DE19844473A1 - Vorrichtung zur Steuerung von Ventilsteuerzeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerzeitsteuerung, nachfolgend als Ventilzeitsteuervorrichtung bezeichnet, und bezieht sich insbesondere auf eine Ventilzeitsteuervorrichtung zur Steuerung einer Winkelphasendifferenz zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und der Nockenwelle der Brennkraftmaschine.

Eine herkömmliche derartige Vorrichtung ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4,858,572 beschrieben. Diese Einrichtung hat eine drehbar an einem Zylinderkopf eines Motors angebrachte Nockenwelle, ein Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelscheibe, das um die Umfangsfläche der Nockenwelle angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, eine Vielzahl von an der Nockenwelle oder dem Drehübertragungselement angebrachte Flügel, zwischen der Nockenwelle und dem Drehübertragungselement ausgebildete Fluidkammern, die durch die Flügel in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt sind, einen ersten Fluiddurchlaß zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern, einen zweiten Fluiddurchlaß zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern, eine Rückzugsbohrung, die in dem Drehübertragungselement ausgebildet ist und einen Verriegelungsstift und eine auf den Verriegelungsstift wirkende Feder aufnimmt, eine in der Nockenwelle ausgebildete Aufnahmebohrung und einen dritten Fluiddurchlaß zur Versorgung der Aufnahmebohrung.

In der obigen Vorrichtung sind sowohl die Rückzugsbohrung als auch die Aufnahmebohrung in Radialrichtung der Nockenwelle ausgebildet. Es gibt ein Anschlagelement, das an dem äußeren Ende der Rückzugsbohrung angeordnet ist. Das Anschlagelement ist fest in die Rückzugsbohrung eingepreßt, um ein Ende der Feder zu stützen. Wenn das Anschlagelement eingepreßt wird, schabt das Einpreßelement die innere Oberfläche der Rückzugsbohrung ab, so daß die abgeschabten Späne zwischen die Außenfläche des Verriegelungsstifts und die Innenfläche der Rückzugsbohrung gelangen. Folglich kann der Verriegelungsstift nicht sanft gleiten. Dieses Problem kann durch die Vermeidung des Abschabens der inneren Oberfläche der Rückzugsbohrung vermieden werden, wenn die einzupressende Fläche des Anschlagelements klein wird. Jedoch wird die Festigkeit der Preßverbindung gering, so daß das Anschlagelement aus der Rückzugsbohrung herausfällt.

Andererseits gibt es eine andere Art der Vorrichtung, deren Rückzugsbohrung eine Ringnut an der Innenoberfläche davon hat, um mit einem Sprengring in Eingriff zu gelangen. Der Sprengring stützt ein Ende der Feder. Jedoch ist bei obigem Aufbau die Herstellung der Ringnut sehr schwierig und das Herstellen des Eingriffs des Sprengrings mit der Ringnut ist sehr schwierig. Dadurch werden die Herstellkosten der Vorrichtung hoch.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ventilzeitsteuervorrichtung ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen.

Erfindungsgemäß hat eine Ventilzeitsteuervorrichtung eine drehbar an einen Zylinderkopf eines Motors angebrachte Nockenwelle, ein Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelscheibe, das um die Umfangsfläche der Nockenwelle angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, eine Vielzahl von an der Nockenwelle oder dem Drehübertragungselement angebrachten Flügeln, zwischen der Nockenwelle und dem Drehübertragungselement ausgebildete Fluidkammern, die durch die Flügel in Voreilkammern und Nacheilkammern unterteilt sind, einen ersten Fluiddurchlaß zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern, einen zweiten Fluiddurchlaß zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern, eine in dem Drehübertragungselement ausgebildete Rückzugsbohrung, die einen Verriegelungsstift und eine auf den Verriegelungsstift wirkende Feder aufnimmt, eine das eine Ende der Feder abstützende Platte, wobei die Platte in eine Nut eingreift, die in Radialrichtung der Rückzugsbohrung eingebracht ist, eine in der Nockenwelle ausgebildete Aufnahmebohrung und einen dritten Fluiddurchlaß zur Versorgung der Aufnahmebohrung.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Diskussion der beigefügten Zeichnungen deutlich.

