专利摘要:
Ein Ventilzeitsteuersystem umfasst eine erste Einrichtung zum Ändern eines Fixierungswinkels zwischen einem antreibenden und einem angetriebenen Drehglied durch eine relative Drehung derselben, wobei die erste Einrichtung einen ersten und einen zweiten Drehmechanismus umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind, sowie eine zweite Einrichtung zum Sperren der ersten Einrichtung an einer für den Motorstart geeigneten Fixierungswinkelposition, die zwischen einer am stärksten zurückgesetzten Winkelposition und einer am stärksten vorgerückten Winkelposition gesetzt ist. Die zweite Einrichtung umfasst einen ersten Sperrmechanismus zum Sperren des ersten Drehmechanismus an der am stärksten zurückgesetzten Winkelposition oder der am stärksten vorgerückten Winkelposition und einen zweiten Sperrmechanismus zum Sperren des zweiten Drehmechanismus an der jeweils anderen Position. Der erste und der zweite Drehmechanismus werden durch den ersten und den zweiten Sperrmechanismus an entgegengesetzten Positionen gesperrt, um den Fixierungswinkel an der für den Motorstart geeigneten Fixierungswinkelposition zu halten.
公开号:DE102004002395A1
申请号:DE200410002395
申请日:2004-01-16
公开日:2004-08-05
发明作者:Yoshinori Atsugi Ichinosawa
申请人:Hitachi Unisia Automotive Ltd;
IPC主号:F01L1-34
专利说明:
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifftein Ventilzeitsteuersystem zum Steuern der Öffnungs-/Schließzeit einesEinlassventils und eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors.
[0002] Das Ventilzeitsteuersystem umfasstein antreibendes Drehglied, das durch eine Kurbelwelle gedreht wird,und ein angetriebenes Drehglied, das an der Kurbelwelle vorgesehenund mit dem antreibenden Drehglied verbunden ist, um eine erforderliche relativeDrehung zu erzeugen. Der Fixierungswinkel zwischen dem antreibendesDrehglied und dem angetriebenen Drehglied wird durch eine Fixierungswinkel-Änderungseinrichtung einschließlich eineshydraulischen Stellglieds gesteuert.
[0003] Das Ventilzeitsteuersystem steuertdie Hebezeit des Motorventils beim Motorstart zu der am stärksten zurückgesetztenWinkelseite oder zu der am stärkstenvorgerücktenWinkelseite. Es wurden vor kurzem Untersuchungen angestellt, umeine Zeitsteuerung weiter außerhalbdes Hebezeitpunkts beim Motorstart, d.h. eine Zeitsteuerung aufder am stärkstenzurückgesetztenWinkelseite oder auf der am stärkstenvorgerücktenWinkelseite in Übereinstimmungmit den Fahrzeugfahrtbedingungen zu verwenden. In diesem Fall istdie Hebezeit beim Motorstart, d.h. die Hebezeit, die einen Motorstartermöglicht,notwendigerweise eine Zeit zwischen dem am stärksten zurückgesetzten Winkel und demam stärkstenvorgerücktenWinkel. Deshalb muss beim Motorstart die Fixierungswinkel-Änderungseinrichtungden Fixierungswinkel zu einer mittleren Position zurückführen, d.h.zu einer Position zwischen einer am stärksten zurückgesetzten Winkelpositionund einer am stärkstenvorgerücktenWinkelposition.
[0004] Angesichts dieser technischen Herausforderungschlägt JP-A 2002-155714 einVentilzeitsteuersystem vor, das eine vorschieb- und zurückziehbare Sperrklauean dem antreibenden Drehglied oder an dem angetriebenen Drehgliedund eine Vertiefung an dem jeweils anderen Drehglied umfasst, diemit der Sperrklaue in der mittleren Position verbunden werden kann.Die Sperrklaue wird mithilfe einer Federeinrichtung in der Sperrrichtungvorgespannt, d.h. in der Richtung der Verbindung mit der Vertiefung.Zur Freigabe der Sperre wird auf die Sperrklaue ein hydraulischerDruck gegen die Federeinrichtung ausgeübt.
