DE19829049C2

DE19829049C2 - Ventilsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19829049C2
Application number: DE19829049A
Authority: DE
Inventors: Hideki Nakayoshi; Naoki Kira
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: FR2765268B1; JPH1122426A; US5967104A; FR2765268A1; DE19829049A1; JP3824110B2

Description

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

In der JP 1-92504 A ist eine derartige Ventilsteuerungsvorrichtung beschrieben, mit einer Nockenwelle, die drehbar an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebracht ist, einem einstückig an der Nockenwelle vorgesehenen inneren 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 der Kurbelwellenscheibe, das um die Umfangsfläche der Nockenwelle angeordnet ist, und in einem vorbestimmten Bereich relativ zu ihr verdreht werden kann, einer Vielzahl von an dem inneren Rotor oder dem Drehübertragungselement ausgebildeten Flügeln, einer Vielzahl von zwischen dem inneren Rotor und dem Drehübertragungselement ausgebildeten Fluidkammern, die durch die Flügel jeweils in eine Voreilkammer und in eine Nacheilkammer unterteilt sind, 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 der bekannten Ventilsteuerungsvorrichtung hat das Drehübertragungselement einen äußeren Rotor, eine Frontplatte und eine Rückplatte. Die Fluidkammern sind zwischen dem inneren 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 aus ihnen wieder 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 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 der oben beschriebenen Ventilsteuerungsvorrichtung erhitzt das Arbeitsfluid das Drehübertragungselement und die Synchronriemenscheibe. Diese Wärme kann den aus einem Kunstharz oder Gummi bestehenden Synchronriemen schädigen und dessen Lebensdauer verkürzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schädigung des Synchronriemens zu verhindern.

Dies wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich.

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 Nockenwelle 10, die drehbar an einem Zylinderkopf 110 einer Brennkraftmaschine E gehalten ist, und einen einstückig an dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehenen inneren Rotor 20. Weiterhin hat die Ventilsteuervorrichtung ein um die Nockenwelle angeordnetes Drehübertragungselement zur Drehung relativ zum inneren Rotor 20, mit einem äußeren Rotor 30, einer Frontplatte 40, einer Kappe 41, einer Rückplatte 50, einer Synchronriemenscheibe 60, mit sechs an dem inneren Rotor 20 angebrachten Flügeln 70 und mit einem 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 gemäß 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 mit einem Verbindungsanschluß 101 des Umschaltventils 100 über einen Radialkanal 13, einen Ringkanal 14 und einen Verbindungskanal P1 verbunden.

Im Umschaltventil 100 wird der Steuerkolben 104 in Fig. 1 nach rechts gegen die Kraft der Feder 105 bewegt, indem ein Solenoid 103 erregt wird. Das Umschaltventil 100 ist so aufgebaut, daß es 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 sowie eine Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 102 und einem Ablaßanschluß 107 herstellt, 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 herstellt.

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

Der innere Rotor 20 ist fest mittels einer Hohlschraube 16 mit der Nockenwelle 10 verbunden und hat Flügelnuten 21 zur Aufnahme der sechs einzelnen Flügel 70 in ihren radialen Richtungen. Ferner sind Kanäle 23 vorgesehen zum Zuführen bzw. 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 bzw. 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.

An seinem Innenumfang 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 Fügel 70 bilden, wobei die Fluiddruckkammern R0 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 Abständen 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 Umschaltventil 100 die Arbeitsölzufuhr 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. Im Bereich 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.

Die Fig. 4 und 5 zeigen 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 wie in Fig. 1 bis 3 bezeichnet. 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.

Claims

1. Ventilsteuerungsvorrichtung zur Steuerung von Öffnungs- bzw. Schließzeiten eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils einer Brennkraftmaschine (E), mit
einer Nockenwelle (10), die drehbar an dem Zylinderkopf (110) der Brennkraftmaschine (E) angebracht ist,
einem einstückig an der Nockenwelle (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 Nockenwelle (10) angeordnet ist und in einem vorbestimmten Bereich relativ zu ihr verdreht werden kann,
einer Vielzahl von an dem Rotor (20) oder dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) ausgebildeten Flügeln (70),
einer Vielzahl von zwischen dem Rotor (20) und dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) ausgebildeten Fluidkammern (R0), die durch die Flügel (70) jeweils in eine Voreilkammer (R1) und in eine Nacheilkammer (R2) unterteilt sind,
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 als ein zwischen einer Fluidkammer (R0) und der Synchronriemenscheibe (60) angeordneter Hohlraum (S) ausgebildet ist.

3. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung aus einer Vielzahl von an dem Drehübertragungselement (30, 40, 50) angeordneten Kühlrippen (34, 43, 44) besteht (Fig. 4, 5).

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.