Die vorhergehenden und zusätzlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Ventilzeitsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 3 eine Detailansicht ist, die in vergrößertem Maßstab, einen erfindungsgemäßen Verriegelungsstift gemäß Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Erfindung in Fig. 3 ist; und

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Platte ist.

Eine Ventilzeitsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße Ventilzeitsteuervorrichtung hat einen Aufbau mit einer Ventilöffnungs/Schließwelle, die eine drehbar durch einen Zylinderkopf 110 einer Brennkraftmaschine gehaltene Nockenwelle 10 sowie eine Drehwelle hat, die einen inneren Rotor 20 aufweist, der an dem Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 einstückig ausgebildet ist, einem Drehübertragungselement, das um die Drehwelle angeordnet ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, und einen äußeren Rotor 30, eine vordere Platte 40, eine hintere Platte 50 und ein Synchronzahnrad 31 hat, das einstückig um den äußeren Rotor 30 ausgebildet ist, einer Torsionsfeder 60, die zwischen dem inneren Rotor 20 und der vorderen Platte 40 angeordnet ist, vier Flügeln 70, die in dem inneren Rotor 20 eingebaut sind, und einem Verriegelungsstift 80, der in den äußeren Rotor 30 eingebaut ist. Hierbei ist das Synchronzahnrad 31 auf herkömmliche Weise aufgebaut, um die Drehkraft im Uhrzeigersinn in Fig. 2 von einer Kurbelwellenscheibe 61 über einen Synchronriemen 62 aus einem Harz oder Gummi zu übertragen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Nockenwelle 10 ist mit bekannten Nocken (obwohl nicht gezeigt) zum Öffnen/Schließen eines Einlaßventils oder eines Auslaßventils (nicht gezeigt) versehen und hat darin einen Voreildurchlaß 11 und einen Nacheildurchlaß 12, die sich in Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Voreildurchlaß 11 ist über einen Ringkanal 14 und einen Verbindungsdurchlaß 16 mit einem Verbindungsanschluß 101 eines Umschaltventils 100 verbunden. Andererseits ist der Nacheildurchlaß 12 über einen Ringkanal 13 und einen Verbindungsdurchlaß 15 mit einem Verbindungsanschluß 102 des Umschaltventils 100 verbunden.

Das Umschaltventil 100 unterliegt der Steuerung eines Steuergeräts 120, welches die Form eines Mikroprozessors hat. Das Umschaltventil 100 ist so gestaltet, daß es im entregten Zustand die Verbindung zwischen einem Zuführanschluß 106, der mit einer durch die Brennkraftmaschine anzutreibenden Ölpumpe 120 verbunden ist, und dem Verbindungsanschluß 101 sowie die Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 102 und einem Auslaßanschluß 107 herstellt, und daß es im erregten Zustand die Verbindung zwischen dem Zuführanschluß 106 und dem Verbindungsanschluß 102 sowie die Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 101 und einem Auslaßanschluß 108 herstellt. Im Ergebnis wird das Arbeitsöl dem Voreildurchlaß 11 zugeführt, wenn der Solenoid 103 entregt ist, und es wird im Nacheildurchlaß 12 zugeführt, wenn dieser erregt ist.