[0005] Bei diesem Ventilzeitsteuersystemwird währenddes normalen Motorbetriebs der Freigabedruck auf die Sperrklaueausgeübt,um eine freie Änderung desFixierungswinkels zu gestatten. Während des Motorstopps drückt dieFedereinrichtung die Sperrklaue nach vorne, wenn der hydraulischeDruck reduziert wird. Und wenn der Fixierungswinkel die mittlere Positioneinnimmt, bis der Motor komplett stoppt, dann wird die Sperrklauemit der Vertiefung verbunden. Wenn die Sperrklaue beim Motorstoppnicht mit der Vertiefung verbunden ist, wird die Sperrklaue mit derselbenverbunden, sobald das angetriebene Drehglied durch ein geändertesDrehmoment der Kurbelwelle schwingt, d.h. sobald das Drehmoment aufgrundder Vorspannungskraft einer Ventilfeder und eines Profils eines Antriebsnockenswährend desKurbelns beim Motorneustart variiert wird.
[0006] Bei dem in JP-A 2002-155714 angegebenen Ventilzeitsteuersystemist jedoch die Schwinggeschwindigkeit der Nockenwelle mit alternierendem Drehmomentsehr hoch, sodass beim Motorstart das Schwingen häufig dazuführt,dass die Sperrklaue überdie Vertiefung geht, wodurch eine zuverlässige Verbindung der Sperrklauemit der Vertiefung beim Motorstopp erschwert. Wenn also die Sperrklaue beimMotorstopp nicht mit der Vertiefung verbunden ist, kann nachfolgendkein schneller Motorstart erreicht werden.
[0007] Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegendenErfindung, ein Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor anzugeben,der ein sicheres Sperren des Fixierungswinkels zwischen dem antreibendenDrehglied und dem angetriebenen Drehglied an einer Winkelpositionzwischen der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition und der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition und damit einen schnellen Motorstart gestattet.
[0008] Die vorliegende Erfindung gibt allgemeinein System fürdie Ventilzeitsteuerung in einem Verbrennungsmotor an, wobei dasSystem umfasst: ein antreibendes Drehglied, das durch eine Kurbelwelle desMotors gedreht wird; ein angetriebenes Drehglied, das an einer Nockenwelledes Motors vorgesehen ist, wobei das angetriebene Drehglied mitdem antreibenden Drehglied verbunden ist, um eine relative Drehungzu erzeugen; eine erste Einrichtung, die einen Fixierungswinkelzwischen dem antreibenden Drehglied und dem angetriebenen Drehglied durch einerelative Drehung ändert,wobei die erste Einrichtung einen ersten und einen zweiten Drehmechanismusumfasst, die miteinander in Reihe verbunden sind, wobei jeder Drehmechanismuseinen Drehbereich aufweist, der auf einen vorbestimmten Winkel beschränkt ist;und eine zweite Einrichtung, die die erste Einrichtung an einerfür denMotorstart geeigneten Fixierungswinkelposition sperrt, wobei dieFixierungswinkelposition zwischen einer am stärksten zurückgesetzten Winkelpositionund einer am stärksten vorgerückten Positiongesetzt ist, wobei die zweite Einrichtung einen ersten Sperrmechanismus,der den ersten Drehmechanismus an der am stärksten zurückgesetzten Winkelpositionoder an der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition sperrt, und einen zweiten Sperrmechanismus umfasst,der den zweiten Drehmechanismus entsprechend an der am stärksten vorgerückten Winkelpositionoder an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition sperrt, wobei der erste und der zweite Drehmechanismus durchden ersten und den zweiten Sperrmechanismus an entgegengesetztenPositionen gesperrt werden, um den Fixierungswinkel an der für den Motorstartgeeigneten Fixierungswinkelposition zu halten.
[0009] Die anderen Aufgaben und Merkmaleder vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibungmit Bezug auf die beigefügtenZeichnungen verdeutlicht:
[0010] 1 isteine Längsschnittansicht,die eine erste Ausführungsformeines Ventilsteuersystems für einenVerbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindungzeigt,
[0011] 2 isteine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
[0012] 3 isteine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2,
[0013] 4 isteine 2 ähnlicheAnsicht, die einen ersten Drehmechanismus zeigt,
[0014] 5 isteine 3 ähnlicheAnsicht entlang der Linie V-V in 4,
[0015] 6 isteine 2 ähnlicheAnsicht entlang der Linie VI-VI in 1,
[0016] 7 istein Diagramm, das einen Hydraulikkreis zeigt,
[0017] 8 isteine 1 ähnlicheAnsicht, die das Ventilsteuersystem zeigt,
[0018] 9 isteine 6 ähnlicheAnsicht entlang der Linie IX-IX in 8,
[0019] 10 istein Kurvendiagramm, das eine Kennlinie des Ventilhubs in Bezug aufden Kurbelwellen-Drehwinkel zeigt,
[0020] 11 istein 10 ähnlichesKurvendiagramm, das eine Kennlinie des variierenden Drehmomentsin Bezug auf den Kurbelwellen-Drehwinkel zeigt,
[0021] 12 isteine 5 ähnlicheAnsicht, die eine zweite Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt,
[0022] 13 isteine Explosionsansicht im Schnitt der zweiten Ausführungsform,
[0023] 14 isteine Teilschnittansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegendenErfindung zeigt,
[0024] 15 isteine 12 ähnlicheAnsicht entlang der Linie XV-XV in 14,
[0025] 16 isteine Teillängsschnittansicht,die eine vierte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt, und
[0026] 17 isteine 8 ähnlicheAnsicht, die eine fünfteAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt.
