DE19829049A1 - Ventilsteuerungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerungsvorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung der Öffnungs-/Schließzeiten eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils in einem Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine.

In der ungeprüften Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 1-92504 oder der ungeprüften Japanischen Gebrauchs­ muster-Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-50105 ist eine derartige Ventilsteuerungsvorrichtung beschrieben, mit einer Ventilöffnungs-/schließdrehwelle, die drehbar an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebracht ist, einem einstückig an der Drehwelle vorgesehenen Rotor, einer Synchronriemenscheibe, die eine Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe über einen Synchronriemen überträgt, einem einstückig mit der Synchronriemenscheibe ausgebildeten Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe, das um die Umfangsfläche der Drehwelle angeordnet ist, um in einem vorbestimmten Bereich drehbar zu sein, einer Vielzahl von an dem Rotor oder dem Drehübertragungselement ausgebildeten Flügeln, einer zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungselement ausgebildeten Fluidkammer, die durch die Flügel in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt ist, ersten Fluidkanälen zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern und zweiten Fluidkanälen zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von den Nacheilkammern.

Bei den in jeder der oben genannten Anmeldungen beschriebenen Ventilsteuerungsvorrichtungen hat das Drehübertragungselement einen äußeren Rotor, eine Frontplatte und eine Rückplatte. Die Fluidkammer ist zwischen dem Rotor und dem äußeren Rotor ausgebildet und von den Flügeln in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt. Ein Arbeitsfluid wird den Voreilkammern und den Nacheilkammern zugeführt und daraus abgegeben. Die Synchronriemenscheibe ist außerhalb des äußeren Rotors angeordnet.

Der Synchronriemen ist zwischen der Kurbelwellenscheibe und der Synchronriemenscheibe vorgesehen. Sowohl der Synchronriemen als auch die Kurbelwellenscheibe sowie die Synchronriemenscheibe sind in einem Synchronriemengehäuse untergebracht. Das Synchronriemengehäuse ist an einer Seite des Motorblocks und an der Vorderseite des Zylinderkopfs befestigt. Wenn die Brennkraftmaschine läuft, erreicht die Temperatur in dem Synchronriemengehäuse etwa 80°C. Andererseits erreicht das Arbeitsfluid, welches als Schmieröl dient, etwa 120°C bis 130°C, wenn die Brennkraftmaschine läuft. Bei den in jeder der oben genannten Anmeldungen beschriebenen Ventilsteuerungsvorrichtungen erhitzt das Arbeitsfluid das Drehübertragungselement und die Synchronriemenscheibe. Diese Wärme kann den Synchronriemen aus einem Kunstharz oder Gummi schädigen und dessen Lebensdauer verkürzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Schwierigkeiten zu lösen. Erfindungsgemäß ist eine Ventilsteuerungsvorrichtung zur Steuerung von Öffnungs-/Schließzeiten eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils einer Brennkraftmaschine geschaffen, mit einer Ventilöffnungs-/schließdrehwelle, die drehbar an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebracht ist, einem einstückig an der Drehwelle vorgesehenen Rotor, einer Zahnriemen- oder Synchronriemenscheibe, die eine Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe über einen Zahn- oder Synchronriemen aufnimmt, einem einstückig mit der Synchronriemenscheibe ausgebildeten Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe, das um die Umfangsfläche der Drehwelle angeordnet ist, um in einem vorbestimmten Bereich zu drehen, einer Vielzahl von an dem Rotor oder dem Drehübertragungselement ausgebildeten Flügeln, einer zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungselement ausgebildeten Fluidkammer, die durch die Flügel in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt ist, ersten Fluidkanälen zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern, zweiten Fluidkanälen zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von den Nacheilkammern und einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Drehübertragungselements oder der Synchronriemenscheibe.