Der innere Rotor 20 ist einstückig über eine Unterlagsscheibe 91 mittels einer Schraube 91 einstückig an einer Nockenwelle 10 befestigt und hat vier Axialnuten 21 jeweils in den Radialrichtungen zur Aufnahme der vier Flügel 70. Ferner ist der innere Rotor 20 mit einer Aufnahmebohrung 22, in welche ein Kopfabschnitt eines Verriegelungsstifts 80 um einen vorbestimmten Betrag eingeführt ist, in der die relative Phase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 eine in Fig. 2 gezeigte vorbestimmte Phase ist (die maximale Nacheilstellung), einem Durchlaß 23, der mit dem Voreildurchlaß 11 verbunden ist, um das Arbeitsöl zu und von der Aufnahmebohrung 22 zuzuführen/abzuführen, Durchlässen 24, die mit dem Voreildurchlaß 11 verbunden sind, um das Arbeitsöl zu und von den Voreilkammern R1 zuzuführen/abzuführen, und mit Durchlässen 25 versehen, die mit dem Nacheildurchlaß 12 verbunden sind, um das Arbeitsöl zu und von den Nacheilkammern R2 zuzuführen/abzuführen. Hierbei ist jeder Flügel 70 durch eine Feder 71 (wie in Fig. 1 gezeigt) nach radial außen vorgespannt, die in dem Bodenabschnitt der Flügelnut 21 aufgenommen ist. Eine Voreilkammer R1a wird über einen Durchlaß 27 mit Arbeitsöl versorgt, der am Außenumfang des inneren Rotors 20 angeordnet ist. Ferner ist eine Axialnut 28 an der Außenumfangsfläche des inneren Rotors ausgebildet, um sich von dem Öffnungsende der Aufnahmebohrung 22 in Richtung auf die Rückplatte 50 zu erstrecken. Eine Axialnut 26 ist in der Außenumfangsfläche des inneren Rotors 20 ausgebildet, um sich vom Öffnungsende des Durchlasses 23 in Richtung auf die Rückplatte 50 zu erstrecken. Diese Axialnuten 26 und 28 sind in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand der maximalen Nacheilung über eine Nut 32 verbunden, die in der rückwärtigen Oberfläche des äußeren Rotors 30 ausgebildet ist. Folglich ist die Aufnahmebohrung 22 nur dann über die Axialnut 28, die Nut 32, die Achsialnut 26 und den Durchlaß 23 mit dem Voreildurchlaß 11 verbunden, wenn die relative Phase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 die maximale Nacheilstellung ist.

Der äußere Rotor 30 ist am Außenumfang des inneren Rotors 20 angebracht, um mit einem vorbestimmten Betrag relativ zu dem inneren Rotor 20 drehen zu können. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Frontplatte 40 und die Rückplatte 50 an beiden Seiten des äußeren Rotors 30 fluiddicht verbunden und die Frontplatte 40, die Rückplatte 50 und der äußere Rotor 30 sind durch Schrauben 32 miteinander verschraubt. Das Synchronzahnrad 31 ist einstückig am Außenumfang des hinteren Endes des äußeren Rotors 30 ausgebildet. Ferner sind vier Vorsprungsabschnitte 33, die nach innen vorstehen, am Innenumfangsabschnitt des äußeren Rotors 30 ausgebildet. Die Umfangsfläche jedes Vorsprungsabschnitts 33 ist gleitend an dem inneren Rotor 20 angebracht. Eine Rückzugsbohrung 34, in welcher der Verriegelungsstift 80 und eine Feder 81 angeordnet sind, ist in einem der Vorsprungsabschnitte 33 ausgebildet, und Hohlabschnitte 36, 37 sind in diesem Vorsprungsabschnitt 33 ausgebildet.

Die Frontplatte 40 ist eine kreisförmige Platte mit einem rohrförmigen Abschnitt 41 und Verbindungslöcher (nicht gezeigt), die mit den Hohlabschnitten 36, 37 übereinstimmen, sind darin ausgebildet. Die Frontplatte 40 hat einen Schlitzabschnitt 46, mit dem ein Ende der Torsionsfeder 60 damit in Eingriff gebracht ist. Die Rückplatte 50 ist eine kreisförmige Platte und ist mit Verbindungslöchern (nicht gezeigt) versehen, die mit den Hohlabschnitten 36 und 37 übereinstimmen.

Die Torsionsfeder 60 ist mit ihrem äußeren Ende mit dem inneren Rotor 20 in Eingriff und spannt den inneren Rotor 20 relativ zu dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40 und der Rückplatte 50 im Uhrzeigersinn in Fig. 2 vor. Die Torsionsfeder ist unter Berücksichtigung der Kraft ausgelegt, die die Drehung des inneren Rotors 20 und der Flügel 70 in Richtung auf die Voreilseite behindert. Die Torsionsfeder 60 drückt den inneren Rotor 20 relativ zu dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40 und der Rückplatte 50 in Richtung auf die Voreilseite, wodurch das Ansprechen der Drehung des inneren Rotors 20 in Richtung auf die Voreilseite verbessert ist.

Jeder jeweilige Flügel 70 ist in der jeweiligen Druckkammer R0 angeordnet, die zwischen den benachbarten Vorsprungsabschnitten 33 ausgebildet ist, und unterteilt die Druckkammer R0 in die Voreilkammer R1 und die Nacheilkammer R2.