[0027] Mit Bezug auf die Zeichnungen, indenen gleiche Bezugszeichen jeweils ähnliche Teile angeben, wirdim Folgenden ein Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegendenErfindung beschrieben.
[0028] 1–11 zeigen eine erste Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt,wird eine Kurbelwelle 1 drehbar auf einem Zylinderkopf 2 einesVerbrennungsmotors gehalten. Das Ventilzeitsteuersystem ist an einemvorderen Ende der Kurbelwelle 1 angeordnet. Die Kurbelwelle 1 istauf der Einlassseite vorgesehen und umfasst einen Basisteil, indem ein Antriebsnocken (nicht gezeigt) zum Öffnen und Schließen einesEinlassventils (nicht gezeigt) integriert ist. In der ersten Ausführungsformbildet die Nockenwelle 1 selbst ein angetriebenes Drehglied.
[0029] Das Ventilzeitsteuersystem umfasstein Kettenrad bzw. ein antreibendes Drehglied 3, das durch eineKurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors über eine Zeitkette oder ähnlichesgedreht wird, eine Nockenwelle 1, an dessen vorderem Endedas Kettenrad 3 befestigt ist, um eine erforderliche relativeDrehung zu erzeugen, eine Fixierungswinkel-Änderungseinrichtung 4,die zwischen dem Kettenrad 3 und der Nockenwelle 1 angeordnetist, um den Fixierungswinkel dazwischen zu ändern, und eine Sperreinrichtung,welche die Fixierungswinkel-Änderungseinrichtung 4 aneiner fürden Motorstart geeigneten Fixierungswinkelposition sperren kannund einen ersten und einen zweiten Sperrmechanismus 33, 47 umfasst.In der ersten Ausführungsformwird die fürden Motorstart geeignete Fixierungswinkelposition grob auf eine mittlerePosition, d.h. auf eine Position zwischen der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition und der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition gesetzt.
[0030] Die Fixierungswinkel-Änderungseinrichtung 4 umfassteinen ersten Drehmechanismus 5, der durch den Hydraulikdruckangetrieben wird, und einen zweiten Drehmechanismus 6,der durch das alternierende Drehmoment der Nockenwelle 1 angetriebenwird. Wie in 2 und 6 gezeigt, wird der ersteDrehmechanismus 5 in seiner Drehung innerhalb des Bereichseines gesetzten Winkels „a" während desnormalen Motorbetriebs kontrolliert, während der zweite Drehmechanismus 6 vorübergehendnur beim Motorstart um einen gesetzten Winkel „b" zu der vorgerückten Winkelseite zurückgeführt wird.Die Beziehung zwischen den Maximaldrehbereichen „a" und „b" des ersten und zweiten Drehmechanismus 5, 6 kanngrob durch a = 2b wiedergegeben werden.
[0031] Der erste Drehmechanismus 5 umfassteinen Flügelrotor 8,der mit dem vorderen Ende der Nockenwelle 1 mittels einerNockenschraube 7 verbunden ist, und ein Gehäuse 9,das drehbar an dem vorderen Ende der Nockenwelle 1 derartbefestigt ist, dass es den Flügelrotor 8 umgibt.Das Gehäuse 9 wirderhalten, indem eine vordere Abdeckung 11 und ein hintererBlock 12 mit einem im wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 10 jeweilsvon der axial vorderen und hinteren Richtung miteinander verbunden werden.Wie in 2 und 4 gezeigt, sind vier Trennwände mittrapezförmigemQuerschnitt vorstehend mit Winkeln von ungefähr 90° auf der inneren Umfangsfläche desGehäuse-Hauptkörpers 10 angeordnet.
