-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Ventileinstellung-Steuersystem für Brennkraftmaschinen, das eine
variable Steuerung der Öffnungs-
und Schließzeiten
von Einlaß- oder Auslaßventilen
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ausführt.
-
Typischerweise
steuert ein Ventileinstellung-Steuersystem die Öffnungs- und Schließzeiten von
Brennkraftmaschinen-Ventilen
durch Steuern der Drehphase einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in
einem Kraftübertragungsweg
von der Kurbelwelle zur Nockenwelle. Genauer umfaßt das System
eine antreibende Dreheinrichtung, die über eine Steuerkette oder dergleichen
mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, eine angetriebene Dreheinrichtung,
die mit der Nockenwelle gekoppelt ist und an der die antreibende
Dreheinrichtung so angebracht ist, daß je nach Anforderung eine
relative Drehung möglich
ist, sowie einen Anbringungswinkel-Steuermechanismus, der zwischen
die beiden Dreheinrichtungen eingefügt ist, um den dazwischen gebildeten
Anbringungswinkel zu steuern. Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel stellen
eine Betätigungskraft
für den
Anbringungswinkel-Steuermechanismus bereit, um gegebenenfalls die
Drehphase zwischen der Kurbelwelle und Nockenwelle zu ändern.
-
Für die Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel,
die typischerweise einen Hydraulikmechanismus enthalten, sind in
den letzten Jahren viele verschiedene elektromagnetische Mechanismen
entwickelt worden. Einige Ventileinstellung-Steuersysteme, die in
den Betätigungskraft-Bereitstellungsmitteln
eine elektromagnetische Kraft verwenden, enthalten zwischen der
antreibenden und der angetriebenen Dreheinrichtung eine Elektromotoreinheit.
Da jedoch eine elektromagnetische Spule der Motoreinheit entweder an
der antreibenden oder an der angetriebenen Dreheinrichtung einteilig
angebracht sein sollte, benötigen
die Systeme einen Gleitring mit unsicherer Lebensdauer für die Erregung
der Spule, ferner unterliegen die Systeme aufgrund der erhöhten Trägheitskraft
der Dreheinrichtungen Drehmomentschwankungen.
-
Aus
JP 10103114-A und
der
DE 102 03 621 A1 ist
ein Ventileinstellung-Steuersystem bekannt, das diesen Nachteil
nicht besitzt und bei dem eine elektromagnetische Spule an einem
Gehäuse
befestigt ist, das mit einem Motorblock drehfest verbunden ist,
damit ein Magnetfeld oder eine Antriebskraft, die durch die Spule
erzeugt wird, über
einen Luftspalt auf den Anbringungswinkel-Steuermechanismus wirkt.
-
Bei
diesem bekannten Ventileinstellung-Steuersystem werden jedoch die
antreibende Dreheinrichtung und die angetriebene Dreheinrichtung
(vor allem die letztere) je nach Motor-Betriebszustand zusammen
mit der Nockenwelle axial verschoben, während die elektromagnetische
Spule über
das Gehäuse
am Motorblock starr befestigt ist, so daß eine aus der Spule resultierende
Antriebskraft während
des Motorbetriebs nicht stabil ist, weshalb oftmals eine instabile
Steuerung der Ventileinstellung hervorgerufen wird. Genauer schafft
die Spule über den
Luftspalt eine Antriebskraft für
den Anbringungswinkel-Steuermechanismus, der zusammen mit der antreibenden
Dreheinrichtung und der angetriebenen Dreheinrichtung an der Nockenwelle
angebracht ist, um eine gemeinsame axiale Verschiebung zu ermöglichen.