Der Verriegelungsstift 80 ist in die Rückzugsbohrung 34 eingesetzt, um sich in Radialrichtung des äußeren Rotors 30 bewegen zu können, und ist in Richtung auf den inneren Rotor 20 durch die Feder 81 vorgespannt, die zwischen dem Verriegelungsstift 80 und einem Halter 82 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, eine die Rückzugsbohrung 34 am äußeren Ende der Rückzugsbohrung 34 durchdringende Nut 35 in dem äußeren Rotor 30 eingebracht, die zur Vorderseite des äußeren Rotors 30 öffnet. Der plattenförmige Halter 82 ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, von der Vorderseite des äußeren Rotors 30 in die Nut 35 eingesetzt und das eine Ende der Feder 81 ist mit dem Halter 82 in Eingriff. Der Halter 82 hat vier Vorsprünge 84. Jeder Vorsprung 84 ist an den Eckabschnitten des Halters 82 ausgebildet, um in die Nut 35 der Rückzugsbohrung 34 einzugreifen. Hierbei hat der Halter 82, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ein Langloch 83.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Brennkraftmaschine aus ist, ist die Ölpumpe 122 ebenfalls außer Betrieb und das Umschaltventil 100 ist in der in Fig. 1 gezeigten Stellung. Ferner ist der Kopf des Verriegelungsstifts 80 in die Aufnahmebohrung 22 eingeführt, um die relative Phase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 in der maximalen Nacheilstellung zu verriegeln, in der das Volumen jeder der Nacheilkammern R2 einen maximalen Wert annimmt und das Drucköl nicht dem Voreildurchlaß 11 und dem Nacheildurchlaß 12 zugeführt wird. Wenn die Brennkraftmaschine entsprechend angelassen wird, wird eine unnötige Relativdrehung zwischen der Drehwelle mit der Nockenwelle 10, dem inneren Rotor 20, den Flügeln 70 usw. und dem Drehübertragungselement mit dem äußeren Rotor 30, dem Synchronzahnrad 31, der Frontplatte 40, der Rückplatte 50 usw. in Folge großer Drehzahlveränderungen begrenzt und der Nachteil, der sich aus der überflüssigen Relativdrehung zwischen der Drehwelle und dem Drehübertragungselement (beispielsweise Kollisionsgeräusche der Flügel 70) ergibt, wird vermieden.

Wenn ferner die Ölpumpe 122 durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird und das Umschaltventil 100 umgeschaltet ist, wird das von der Ölpumpe 122 zugeführte Öl über den Voreilkanal 11 und die Kanäle 24 den Voreilkammern R1 zugeführt, und das Öl wird von den Nacheilkammern R2 über die Durchlässe 25 und den Nacheildurchlaß 12 abgeführt. Zur gleichen Zeit wird das Öl von der Ölpumpe 122 über den Voreildurchlaß 11, den Durchlaß 23 und den Durchlaß 27 zu der Voreilkammer Rla sowie zu der Aufnahmebohrung 22 über den Voreildurchlaß 11, den Durchlaß 23, die Achsialnut 26, die Nut 32 und die. Achsialnut 28 zugeführt.

Dadurch bewegt sich der Kopfabschnitt des Verriegelungsstifts 80 gegen die Wirkung der Feder 81 aus der Aufnahmebohrung 22 in die Rückzugsbohrung 34, um die Verriegelung der relativen Phase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 aufzuheben, so daß die Drehwelle mit der Nockenwelle 10, dem inneren Rotor 20, den Flügeln 70 etc. in der Voreilrichtung (im Uhrzeigersinn in Fig. 2) dreht. Hierbei wird nach Drehung der Drehwelle in einem vorbestimmten Bereich die Verbindung zwischen dem Durchlaß 23 und der Aufnahmebohrung 22 aufrecht erhalten, so daß die Vibrationen des Verriegelungsstifts 80 durch die Pulsation des Öls gestoppt werden.