[0032] Wie in 2 und 4 gezeigt, umfasst der Flügelrotor 8 vierFlügel 14,die vorstehend mit Abständenvon im wesentlichen 90° aufdem Außenumfang einesim wesentlichen zylindrischen Körpersangeordnet sind, wobei die vier Flügel 14 zwischen benachbartenTrennwänden 13, 13 desGehäuses 9 angeordnetsind. Eine relative Drehung des Gehäuses 9 und des Flügelrotors 8 wirddurch Flügel 14 beschränkt, diegegen Trennwände 13 stoßen, wobei derBeschränkungswinkelbzw, der zulässigeDrehbereich einem gesetzten Winkel „a" entspricht. Eine Vorrückungswinkel-Kammer 15 istzwischen einer Seitenflächedes Flügels 14 desFlügelrotors 8 und einergegenüberliegendenTrennwand 13 definiert, während eine Rücksetzungswinkel-Kammer 16 zwischender anderen Seite des Flügels 14 undeiner gegenüberliegendenTrennwand 13 definiert ist. Die Vorrichtung umfasst alsovier Paare von Vorrückungswinkel-Kammern 15 undRücksetzungswinkel-Kammern 16.Federvorgespannte Dichtungsglieder 17 sind jeweils an vorderenEnden des Flügels 14 undder Trennwand 13 befestigt, um eine Flüssigkeitsdichtung zwischenbenachbarten Kammern vorzusehen.
[0033] Eine erste und eine zweite Zufuhr-/Ablassleitung 18, 19 sindin der Nockenwelle 1 ausgebildet, um mit dem Zylinderkopf 2 über einLager zu kommunizieren, wobei ein erstes radiales Loch 20 undein zweites radiales Loch (nicht gezeigt) in dem Körper desFlügelrotors 8 ausgebildetsind, um eine Kommunikation zwischen den Vorrückungswinkel-Kammern und Rücksetzungswinkel-Kammern 15, 16 sowie zwischender ersten und der zweiten Zufuhr-/Ablassleitung 18, 19 vorzusehen.Die erste und die zweite Zufuhr-/Ablassleitung 18, 19 sindwie in 7 gezeigt miteinem Hydraulikkreis verbunden. In dem Hydraulikkreis sind einemit einer ÖlpumpeP verbundene Zufuhrleitung 21 und eine mit einer Ölpfanne 22 kommunizierendeAblassleitung 23 überein Solenoid-Wahlventil 24 mit der ersten und der zweitenZufuhr-/Ablassleitung 18, 19 verbunden. Das Wahlventil 24 wirdentsprechend durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) (nichtgezeigt) in Übereinstimmung mitMotorbetriebsbedingungen gesteuert, um die Zufuhr/das Ablassen einerHydraulikflüssigkeitzu/von den Vorrückungswinkel-und Rücksetzungswinkel-Kammern 15, 16 zusteuern. Die ÖlpumpeP wird durch die Motorleistung betrieben, um eine Pumpoperationsynchron zu dem Motorbetrieb vorzusehen.
[0034] Wie in 3 und 5 gezeigt, ist ein Stiftloch 25 ineinem Flügel 14 desFlügelrotors 8 ausgebildet, indem ein Sperrstift 26, eine Feder 27 zum Vorspannendes Sperrstifts 26 zu dem hinteren Block 12 und eineHalterung 28 zum Halten eines Endes der Feder 27 untergebrachtsind. Eine Sperröffnung 29 istin einer Seitenflächedes hinteren Blocks 12 auf der Seite des Gehäuse-Hauptkörpers 10 ausgebildet.In der Sperröffnung 29 wirddie Spitze des Sperrstifts 26 gehalten, wenn der Flügelrotor 8 nachoben zu der am stärkstenzurückgesetztenPosition in Bezug auf den Gehäuse-Hauptkörper 10 gedrehtist, d.h. wenn der Flügel 14 gegeneine Seitenflächeder Trennwand 13 stößt, um dieDrehung zu beschränken.