Wenn daher die Nockenwelle entsprechend dem Motorbetrieb axial verschoben
wird, ändert
sich die Breite des Luftspalts in Abhängigkeit von dieser Verschiebung,
was zu einer Instabilität
der aus der elektromagnetischen Spule resultierenden Antriebskraft
führt.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventileinstellung-Steuersystem
für Brennkraftmaschinen
zu schaffen, das unabhängig von
einer axialen Verschiebung der antreibenden Dreheinrichtung und
der angetriebenen Dreheinrichtung stets die gewünschte Steuerung der Ventileinstellung
ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Ventileinstellung-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1, 10
und 12. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die Zeichnungen
Bezug nimmt; es zeigen:
-
1 eine
Längsschnittansicht
einer Ausführungsform
eines Ventileinstellung-Steuersystems für Brennkraftmaschinen gemäß der Erfindung;
-
2 eine
Schnittansicht längs
der Linie II-II in 1;
-
3 eine
vergrößerte Teilansicht
von 1;
-
4 eine
Stirnansicht eines Permanentmagnet-Blocks;
-
5 eine
Ansicht ähnlich
wie 4, in der jedoch ein Joch-Block mit einem nicht
gezeigten Füllharz
dargestellt ist;
-
6 einen
Querschnitt eines Blocks einer elektromagnetischen Spule;
-
7 eine
Ansicht ähnlich
wie 2, in der jedoch ein Betriebszustand des Ventileinstellung-Steuer systems
gezeigt ist; und
-
8 eine
Ansicht ähnlich
wie 7, in der ein weiterer Betriebszustand des Ventileinstellung-Steuersystems gezeigt
ist.
-
Nun
wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Ausführungsform eines Ventileinstellung-Steuersystems
für Brennkraftmaschinen
beschrieben, bei der die Erfindung auf ein Kraftübertragungssystem auf der Einlaßseite des
Motors angewendet wird. Selbstverständlich kann die Erfindung auch
auf ein Kraftübertragungssystem
auf der Auslaßseite
des Motors angewendet werden.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, umfaßt das Ventileinstellung-Steuersystem eine
Nockenwelle 1, die an einem nicht gezeigten Zylinderkopf
einer Brennkraftmaschine drehbar unterstützt ist, eine Antriebsplatte oder
antreibende Dreheinrichtung 3, die am vorderen Ende der
Nockenwelle 1 angebracht ist, um eine relative Drehung
je nach Anforderung zu ermöglichen, wobei
die antreibende Dreheinrichtung an ihrem äußeren Umfang ein Steuerkettenrad 2 aufweist,
das über
eine nicht gezeigte Kette mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle
gekoppelt ist, einen Anbringungswinkel-Steuermechanismus 5,
der vor der Nockenwelle 1 und der Antriebsplatte 3,
d. h. links in 1 angeordnet ist, um einen zwischen
der Nockenwelle 1 und der antreibenden Dreheinrichtung 3 gebildeten
Anbringungswinkel zu steuern, Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 4,
die vor dem Anbringungswinkel-Steuermechanismus 5 angeordnet
sind, um den Mechanismus 5 zu betätigen, ein Ventileinstellung-Steuergehäuse (VTC-Gehäuse), d.
h. ein nicht drehbares oder stationäres Element 12, das
an der Stirnfläche
eines Zylinderkopfes befestigt ist, und eine nicht gezeigte Kipphebelabdeckung,
die die Stirnfläche
der Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 4 und
des Anbrin gungswinkel-Steuermechanismus 5 sowie ihre Umgebung
abdeckt.
-
Die
Antriebsplatte 3 ist wie eine Scheibe geformt und besitzt
in ihrer Mitte ein gestuftes Unterstützungsloch 6, das
durch einen Flanschring 7, der mit dem vorderen Ende der
Nockenwelle 1 einteilig verbunden ist, drehbar unterstützt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, sind drei radiale Führungen 8,
die jeweils ein paar paralleler Führungswände 8a, 8b aufweisen,
in Umfangsrichtung in gleichem Abstand an der Stirnfläche (der
fernen Seite in bezug auf die Nockenwelle 1) der Antriebsplatte 3 im
wesentlichen in radialer Richtung der Platte 3 angebracht.
Ein im wesentlichen rechtwinkliges bewegliches Element 17 ist
zwischen den Führungswänden 8a, 8b jeder
radialen Führung 8 gleitend
angeordnet.