Diese Aufgabe und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlicher.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilsteuerungsvorrichtung zeigt;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die einen wesentlichen Abschnitt von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht, die schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilsteuerungsvorrichtung zeigt; und

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die einen wesentlichen Abschnitt von Fig. 4 zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Ventilsteuerungsvorrichtung, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, hat eine Ventilöffnungs-/schließdrehwelle mit einer Nockenwelle 10, die drehbar an einem Zylinderkopf 110 einer Brennkraftmaschine E gehalten ist, und einem einstückig an dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehenen inneren Rotor 20, hat ein um die Drehwelle angeordnetes Drehübertragungselement zur Drehung relativ dazu (zum inneren Rotor 20), mit einem äußeren Rotor 30, einer Frontplatte 40, einer Kappe 41, einer Rückplatte 50 und einer Synchronriemenscheibe 60, hat sechs an dem inneren Rotor 20 angebrachte Flügel 70 und hat einen mit dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 verbundenen Verriegelungsmechanismus 80. Die Synchronriemenscheibe 60 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, so aufgebaut, daß sie die Drehkraft von der Kurbelwellenscheibe 61 über einen Synchronriemen 62 aus Kunstharz oder Gummi im Uhrzeigersinn in Fig. 3 überträgt. Die Kurbelwellenscheibe 61 ist an einer Kurbelwelle 63 der Brennkraftmaschine E vorgesehen.

Die Nockenwelle 10 ist mit bekannten Nocken (nicht gezeigt) zum Öffnen/Schließen eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils (nicht gezeigt) versehen und hat in sich einen Voreilkanal 12 und einen Nacheilkanal 11, die sich in Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Voreilkanal 12 ist mit einem Verbindungsanschluß 102 eines Umschaltventils 100 über einen Ringkanal 15 und einen Verbindungskanal P2 verbunden. Der Nacheilkanal 11 ist andererseits mit einem Verbindungsanschluß 101 des Umschaltventils 100 über einen Radialkanal 13, einen Ringkanal 14 und einen Verbindungskanal P1 verbunden.

Das Umschaltventil 100 kann die Spule 104 in Fig. 1 nach rechts gegen die Kraft einer Feder 105 bewegen, indem ein Solenoid 103 erregt wird. Das Umschaltventil 100 ist so aufgebaut, im entregten Zustand die Verbindung zwischen einem Zuführanschluß 106, der mit einer von der Brennkraftmaschine E anzutreibenden Ölpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist, und dem Verbindungsanschluß 101 zu schaffen sowie eine Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 102 und einem Ablaßanschluß 107 zu schaffen, während es im erregten Zustand eine Verbindung zwischen dem Zuführanschluß 106 und dem Verbindungsanschluß 102 sowie eine Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 101 und einem Ablaßanschluß 108 schafft.

Im Ergebnis wird das Arbeitsfluid oder Arbeitsöl dem Voreilkanal 12 zugeführt, wenn der Solenoid 103 erregt ist, und es wird dem Nacheilkanal 11 zugeführt, wenn er entregt ist.

Der innere Rotor 20 ist einstückig mittels einer Hohlschraube 16 mit der Nockenwelle 10 verbunden und hat Flügelnuten 21 zur Befestigung der sechs einzelnen Flügel 70 in ihren radial Richtungen. Ferner sind Kanäle 23 vorgesehen zum Zuführen/Abführen des Arbeitsöls über den Voreilkanal 12 zu und von den Voreilkammern R1, die durch die einzelnen Flügel 70 begrenzt sind, und es sind Kanäle 22 vorgesehen zum Zuführen/Abführen des Arbeitsöls über den Nacheilkanal 11 zu und von den Nacheilkammern R2, die durch die einzelnen Flügel 70 begrenzt sind. Jeder Flügel 70 ist durch eine Feder 71 (in Fig. 1 gezeigt) radial auswärts vorgespannt, die am Bodenabschnitt der Flügelnut 21 angebracht ist. Der Verriegelungsmechanismus 80 kann einen Eingriff zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 schaffen, wenn sowohl der innere Rotor 20 als auch der äußere Rotor 30 in einer vorbestimmten Phase synchronisiert sind. Die vorbestimmte Phase ist die Stellung größter Voreilung, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das unter Druck stehende Arbeitsöl in dem Voreilkanal 12 den Eingriff durch den Verriegelungsmechanismus 80 lösen.