[0035] Das Stiftloch 25 ist mitstufenweise von der vorderen Abdeckung 11 zum hinterenBlock 12 reduziertem Durchmesser ausgebildet. Ein Flansch 26a istan einem Basisende des Sperrstifts 26 vorgesehen, um gleitendin einen Teil mit großemDurchmesser des Stiftlochs 25 eingeführt zu werden. Ein Zwischenraumzwischen der gestuften Flächedes Stiftlochs 25 und dem Flansch 26a des Sperrstifts 26 dientals Druckkammer 30, in die eine Hydraulikflüssigkeitder Rücksetzungswinkel-Kammer 16 durch einKommunikationsloch 31 eingeführt wird, das durch den Flügel 14 desFlügelrotors 8 ausgebildet ist.Eine Leitrille 32 ist in dem Flügel 14 mit dem Stiftloch 25 aufeiner Seitenflächegegenüberdem hinteren Block 12 ausgebildet, um eine Kommunikation zwischender Vorrückungswinkel-Kammer 15 undeinen Rand des Stiftlochs 25 vorzusehen. Die Hydraulikflüssigkeitder Vorrückungswinkel-Kammer 15 wird zuder Spitze des Sperrstifts 26 durch die Leitrille 32 geführt.
[0036] Daraus resultiert, dass der Sperrstift 26 die Drücke vonder Vorrückungswinkel-Kammer 15 und derRücksetzungswinkel-Kammer 16 gegendie vorspannende Kraft der Feder 27 erfährt. Wenn also einer der Drücke in derVorrückungswinkel-Kammer 15 oderder Rücksetzungswinkel-Kammer 16 einengesetzten Wert überschreitetund der Sperrstift 26 in die Sperröffnung 29 eingeführt ist,wird der Sperrstift 26 aus der Öffnung 29 entfernt,sodass die Sperre gelöst wird.In der ersten Ausführungsformumfasst der erste Sperrmechanismus 33 zum Sperren der Drehung desersten Drehmechanismus 5 den Sperrstift 26, die Sperröffnung 29,die Feder 27 und den oben beschriebenen Sperr/Freigabe-Aufbau.
[0037] Der zweite Drehmechanismus 6 umfasstden hinteren Block 12 des ersten Drehmechanismus 5 unddas drehbar an diesem befestigte Kettenrad 3 und wird durchein alternierendes Drehmoment der Nockenwelle 1 angetrieben,das währendder Drehung der Nockenwelle 1 auf den hinteren Block 12 ausgeübt wird.Weil der hintere Block 12 als Ausgangsseitenglied des zweitenDrehmechanismus 6 und als Eingangsseitenglied des erstenDrehmechanismus dient, sind die zwei Drehmechanismen 5, 6 über denhinteren Block 12 in Reihe miteinander verbunden.
[0038] Wie in 1 und 6 gezeigt, ist der hintere Block 12 alsganzes annäherndzylindrisch ausgebildet und weist ein Paar von kreissektorförmigen Hohlräumen 34 auf,die in dem Außenumfangder Endflächeauf der gegenüberliegendenSeite des Gehäuse-Hauptkörpers 10 ausgebildetsind. Weiterhin ist das Kettenrad 3 mit kreissektorförmigen Stoppvorsprüngen 35 ausgebildet,die in die Hohlräume 34 deshinteren Blocks eingefügtwerden können.Indem die Stoppvorsprünge 35 gegendie Wand des entsprechenden Hohlraums 34 stoßen, wirdder Drehbereich des zweiten Drehmechanismus 6 auf den gesetztenWinkel „b" beschränkt. Dieradial gegenüberliegendenWandflächendes Hohlraums 34 und des Stoppvorsprungs 35 umfassenkonzentrische Kreisflächen,die einander gleitend kontaktieren, um das Kettenrad 3 aufdem hinteren Block 12 drehbar zu halten.
[0039] Stiftlöcher 36 sind in demStoppvorsprüngen 35 desKettenrads 3 ausgebildet, um sich zu der unteren Fläche derHohlräume 34 zu öffnen. ZylindrischeSperrstifte 37a, 37b sind gleitend in den Stiftlöchern 36 aufgenommen,wobei außerdemauch Federn 38 zum Vorspannen der Sperrstifte 37a, 37b in dervorschiebenden Richtung aufgenommen sind. Die Spitzen der Sperrstifte 37a, 37b sindmit einer im wesentlichen kugelförmigenFlächeausgebildet.