-
An
der Vorderseite des Flanschrings 7 ist eine Hebelwelle
oder eine angetriebene Dreheinrichtung 10, die drei radial
vorstehende Hebel 9 besitzt, angeordnet und zusammen mit
dem Flanschring 7 durch einen Bolzen 13 mit der
Nockenwelle 1 verbunden. Ein Kühlmittel-Versorgungsdurchlaß 25 ist
längs des äußeren Umfangs
des Bolzens 13 ausgebildet und erstreckt sich von der Nockenwelle 1 durch
den Flanschring 7 zur Hebelwelle 10, wobei durch
den Kühlmittel-Versorgungsdurchlaß 25 Kühlmittel
fließt, das
dem VTC-Gehäuse 12 zugeführt wird.
Ein Verbindungsglied 14 ist jeweils mit einem Ende an jeweils
einem der Hebel 9 der Hebelwelle 10 über einen
Stift 15 angelenkt und mit seinem anderen Ende an jedem
beweglichen Element 17 über
einen Stift 11 angelenkt.
-
Das
bewegliche Element 17 ist in dem Zustand, in dem es wie
oben beschrieben durch die radiale Führung 8 geführt wird,
mit dem entsprechenden Hebel 9 der Hebelwelle 10 über das
Verbindungsglied 14 gekoppelt. Wenn daher das bewegliche
Element 17 längs
der radialen Führung 8 durch Ausüben einer äußeren Kraft
verschoben wird, führen
die Antriebsplatte 3 und die Hebelwelle 10 eine relative
Drehung in einer Richtung und um einen Winkel aus, die der Verschiebung
des beweglichen Elements 17 durch die Betätigung des
Verbindungsgliedes 14 entsprechen.
-
In
der Stirnfläche
des beweglichen Elements 17 ist an einer vorgegebenen Position
eine Haltebohrung 18 ausgebildet, in der eine Halterung 20 zum Halten
einer Kugel oder eines Eingriffelements 19 sowie eine Schraubenfeder 21 für die Vorbelastung
der Halterung 20 in Vorwärtsrichtung gleitend aufgenommen
sind. Die Halterung 20 besitzt eine halbkugelförmige Aussparung 20a,
die in der Mitte der Stirnfläche ausgebildet
ist, um eine Kugel 19 frei rollfähig darin aufzunehmen.
-
Eine
im wesentlichen scheibenförmige
Zwischendreheinrichtung 23 ist auf der Hebelwelle 10 vor
der vorstehenden Position des Hebels 9 durch ein Kugellager 22 unterstützt. Ein
spiralförmiger
Schlitz oder eine spiralförmige
Führung 24 mit
halbkreisförmigem
Querschnitt ist in der Zwischendreheinrichtung 23 an der
hinteren Fläche,
mit der die Kugel 19 des beweglichen Elements 17 frei
rollfähig
in Eingriff ist, ausgebildet. Wie in den 2 und 7, 8, in
denen nur eine Mittellinie des spiralförmigen Schlitzes 24 dargestellt
ist, gezeigt ist, nimmt der Durchmesser der Spirale des spiralförmigen Schlitzes 24 in Drehrichtung
R der Antriebsplatte 3 allmählich ab. Wenn daher dann,
wenn die Kugel 19 des beweglichen Elements 17 in
dem spiralförmigen
Schlitz 24 in Eingriff ist, die Zwischendreheinrichtung 23 eine
relative Drehung in Nacheilungsrichtung in bezug auf die Antriebsplatte 3 ausführt, wird
das bewegliche Element 17 längs der Spirale des spiralförmigen Schlitzes 24 radial
nach innen bewegt, während
das bewegliche Element 17 dann, wenn die Zwischendreheinrichtung 23 eine
relative Drehung in Voreilungsrichtung ausführt, radial nach außen bewegt
wird.
