaufelteil (78, 80, 82, 84) das Innere des zweiten Gehäuses (58, 70) in eine Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) und eine Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) unterteilt und der Schaufelrotor (74) auf Basis eines Betriebsöldrucks in der Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) und der Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) auf eine Vorstellseite oder eine Rückstellseite relativ zu dem zweiten Gehäuse (58, 70) rotiert; eine Mehrzahl von ersten Zuführpassagen (30, 31), die in der angetriebenen Welle (26, 28) definiert sind und die sich in einer Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) benachbart zu dem Schaufelrotor (74) eröffnen; eine Mehrzahl von zweiten Zuführpassagen (128, 129), die in dem Schaufelrotor (74) definiert sind und die sich in einer Endfläche (112) des Schaufelrotors (74) benachbart zu dem ersten Gehäuse (45) eröffnen, wobei die zweiten Zuführpassagen (128, 129) jeweils mit den ersten Zuführpassagen (30, 31) in Verbindung stehen; eine Hülse (134), die eine zylindrische Form hat und die in einer Radialrichtung auf einer Innenseite des Nabenteils (76) angeordnet ist, wobei die Hülse (134) eine Zuführöffnung (140), die mit den zweiten Zuführpassagen (128, 129) in Verbindung steht, eine Vorstellöffnung (144), die mit der Vorstellkammer (90, 92, 94, 96) in Verbindung steht, und eine Rückstellöffnung (148) hat, die mit der Rückstellkammer (98, 100, 102, 104) in Verbindung steht; einen Steuerkolben (156), der sich in der Hülse (134) in einer Axialrichtung gleitend zwischen einer Vorstellposition, in welcher die Zuführöffnung (140) mit der Vorstellöffnung (144) verbunden ist, einer Rückstellposition, in welcher die Zuführöffnung (140) mit der Rückstellöffnung (148) verbunden ist, und einer Absperrposition, in welcher die Zuführöffnung (140) von der Vorstellöffnung (144) und der Rückstellöffnung (148) isoliert ist, bewegt; und ein Zungenventil (178, 278), das zwischen der Endfläche (112) des Schaufelrotors (74) und der Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) angeordnet ist, wobei das Zungenventil (178, 278) einen Festteil (182, 282) und eine Mehrzahl von Zungenteilen (184, 185, 284, 285) hat, wobei der Festteil (182, 282) eine Mehrzahl von Löchern (180, 181, 280, 281) hat, die jeweils die ersten Zuführpassagen (30, 31) mit den korrespondierenden zweiten Zuführpassagen (128, 129) verbinden, wobei jeder der Zungenteile (184, 185, 284, 285) so ausgebildet ist, dass er sich von einem Rand des korrespondierenden Lochs (180, 181, 280, 281) erstreckt, so dass er das korrespondierende Loch (180, 181, 280, 281) abdeckt, um ein offenes Ende der korrespondierenden ersten Zuführpassage (30, 31) zu öffnen oder zu schließen, und wobei das Zungenventil (178, 278) ermöglicht, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage (30, 31) zu der zweiten Zuführpassage (128, 129) strömt, und verhindert, dass das Betriebsöl von der zweiten Zuführpassage (128, 129) zu der ersten Zuführpassage (30, 31) strömt, wobei die Mehrzahl von Zungenteilen (184, 185, 284, 285) zumindest einen ersten Zungenteil (184, 284) und einen zweiten Zungenteil (185, 285) aufweist; jeder von dem ersten Zungenteil (184, 284) und dem zweiten Zungenteil (185, 285) einen jeweiligen unteren Grenzdruck hat, um zu ermöglichen, dass das Betriebsöl von der ersten Zuführpassage (30, 31) zu der zweiten Zuführpassage (128, 129) strömt; und der untere Grenzdruck des ersten Zungenteils (184, 284) sich von dem unteren Grenzdruck des zweiten Zungenteils (185, 285) unterscheidet.
Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44) gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Zungenteil (185, 285) eine Längenabmessung (D2, D22) hat, die größer als eine Längenabmessung (D1, D21) des ersten Zungenteils (184, 284) ist.
Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl von zweiten Zuführpassagen (128, 129) zumindest eine dritte Passage (128) aufweist, die mit dem zweiten Zungenteil (185) in Verbindung steht, und eine vierte Passage (129) aufweist, die mit dem ersten Zungenteil (184) in Verbindung steht; und die dritte Passage (128) eine Querschnittsfläche hat, welche kleiner als jene der vierten Passage (129) ist.
Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl von ersten Zuführpassagen (30, 31) zumindest eine fünfte Passage (30), die mit dem zweiten Zungenteil (185) in Verbindung steht, und eine sechste Passage (31) aufweist, die mit dem ersten Zungenteil (184) in Verbindung steht; und die fünfte Passage (30) eine Querschnittsfläche hat, welche größer als jene der sechsten Passage (31) ist.
Verfahren zum Montieren der Ventilzeitsteuerungseinrichtung (41, 43, 44) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anbringen des Zungenventils (278) an dem ersten Gehäuse (45), so dass es mit dem Durchgangsloch (52) des ersten Gehäuses (45) übereinstimmt; Anbringen des zweiten Gehäuses (58, 70), welches im Inneren den Schaufelrotor (74) aufnimmt, an dem ersten Gehäuse (45); und Einsetzen eines Endabschnitts der angetriebenen Welle (26, 28) in das Durchgangsloch (52) des ersten Gehäuses (45), derart, dass das Zungenventil (178, 278) zwischen der Endfläche (112) des Schaufelrotors (74) und der Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) angeordnet ist, wobei das Anbringen des Zungenventils (178, 278), das Anbringen des zweiten Gehäuses (58, 70) und das Einsetzen in dieser Reihenfolge durchgeführt werden; und der erste Zungenteil (284) vor dem Einsetzen relativ zu dem Zungenventil (278) in Richtung zu der Endfläche (34) der angetriebenen Welle (26, 28) hin geneigt ist.