[0040] Weiterhin sind Sperröffnungen 39a, 39b in demhinteren Block 12 ausgebildet und öffnen sich zu der unteren Fläche derHohlräume 34,währendBetätigungsstifte 40a, 40b ander Unterseite der Sperröffnungen 39a, 39b vorgesehensind, sodass sie vorgeschoben und zurückgezogen werden können. In derersten Ausführungsformsind die Sperröffnungen 39a, 39b nichtdirekt in dem hinteren Block 12 ausgebildet, sondern sindals vordere Öffnungenin zylindrischen Blöcken 41 ausgebildet,die in den hinteren Block 12 eingepasst sind. Jeder zylindrischeBlock 41 umfasst eine Trennwand, die die untere Fläche einer Sperröffnung 39a, 39b bildet,sowie eine Vertiefung 42 gegenüber der Sperröffnung 39a, 39b aufder anderen Seite der Trennwand, um eine Zylinderkammer zwischendem Zylinderblock 41 und dem hinteren Block 12 zudefinieren. Jeder Betätigungsstift 40a, 40b weistein Basisende auf, das mit einem Flansch 43 ausgebildetist, der sich in eine Vertiefung 42 in der vorderen undhinteren Kammer erstreckt, sowie ein vorderes Ende, das sich durchdie Trennwand erstreckt und in die Sperröffnung 39a, 39b vorsteht.
[0041] Die Sperröffnungen 39a, 39b sindderart angeordnet, dass sie jeweils mit den Sperrstiften 37a, 37b verbundenwerden können,wobei die Sperröffnung 39a inihrer Position dem Sperrstift 37a entspricht, wenn einRückblock 12 maximalzu der Vorrückungswinkelseitein Bezug auf das Kettenrad 3 wie in 6 gezeigt gedreht ist, und wobei dieSperröffnung 39b inihrer Position dem Sperrstift 37b entspricht, wenn derhintere Block 12 maximal zu der Rücksetzungswinkelseite in Bezugauf das Kettenrad 3 wie in 9 gezeigtgedreht ist.
[0042] Der Betätigungsstift 40a inEntsprechung zu der Sperröffnung 39a istnach hinten durch eine Feder 44a vorgespannt und weisteine Druckkammer 45a auf, die auf der Rückseite des Flansches 43 angeordnetist, um Hydraulikflüssigkeitzu empfangen. Weiterhin ist der Betätigungsstift 40b inEntsprechung zu der Sperröffnung 39b nachvorne durch eine Feder 44b vorgespannt und weist eine Druckkammer 45b auf,die auf der Vorderseite des Flansches 43 angeordnet ist,um eine Hydraulikflüssigkeit zuempfangen. Wenn also wie in 1 gezeigtder Druck in den Druckkammern 45a, 45b kleinerals ein gesetzter Wert ist, wird der Betätigungsstift 40a nach hintenunter der Vorspannungskraft der Feder 44a bewegt, um dieSperröffnung 39a imwesentlichen zu öffnen,währendder Betätigungsstift 40b unterder Vorspannungskraft der Feder 44b nach vorne bewegt wird,um die Sperröffnung 39b imwesentlichen zu sperren. Wenn also der hintere Block 12 wiein 6 gezeigt zu einermaximal beschränktenPosition auf der Vorrückungswinkelseiteverschoben wird, wird der Sperrstift 37a wie in 1 gezeigt in die Sperröffnung eingeführt, sodassdie Sperre aufrechterhalten wird.
[0043] Die Druckkammern 45a, 45b sindmit einer Zufuhrleitung 21 in dem Hydraulikkreis wie in 7 gezeigt über einedritte Zufuhr-/Ablassleitung 46 verbunden, die sich vondem hinteren Block 12 zu der Nockenwelle 1 erstreckt.Wenn wie in 8 gezeigt derAblassdruck der ÖlpumpeP beim Motorstart einen gesetzten Wert überschreitet, wird der Betätigungsstift 40a gegendie Vorspannungskraft der Feder 49a nach vorne bewegt,um die Öffnung 39a im wesentlichenzu schließen,währendder Betätigungsstift 40b gegendie Vorspannungskraft der Feder 44b nach hinten bewegtwird, um die Sperröffnung 39b imwesentlichen zu öffnen.Wenn der hintere Block 12 wie in 9 gezeigt zu einer maximal beschränkten Positionauf der Verzögerungsseiteverschoben wird, ist der Sperrstift 37b in die Sperröffnung 39 wiein 8 gezeigt eingeführt, sodassdie Sperre aufrechterhalten wird. Die Position, bei welcher derhintere Block 12 maximal zu der Rücksetzungswinkelseite verschobenist, wird im Folgenden als Bezugsposition des zweiten Drehmechanismus 6 bezeichnet.Jeder Betätigungsstift 40a, 40b kann maximalso weit vorstehen, dass seine Endfläche ungefähr bündig mit dem Rand der Sperröffnung 39a, 39b ist.