-
In
dieser Ausführungsform
umfaßt
der Anbringungswinkel-Steuermechanismus 5 eine
radiale Führung 8 in
der Antriebsplatte 3, das bewegliche Element 17,
das Verbindungsglied 14, den Hebel 9, den spiralförmigen Schlitz 24 in
der Zwischendreheinrichtung 23 und dergleichen. Wenn die
Zwischendreheinrichtung 23 von den Betätigungskraft-Bereitstellungsmitteln 4 eine
Relativdrehkraft in bezug auf die Nockenwelle 1 aufnimmt,
verschiebt der Anbringungswinkel-Steuermechanismus 5 das
bewegliche Element 17 durch den spiralförmigen Schlitz 24 in
radialer Richtung und verstärkt
die Drehkraft über
das Verbindungsglied 14 und den Hebel 9 bis zu
einer festgelegten Größe, wobei
diese verstärkte
Kraft auf die Antriebsplatte 3 und die Nockenwelle 1 ausgeübt wird.
-
Die
Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 4 umfassen
einen ringförmigen
Permanentmagnet-Block 29, der mit der äußeren Umfangskante der Stirnfläche der
Zwischendreheinrichtung 23, d. h. mit der fernen Seite
in bezug auf die Drehplatte 3, verbunden ist, einen dünnen ringförmigen Joch-Block 30,
der mit der Hebelwelle 10 einteilig verbunden ist, und
einen Block 32 aus elektromagnetischen Spulen, der im VTC-Gehäuse 12 angeordnet
ist. Der Block 32 aus elektromagnetischen Spulen umfaßt mehrere elektromagnetische
Spulen 33A, 33B, die mit einer nicht gezeigten
Treiberschaltung, die eine Erregungsschaltung und eine Impulsverteilungsschaltung umfaßt und durch
eine nicht gezeigte elektronische Steuereinheit (ECU) angesteuert
wird, verbunden sind. Die ECU empfängt verschiedene Eingangssignale
für die
Betriebszustände
der Brennkraftmaschine, etwa den Kurbelwinkel, den Nockenwinkel,
die Motordrehzahl und die Motorlast, und erzeugt in Übereinstimmung
damit Steuersignale für
die Treiberschaltung.
-
In 4 ist
der Permanetmagnet-Block 29 gezeigt, der mehrere Magnete
oder N- und S-Pole, die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind
und sich von der Oberfläche
senkrecht zu der axialen Richtung in radialer Richtung erstrecken,
umfaßt.
In 4 ist die Fläche
des N-Pols mit 36n bezeichnet, während die Fläche des
S-Pols mit 36s bezeichnet ist.
-
Wie
in den 3 und 5 gezeigt ist, umfaßt der Joch-Block 30 zwei
Joche 39A, 39B, wovon jedes ein Paar erster und
zweiter Polzahn-Ringe 37, 38 enthält und an
einer inneren Umfangskante mit der Hebelwelle 10 einteilig
verbunden ist.
-
Die
ersten und zweiten Polzahn-Ringe 37, 38 jedes
Jochs 39A, 39B sind aus einem Metallwerkstoff mit
hoher Permeabilität
gebildet und umfassen jeweils plattenförmige Ringgrundflächen 37a, 38a und mehrere
im wesentlichen trapezförmige
Polzähne 37b, 38b,
die sich von den Grundflächen 37a, 38a radial
nach innen bzw. nach außen
erstrecken, wie in 5 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform
sind die Polzähne 37b, 38b jedes
Polzahn-Rings 37, 38 in Umfangsrichtung in im
wesentlichen gleichem Abstand angeordnet, wobei ihre Spitze dem
entsprechenden Polzahn-Ring zugewandt ist, d. h. die Spitze des
ersten Polzahn-Rings 37 ist radial nach innen gerichtet,
während
die Spitze des zweiten Polzahn-Rings 38 radial nach außen gerichtet
ist. Die ersten und zweiten Polzahn-Ringe 37, 38 sind
miteinander durch einen Harzwerkstoff oder einen Isolator 40 verbunden,
so daß die
Polzähne 37b, 38b in
Umfangsrichtung abwechselnd und mit regelmäßiger Schrittweite angeordnet
sind.