Am Innenumfang des äußeren Rotors 30 ist der äußere Rotor 30 so mit dem Außenumfang des inneren Rotors 20 zusammengefügt, daß er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs drehen kann. An den beiden Seiten des äußeren Rotors 30 sind über Dichtelemente S1, S2 die Frontplatte 40 und die Rückplatte 50 angebracht. Der äußere Rotor 30 ist unter Aufnahme des inneren Rotors 20 mittels sechs Schrauben B1 fest mit der Synchronriemenscheibe 60 verbunden. An der Frontplatte 40 ist eine fluiddichte Kappe 41 angebracht, um einen Kanal 42 zur Verbindung des Nacheilkanals 11 der Nockenwelle 10 mit den Kanälen 22 des inneren Rotors 20 zu schaffen. Andererseits sind in dem äußeren Rotor 30 sechs konkave Abschnitte oder Aussparungen 32 ausgebildet, die Fluiddruckkammern R0 zur Aufnahme der einzelnen Flügel 70 bilden und ausgelegt sind, durch die einzelnen Flügel 70 in die Voreilkammern R1 und die Nacheilkammern R2 unterteilt zu werden.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, hat der äußere Rotor 30 sechs Außenvorsprünge 33, die mit gleichen Intervallen oder Abständen an der Außenumfangsfläche des äußeren Rotors 30 vorgesehen sind. Ferner haben sowohl die Frontplatte 40 als auch die Rückplatte 50 sechs Außenvorsprünge, die mit gleichen Intervallen wie die Außenvorsprünge 33 des äußeren Rotors 30 an deren Außenumfangsfläche vorgesehen sind. Jeder Vorsprung hat ein Loch zum Einsetzen der Schraube B1. Die Schrauben B1 sind in die Löcher dieser Vorsprünge eingesetzt und in die Synchronriemenscheibe 60 eingeschraubt. Somit sind sechs Hohlräume S zwischen der Außenumfangsfläche des äußeren Rotors 30 und der Innenumfangsfläche der Synchronriemenscheibe 60 ausgebildet.

Bei der Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel steuert das in dem in Fig. 1 gezeigten Zustand befindliche Umschaltventil 100 die Arbeitsölzufuhr von dem Umschaltventil 100 entweder zu den Voreilkammern R1 oder zu den Nacheilkammern R2. Wenn das Arbeitsöl von dem Umschaltventil 100 den Voreilkammern R1 zugeführt wird, ist die Phase in der Stellung der größten Voreilung (die einzelnen Flügel 70 liegen an der Drehrichtungsseite der Aussparungen 32 an) wie in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn das Arbeitsöl von dem Umschaltventil 100 den Nacheilkammern R2 zugeführt wird, ist die Phase in der Stellung der größten Nacheilung (die einzelnen Flügel 70 liegen an der Gegendrehrichtungsseite der Aussparungen 32 an).

Der Synchronriemen 62, die Kurbelwellenscheibe 61 und die Synchronriemenscheibe 60 sind in einem Synchronriemengehäuse (nicht gezeigt) angeordnet. Das Synchronriemengehäuse ist an einer Seite des Motorblocks und an der Vorderseite des Zylinderkopfs 110 befestigt. Wenn die Brennkraftmaschine E läuft, beträgt die Temperatur der Atmosphäre in dem Synchronriemengehäuse etwa 80°C. Andererseits erreicht das Arbeitsfluid, welches als Schmieröl dient, etwa 120°C bis 130°C, wenn die Brennkraftmaschine läuft. In der Atmosphäre hoher Temperatur befinden sich die sechs Hohlräume S, die zwischen der Außenumfangsfläche des äußeren Rotors 30 und der Innenumfangsfläche der Synchronriemenscheibe 60 angeordnet sind. Dies schafft eine Abstrahlfläche für den äußeren Rotor 30 und die Synchronriemenscheibe 60. Zudem ist die Wärmeübertragung von dem Arbeitsöl über den inneren Rotor 30 zu der Synchronriemenscheibe 60 erleichtert. Folglich verhindern die Hohlräume S, daß die Synchronriemenscheibe 60 erhitzt wird, so daß eine Verkürzung der Lebensdauer des Synchronriemens 62 aus Kunstharz oder Gummi verhindert ist.