In einem Zustand, in welchem der Kopfabschnitt des Verriegelungsstifts 80 nicht in die Aufnahmebohrung 22 eingeführt ist und das Umschaltventil 100 nicht umgeschaltet ist, wird das von der Ölpumpe 122 zugeführte Öl den Nacheilkammern R2 über den Nacheildurchlaß 12 und die Durchlässe 23 zugeführt und das Öl wird von den Voreilkammern R2 über die Durchlässe 24 und den Voreildurchlaß 11 abgeführt. Dadurch dreht sich die Drehwelle mit der Nockenwelle 10, dem inneren Rotor 20, den Flügeln 70 usw. in der Nacheilrichtung (der Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2).

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Nut 35, die die Rückzugsbohrung 34 am äußeren Ende der Rückzugsbohrung durchdringt und deren Ende zur Vorderseite des äußeren Rotors 30 öffnet, in dem äußeren Rotor 30 ausgebildet. Entsprechend ist der Zusammenbau der Vorrichtung einfach. Genauer gesagt, nachdem der plattenförmige Halter 82 in die Nut 35 von der Vorderseite des äußeren Rotors 30 eingesetzt ist, werden beide Seitenflächen mit der Frontplatte 40 bzw. der Rückplatte 50 versehen.

Ventilzeitsteuervorrichtung, mit einer drehbar in einem Motor angeordneten Nockenwelle 10, einem Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelwellenscheibe 61, das um die Umfangsfläche der Nockenwelle angeordnet ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, an der Nockenwelle oder dem Drehübertragungselement ausgebildeten Flügeln 70, zwischen der Nockenwelle und dem Drehübertragungselement ausgebildeten Fluidkammern, die durch die Flügel 70 in Voreilkammern R1 und Nacheilkammern R2 unterteilt sind, einem ersten Fluiddurchlaß 11 zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern R1, einem zweiten Fluiddurchlaß 12 zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern R2, einer in dem Drehübertragungselement ausgebildeten Rückzugsbohrung 34, die einen Verriegelungsstift 80 und eine auf den Verriegelungsstift 80 wirkende Feder 81 aufnimmt, einer das eine Ende der Feder 81 abstützenden Platte 82, wobei die Platte in eine Nut 35 eingreift, welche sich in Radialrichtung der Rückzugsbohrung erstreckend ausgebildet ist, einer an der Nockenwelle 10 ausgebildeten Aufnahmebohrung 22 und einem dritten Fluiddurchlaß 23 zur Versorgung der Aufnahmebohrung 22.

Claims (3)

1. Ventilzeitsteuervorrichtung, mit
einer drehbar an einem Zylinderkopf (110) eines Motors angebrachten Nockenwelle (10),
einem Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelscheibe (61), das um die Umfangsfläche der Nockenwelle (10) angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen,
einer Vielzahl von an der Nockenwelle (10) oder dem Drehübertragungselement angebrachten Flügeln (70),
zwischen der Nockenwelle (10) und dem Drehübertragungselement ausgebildeten Fluidkammern (R0), die durch die Flügel (70) in Voreilkammern (R1) und Nacheilkammern (R2) unterteilt sind,
einem ersten Fluiddurchlaß (11) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern (R1),
einem zweiten Fluiddurchlaß (12) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Nacheilkammern (R2),
einer in dem Drehübertragungselement ausgebildeten Rückzugsbohrung (34), die einen Verriegelungsstift (80) und eine auf den Verriegelungsstift (80) wirkende Feder (81) aufnimmt,
einer Platte (82), die ein Ende der Feder (81) abstützt, wobei die Platte (82) in eine Nut (35) eingreift, die in radialer Richtung der Rückzugsbohrung (34) eingebracht ist,
einer in der Nockenwelle (10) ausgebildeten Aufnahmebohrung (22) und
einem dritten Fluiddurchlaß (23) zur Versorgung der Aufnahmebohrung (22).

2. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drehübertragungselement einen äußeren Rotor (30) mit der Rückzugsbohrung (34), einer Frontplatte (40) und einer Rückplatte (50) aufweist, wobei der äußere Rotor (30) zwischen der Frontplatte (40) und der Rückplatte (50) angeordnet ist, und wobei die Nut (35) mindestens in Richtung auf ein Ende des äußeren Rotors (30) offen ist, um die Platte (82) in die Nut (35) einzusetzen.

3. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nut (35) in Richtung auf die Frontplatte (40) öffnet.