-
Die
Joche 39A, 39B, die den Joch-Block 30 bilden,
sind radial außerhalb
und innerhalb angeordnet, um als Ganzes im wesentlichen eine Scheibe
zu bilden. Die Polzähne 37b, 38b sind
so angeordnet, daß sie
in Umfangsrichtung um eine Viertelschrittweite verschoben sind.
-
Wie
am besten in 3 ersichtlich ist, ist der Joch-Block 30 so
angeordnet, daß beide
Seitenflächen
dem Permanentmagnet-Block 29 und dem Block 32 aus
elektromagnetischen Spulen axial gegenüberliegen. Die ersten und zweiten
Polzahn-Ringe 37, 38 der Joche 39A, 39B sind
so ausgebildet, daß die Übergänge zwischen
den Polzähnen 37b, 38b und
den Grundflächen 37a, 38a geeignet
gebogen sind, so daß sich
die Ring-Grundflächen 37a, 38a auf
seiten des Blocks 32 aus elektromagnetischen Spulen oder
auf der linken Seite in 3 befinden und die trapezförmigen Polzähne 37b, 38b sich
auf seiten des Permanentmagnet-Blocks 29 oder auf der rechten
Seite in 3 befinden. Die Joche 39A, 39B des
Joch-Blocks 30 sind miteinander durch einen Harzwerkstoff 40 in
derselben Weise wie die ersten und zweiten Polzahn-Ringe 37, 38 der
Joche 39A, 39B verbunden.
-
Der
Block 32 aus elektromagnetischen Spulen umfaßt zwei
elektromagnetische Spulen 33A, 33B, die radial
außen
bzw. innen angeordnet sind, wobei die Joche 41 am Umfang
der elektromagnetischen Spulen 33A, 33B angeordnet
sind und den durch die elektromagnetische Spule 33A erzeugten magnetischen
Fluß zu
den Magneteinlässen 34, 35 in der
Nähe des
Joch-Blocks 30 führen.
Die Joche 41 für
die elektromagnetischen Spulen 33A, 33B sind aus
einem Werkstoff mit hoher Permeabilität wie etwa aus einem eisenhaltigen
Metall hergestellt.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, sind die magnetischen Einlässe 34, 35 der
elektromagnetischen Spulen 33A, 33B den Ring- Grundflächen 37a, 38a der Joche 39A, 39B des
Joch-Blocks 30 über
einen entsprechenden axialen Luftspalt "a" zugewandt.
Wenn daher die elektromagnetischen Spulen 33A, 33B erregt
werden, um ein Magnetfeld in einer vorgegebenen Richtung zu erzeugen,
tritt in den Jochen 39A, 39B des Joch-Blocks 30 über den
Luftspalt "a" eine magnetische
Induktion auf, was ein Eindringen der Magnetpole in die Polzähne 37, 38 der
Joche 39A, 39B entsprechend der Richtung des Magnetfeldes zur
Folge hat.
-
Das
von den elektromagnetischen Spulen 33A, 33B erzeugte
Magnetfeld wird von der Treiberschaltung nacheinander in vorgegebenen
Mustern in bezug auf den Eingang von Impulsen geschaltet, wodurch
die Magnetpole der Polzähne 37b, 38b,
die den Polflächen 36n, 36s zugewandt
sind, um eine Viertelschrittweite in Umfangsrichtung verschoben werden.
Daher folgt die Zwischendreheinrichtung 23 der Bewegung
der Magnetpole in Umfangsrichtung des Joch-Blocks 30, so
daß sie
eine relative Drehung in bezug auf die Hebelwelle 10 ausführt.
-
Der
Block 32 aus elektromagnetischen Spulen ist im wesentlichen
als Ganzes mit Ausnahme der magnetischen Einlässe 34, 35 der
Joche 41 durch einen Halteblock 42, der aus einem
nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa Aluminium hergestellt ist,
bedeckt und wird von ihm gehalten und ist über diesen Block 92 am
VTC-Gehäuse 12 angebracht.