Fig. 4 und 5 eine modifizierte Ausgestaltung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, in der eine besondere Kühleinrichtung vorgesehen ist. In Fig. 4 und 5 werden die gleichen Teile, wie in Fig. 1 bis 3, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1 bis 3. In diesem Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl Kühlrippen 34 an einer Außenumfangsfläche des äußeren Rotors 30 angeordnet. Ferner sind eine Vielzahl von Kühlrippen 43 und 44 vorgesehen, die an der Vorderseitenfläche der Frontplatte 40 angeordnet sind. Die Abstrahlfläche des äußeren Rotors 30 und der Frontplatte 40 kann mittels der Rippen 34, 43, 44 vergrößert werden. Die Wärmeübertragung von dem Arbeitsöl über den inneren Rotor 30 zu der Synchronriemenscheibe 60 ist erleichtert. Ferner verhindern die Rippen 34, 43, 44, daß die Synchronriemenscheibe 60 erhitzt wird, so daß eine Verkürzung der Lebensdauer des Synchronriemens 62 aus Kunstharz oder Gummi verhindert ist.

Eine Ventilsteuerungsvorrichtung zur Steuerung von Öffnungs- /Schließzeiten eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils hat eine Ventilöffnungs-/schließdrehwelle, einen an der Drehwelle vorgesehenen Rotor, eine Synchronriemenscheibe, die eine Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe über einen Synchronriemen aufnimmt, ein in der Synchronriemenscheibe ausgebildetes und um die Drehwelle angeordnetes Drehübertragungselement, das in einem vorbestimmten Bereich drehbar ist, eine Vielzahl von an dem Rotor oder dem Drehübertragungselement ausgebildeten Flügeln, eine zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungselement ausgebildete Fluidkammer, die durch die Flügel in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt ist, mit den Voreilkammern verbundene erste Fluidkanäle, mit den Nacheilkammern verbundene zweite Fluidkanäle und eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Drehübertragungselements und/oder der Synchronriemenscheibe.

Claims (5)

1. Ventilsteuerungsvorrichtung zur Steuerung von Öffnungs- /Schließzeiten eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils einer Brennkraftmaschine (E), mit
einer Ventilöffnungs-/schließdrehwelle (10), die drehbar an dem Zylinderkopf (110) der Brennkraftmaschine (E) angebracht ist,
einem einstückig an der Drehwelle (10) vorgesehenen Rotor (20),
einer Synchronriemenscheibe (60), die eine Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe (61) über einen Synchronriemen (62) aufnimmt,
einem einstückig mit der Synchronriemenscheibe (60) ausgebildeten Drehübertragungselement (30, 40, 50), das um die Umfangsfläche der Drehwelle (10) angeordnet ist, um in einem vorbestimmten Bereich zu drehen,
einer Vielzahl von an dem Rotor (20) oder dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) ausgebildeten Flügeln (70), einer zwischen dem Rotor (20) und dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) ausgebildeten Fluidkammer (R0), die durch die Flügel (70) in Voreilkammern (R1) und Nacheilkammern (R2) unterteilt ist,
ersten Fluidkanälen (12, 23) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern (R1),
zweiten Fluidkanälen (11, 22) zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von den Nacheilkammern (R2), und
einer Kühleinrichtung (S, 34, 43, 44) zum Kühlen des Drehübertragungselements (30, 40, 50) oder der Synchronriemenscheibe (60).

2. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung einen zwischen der Fluidkammer (R0) und der Synchronriemenscheibe (60) angeordneten Hohlraum (S) hat.

3. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung eine Vielzahl von an dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) angeordneten Kühlrippen (34, 43, 44) hat.

4. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Drehübertragungselement einen äußeren Rotor (30) mit den Kühlrippen (34) an seiner Außenumfangsfläche, eine Frontplatte (40) und eine Rückplatte (50) hat.

5. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Drehübertragungselement einen äußeren Rotor (30), eine Frontplatte (40) mit den Kühlrippen (43, 44) an ihrer Außenfläche und eine Rückplatte (50) hat.