[0044] In der ersten Ausführungsformumfasst der zweite Sperrmechanismus 47 den Sperrstift 37a,die Sperröffnung 39a,die Feder 38 und den Sperr/Freigabe-Hydraulikkreis, während eindritter Sperrmechanismus 48 den Sperrstift 37b,die Sperröffnung 39b,die Feder 38 und den Sperr/Freigabe-Hydraulikkreis umfasst.
[0045] Mit dem Ventilzeitsteuersystem wirdwährenddes gewöhnlichenMotorbetriebs der zweite Drehmechanismus 6 an der Bezugspositiondurch den dritten Sperrmechanismus 48 gesperrt, während dererste Drehmechanismus 33 hydraulisch innerhalb des Bereichsdes Drehwinkels „a" kontrolliert wird.Währenddes Motorstopps wird der erste Drehmechanismus 33 durchdas alternierende Drehmoment der Nockenwelle 1 zu der amstärkstenzurückgesetztenWinkelseite zurückgeführt. Wieinsbesondere in 11 gezeigt,weist das alternierende Drehmoment der Nockenwelle 1 einenabsoluten Wert von einer (oberen) Komponente auf, die größer alseine andere (untere) Komponente ist, sodass wenn der Steuerdruckbeim Motorstopp reduziert wird, der erste Drehmechanismus 5 durcheine Komponente des alternierenden Drehmoments zurück zu deram stärkstenzurückgesetztenWinkelseite gedrücktwird.
[0046] Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau die Öffnungs-/Schließphase desEinlassventils währenddes Motorbetriebs geändertwird, werden die erste und die zweite Zufuhr-/Ablassleitung 18, 19 durchdie Schaltsteuerung des in 7 gezeigten Wahlventils 24 jeweilsmit der Zufuhrleitung 21 und der Ablassleitung 23 verbunden,um eine Zufuhr von unter hohem Druck stehender Hydraulikflüssigkeitzu der Rücksetzungswinkel-Kammer 16 undein Ablassen von Hydraulikflüssigkeitvon der Vorrückungswinkel-Kammer 15 zuerreichen. Dadurch wird der Flügelrotor 8 wiein 2 gezeigt zu deram stärkstenzurückgesetztenWinkelposition in Bezug auf das Gehäuse 9 gedreht, umdie Phase der Öffnungs-/Schließzeit desEinlassventils wie durch die Kurve (A) in 10 gezeigt zu ändern.
[0047] Wenn die Öffnungs-/Schließzeit desEinlassventils dann zu der Seite des am stärksten vorgerückten Winkelsgeändertwird, wird das Zuführen/Ablassenvon Hydraulikflüssigkeitzu/von der ersten und zweiten Zufuhr-/Ablassleitung 18, 19 inumgekehrter Richtung durchgeführt,sodass der Flügelrotor 8 desersten Drehmechanismus 5 zu der am stärksten vorgerückten Winkelpositionin Bezug auf das Gehäuse 9 bewegtwird. Dadurch wird die Öffnungs-/Schließphase desEinlassventils wie durch die Kurve (B) in 10 gezeigt geändert. Die Öffnungs-/Schließphase des Einlassventils kanndurch die Schaltsteuerung des Wahlventils 24 nicht nurzu der am stärkstenzurückgesetztenWinkelphase und der am stärksten vorgerückten Winkelphaseverändertwerden, sondern auch zu einer anderen beliebigen Phase. Weil dieoben beschriebenen Aktionen währenddes Motorbetriebs durchgeführtwerden, wird der zweite Drehmechanismus 6 wie in 8 und 9 gezeigt an der Bezugsposition gesperrt.
[0048] Wenn der Motor durch das Betätigen eines Zündschlüssels oder ähnlicheswährenddes Motorbetriebs gestoppt wird, wird der Hydraulikdruck durch eineReduktion der Drehung der ÖlpumpeP reduziert, sodass der erste Drehmechanismus 5 durch dasalternierende Drehmoment der Nockenwelle 1 zu der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition zurückgeführt wird.Wenn dann der auf den Sperrstift 26 des ersten Sperrmechanismus 33 wirkendeHydraulikdruck kleiner als ein gesetzter Wert wird, wird der Sperrstift 26 indie Sperröffnung 29 deshinteren Blocks 12 eingeführt, um den ersten Sperrmechanismus 33 ander am stärkstenzurückgesetztenWinkelseite zu sperren.