Der Halteblock 92 ist so geformt, daß er den äußeren Umfang des Jochs 41 auf
seiten der radial äußeren elektromagnetischen
Spule 33A, den inneren Umfang des Jochs 41 auf
seiten der radial inneren elektromagnetischen Spule 33B und
die fernen Stirnflächen
der Joche 41 in bezug auf die magnetischen Einlässe 34, 35 umschließt. Eine
Bodenwand des Halteblocks 42 ist an einer Innenfläche der
Stirnwand des VTC-Gehäuses 12 über einen
Eingriffstift oder ein Drehbegrenzungselement 46 verriegelt und
befestigt.
-
Der
Eingriffstift 46 ist aus einem nichtmagnetischen Werkstoff
wie etwa Aluminium hergestellt und so angeordnet, daß er von
der Innenfläche
einer Stirnwand des VTC-Gehäuses 12 vorsteht,
wie in 1 gezeigt ist. Der Eingriffstift 46 ist
mit einem Stiftloch 43 in Eingriff, das in der Bodenwand
des Halteblocks 42 ausgebildet ist, wobei dazwischen ein
geringes Spiel vorhanden ist, um eine axiale Bewegung des Halteblocks 42 in
bezug auf das VTC-Gehäuse 12 zu
ermöglichen.
-
Am
inneren Umfang des Halteblocks 42 ist ein Kugellager 50 angeordnet, über das
der Halteblock 42 mit der Hebelwelle 10 in Dreheingriff
ist. Das Kugellager 50 enthält eine äußere Laufbahn 50a,
die am Halteblock 42 befestigt ist, sowie eine innere Laufbahn 50b,
die an der Hebelwelle 10 befestigt ist, so daß eine einheitliche
axiale und radiale Verschiebung des Halteblocks 42 und
der Hebelwelle 10 und eine Drehung der Hebelwelle 10 in
bezug auf den Halteblock 42 ermöglicht werden. Zwischen der Bodenwand
des Halteblocks und der inneren Stirnfläche des VTC-Gehäuses 12 ist
ein axiales Spiel "c" vorhanden, das eine
axiale Verschiebung des Halteblocks 42 im Ausmaß des Spielraums "c" ermöglicht.
-
In
dieser Ausführungsform
ist das Ventileinstellung-Steuersystem
wie oben beschrieben konstruiert, so daß zum Zeitpunkt des Startens
der Brennkraftmaschine und während
des Leerlaufs eine Einstellung des Anbringungswinkels der Antriebsplatte 3 und
der Hebelwelle 10 auf seiten des maximalen Nacheilungswinkels
aufrechterhalten werden kann und folglich die Drehphase der Kurbelwelle
und der Nockenwelle 1, d. h. die Öffnungs- und Schließzeiteinstellung
des Ventils, auf seiten des maximalen Nacheilungswinkels liegt,
wodurch eine stabile Motordrehung und ein verbesserter Kraftstoffverbrauch erzielt
werden.
-
Wenn
aus diesem Zustand heraus der Motorbetrieb zu einem normalen Lauf übergeht
und die ECU einen Befehl an die Treiberschaltung des Blocks 32 aus
elektromagnetischen Spulen liefert, um die Drehphase zur Seite mit
maximalem Voreilungswinkel zu ändern,
schaltet der Block 32 aus elektromagnetischen Spulen ein
erzeugtes Magnetfeld in vorgegebenen Mustern entsprechend dem Befehl,
wodurch die relative Drehung des Permanentmagnet-Blocks 29 zusammen
mit der Zwischendreheinrichtung 23 in Nacheilungsrichtung
maximal gemacht wird. Somit führt
das bewegliche Element 17, das mit dem spiralförmigen Schlitz 24 über die
Kugel 19 in Eingriff ist, eine maximale Verschiebung radial nach
innen längs
der radialen Führung 8 aus,
wie in 7 gezeigt ist, wodurch der Anbringungswinkel der
Antriebsplatte 3 und der Hebelwelle 10 über das Zwischenglied 14 und
den Hebel 9 zur Seite des maximalen Voreilungswinkels geändert wird.
Im Ergebnis wird die Drehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 zur
Seite mit maximalem Voreilungswinkel geändert, wodurch eine Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine
erzielt wird.
-
Andererseits
kann die ECU aus diesem Zustand heraus einen Befehl erzeugen, um
die Drehphase zur Seite mit maximalem Nacheilungswinkel zu ändern, wodurch
der Block 32 aus elektromagnetischen Spulen ein erzeugtes
Magnetfeld in entgegengesetzten Mustern schaltet, um die relative
Drehung der Zwischendreheinrichtung 23 in Voreilungsrichtung
maximal zu machen, so daß eine
maximale Verschiebung radial nach außen des beweglichen Elements 17,
das mit dem spiralförmigen
Schlitz 24 in Eingriff ist, längs der radialen Führung 8 erfolgt,
wie in 2 gezeigt ist. Somit führt das bewegliche Element 17 eine
relative Drehung der Antriebsplatte 3 und der Hebelwelle 10 über das
Verbindungsglied 14 und den Hebel 9 aus, wodurch
die Drehphase der Kurbelwelle der Nockenwelle 1 zur Seite
mit maximalem Nacheilungswinkel geändert wird.
-
In
dieser Ausführungsform
wird die Drehphase der Kurbelwelle und der Nockenwelle 1 zur
Position mit maximalem Voreilungswinkel oder zur Position mit maximalem
Nacheilungswinkel geändert.
Optional kann, wie in 8 gezeigt ist, die Drehphase durch
die Steuerung der ECU zu irgendeiner Position, etwa der Mittelposition
zwischen der Position mit maximalem Voreilungswinkel und der Position
mit maximalem Nacheilungswinkel, geändert werden.
-
Die
Nockenwelle 1 kann während
des Motorbetriebs axial verschoben werden. In diesem Fall werden
die Antriebsplatte 3 und die Hebelwelle 10, die
an der Nockenwelle 1 am vorderen Ende angebracht sind,
zusammen mit der Nockenwelle 1 axial verschoben. Der Halteblock 42 zum
Abdecken und Halten der elektromagnetischen Spulen 33A, 33B und
des Jochs 41 kann durch Eingriff des Eingriffstifts 46 mit
dem Eingriffloch 43 axial in bezug auf das VTC-Gehäuse 12 verschoben
werden und kann eine einzige Verschiebung in bezug auf die Hebelwelle 10 über das
Kugellager 50 ausführen.
Wenn daher die Hebelwelle 10 axial verschoben wird, wird
der Halteblock 42 innerhalb des Spielraums "c" entsprechend der Verschiebung axial
verschoben. Selbst wenn daher die Nockenwelle 1 axial verschoben wird,
wird der Luftspalt "a" zwischen den elektromagnetischen
Spulen 33A, 33B und dem Joch-Block 30 konstant
gehalten. Daher wird die Antriebskraft, die durch die elektromagnetischen
Spulen 33A, 33B erzeugt wird, durch die axiale
Verschiebung der Nockenwelle 1 nicht beeinflußt, so daß stets
eine stabile Ventileinstellung-Steuerung erzielt werden kann.
-
In
der gezeigten Ausführungsform
ist der Eingriffstift 46 so angeordnet, daß er vom
VTC-Gehäuse 12 vorsteht,
während
das Stiftloch 43, mit dem der Stift 46 in Eingriff
ist, im Halteblock 42 ausgebildet ist. Umgekehrt ist es
auch möglich,
daß der
Eingriffstift 46 so angeordnet ist, daß er vom Halteblock 42 vorsteht,
während
das Stiftloch 43 im VTC-Gehäuse 12 ausgebildet
ist. Darüber
hinaus ist das Drehbegrenzungselement nicht auf den Eingriffstift 12 eingeschränkt, sondern
kann ein Plattenelement oder Blockelement sein.
-
Weiterhin
ist in der gezeigten Ausführungsform
der Halteblock 42 an der Hebelwelle 10 über das
Kugellager 50 unterstützt,
was eine mögliche Verringerung
des Reibwiderstandes der Hebelwelle 10 während der
Drehung zur Folge hat. Das Lager für diesen Abschnitt ist nicht
auf ein Kugellager 50 eingeschränkt, sondern kann ein Nadellager
oder ein Gleitlager sein. Es wird angemerkt, daß bei einer Verwendung des
Kugellagers 50 ein einziges Lager sowohl die axiale Verschiebung
als auch die radiale Verschiebung begrenzen kann, was zu einer möglichen Verringerung
der Anzahl der Teile und somit der Herstellungskosten führt. Das
zwischen den Halteblock 42 und der Hebelwelle 10 eingesetzte
Lager hat vorzugsweise die Form eines abgedichteten Lagers wie etwa
eines abgedichteten Kugellagers, in das Schmiermittel eingebracht
worden ist, so daß aufgrund
des Vorhandenseins des Schmiermittels die Lagerleistung erhöht und langfristig
aufrechterhalten werden kann, indem verhindert wird, daß Verschleißpartikel
und dergleichen in das Lager eintreten.
-
Weiterhin
sind in der gezeigten Ausführungsform
die elektromagnetischen Spulen 33A, 33B am VTC-Gehäuse 12 über den
Halteblock 42, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff
gebildet ist, angebracht. Selbst wenn daher das VTC-Gehäuse 12 aus einem
magnetischen Werkstoff wie etwa einem eisenhaltigen Werkstoff hergestellt
ist, tritt kein Entweichen des magnetischen Flusses, der durch die
elektromagnetischen Spulen 33A, 33B erzeugt wird,
zum VTC-Gehäuse 12 auf.
In der gezeigten Ausführungsform
ist der Eingriffstift 46 oder das Drehbegrenzungselement
ebenfalls aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet, so daß der durch
die elektromagnetischen Spulen 33A, 33B erzeugte
magnetische Fluß nicht
durch das Stiftloch 43 zum VTC-Gehäuse 12 entweicht.
-
Weiterhin
umfaßt
in der gezeigten Ausführungsform
die antreibende Dreheinrichtung die Antriebsplatte 3 mit
dem Steuerkettenrad 2. Optional kann die antreibende Dreheinrichtung
eine Steuerriemenscheibe, an die die Drehung über einen Riemen übertragen
wird, und ein Zahnrad, das direkt mit einem Zahnrad einer anderen
Welle kämmt,
umfassen. Darüber
hinaus sind die Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 4 nicht
auf die Konstruktion eingeschränkt,
bei der die relative Drehung des Joch-Blocks 30 und des
Permanentmagnet-Blocks 29 durch Schalten eines erzeugten
Magnetfeldes in vorgegebenen Mustern ausgeführt wird. Statt dessen kann
die Konstruktion derart sein, daß die Drehung der Zwischendreheinrichtung 23 durch
die Wirkung einer Bremskraft oder einer elektromagnetischen Kraft
oder direkt durch eine Motoreinheit erhöht oder erniedrigt wird.
-
Schließlich kann
der Werkstoff des Halteblocks 42 statt Aluminium auch Kupfer
sein.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, wird die elektromagnetische Spule bei
Auftreten einer axialen Verschiebung der antreibenden Dreheinrichtung
und der angetriebenen Dreheinrichtung axial verschoben, wobei der
Luftspalt zwischen der elektromagnetischen Spule und dem Element
auf seiten der antreibenden Dreheinrichtung und der angetriebenen Dreheinrichtung
erfindungsgemäß dennoch
stets konstant gehalten werden kann, so daß eine stabile von der Spule
erzeugte Antriebskraft erhalten werden kann. Daher kann erfindungsgemäß stets
die erwünschte
stabile Steuerung der Ventileinstellung erzielt werden.
-
Obwohl
die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden
ist, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht darauf
eingeschränkt
ist und daß viele
verschiedene Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen.
-
Die
gesamten Inhalte von JP 2001-246382-A, eingereicht am 15. August
2001, sind hiermit durch Literaturhinweis eingefügt.