[0049] Dann wird der zweite Drehmechanismus 6 durchden dritten Sperrmechanismus 48 an der Bezugsposition gesperrt,währendder Hydraulikdruck einen bestimmten hohen Wert aufweist. Wenn der Hydraulikdruckkleiner als ein gesetzter Wert wird, wird die Sperre des Sperrstifts 37b desdritten Sperrmechanismus 48 gelöst. Wenn der zweite Drehmechanismus 6 zuder Vorrückungswinkelseitegeschwungen wird, nachdem die Sperre des dritten Sperrmechanismus 48 freigegebenwurde, wird der Sperrstift 37a des zweiten Sperrmechanismus 47 in dieSperröffnung 39a eingeführt, wennein Stoppvorsprung 37a wie in 6 gezeigt gegen eine Wand des Hohlraums 34 stoßt, um denzweiten Drehmechanismus 6 auf der Vorrückungswinkelseite zu sperren.Wenn kein Schwingen des zweiten Drehmechanismus 6 nachder Freigabe der Sperre des dritten Sperrmechanismus 3 auftritt,befindet sich der zweite Drehmechanismus 6 wie in 9 gezeigt an einer Drehpositionauf der Rücksetzungswinkelseite.
[0050] Die folgende Operation wird ausgeführt, wennder Motor in diesem Zustand gestartet wird.
[0051] Wenn der zweite Drehmechanismus 6 während desMotorstopps auf der Seite des Vorrückungswinkels gesperrt ist:Weil der erste und der zweite Drehmechanismus 5, 6 bereitsjeweils an der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition und an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition gesperrt sind, ist der Fixierungswinkel zwischenden Drehmechanismen 5, 6 beim Motorstopp ungefähr an einer mittlerenPosition, die gegenüberder am stärksten zurückgesetztenWinkelposition um den Drehwinkel „b" vorgerückt ist. Wenn also ein Motorstartdurchgeführtwird, werden der erste und der zweite Drehmechanismus 5, 6 während desKurbelns gesperrt gehalten, wobei der Hydraulikdruck in der Ölpumpe P nichtin gleicher Weise wie währenddes Motorstopps steigt, sodass der Motor an der für den Motorstartgeeigneten mittleren Fixierungswinkelposition gestartet wird. Die Öffnungs-/Schließphase desEinlassventils wird durch eine Kurve (C) in 10 wiedergegeben.
[0052] Wenn der zweite Drehmechanismus 6 während desMotorstopps nicht auf der Seite des Vorrückungswinkels gesperrt ist: Während desMotorstopps ist der erste Drehmechanismus 5 an der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition gesperrt, während derzweite Drehmechanismus 6 auf der Rücksetzungswinkelseite verschobenwird, ohne an einer der Positionen gesperrt zu werden. Wenn dannein Kurbeln ausgeführtwird, wird der zweite Drehmechanismus 6 durch das alternierendeDrehmoment der Nockenwelle 1 geschwungen. Und wenn derhintere Block 12 zu der am stärksten vorgerückten Winkelpositionin Bezug auf das Kettenrad 3 gedreht wird, d.h. in seinerDrehung beschränktwird, wird der Sperrstift 26 des zweiten Sperrmechanismus 6 indie Sperröffnung 29 eingeführt, sodassder zweite Drehmechanismus 6 an der am stärksten vorgerückten Winkelpositiongesperrt wird. Deshalb ist der Fixierungswinkel zwischen dem Drehmechanismus 5, 6 danachwie oben beschreiben in der mittleren Position, sodass der Motorin der fürden Motorstart geeigneten mittleren Fixierungswinkelposition gestartetwird.
[0053] Das Ventilzeitsteuersystem kann alsoden Motor in jedem Fall zuverlässigstarten.
[0054] Wenn der Motor gestartet ist undder Ablassdruck der ÖlpumpeP mit der höherenMotorgeschwindigkeit erhöhtwird, sodass der Druck in den Druckkammern 45a, 45b deszweiten und dritten Sperrmechanismus 47, 48 einengesetzten Druck überschreitet,steht der Betätigungsstift 40a des zweitenSperrmechanismus 97 vor, um den Sperrmechanismus 47 freizugeben,währendder Betätigungsstift 40b desdritten Sperrmechanismus 48 zurückgezogen wird, damit der Sperrmechanismus 48 sperrenkann. Deshalb wird der zweite Drehmechanismus 47 dann durchdas alternierende Drehmoment und ähnliches nach oben zu der amstärksten zurückgesetztenWinkelposition gedreht und wird der Sperrstift 37b desdritten Sperrmechanismus in die Sperröffnung 39b eingeführt, sodassder zweite Drehmechanismus 6 an der Bezugsposition gesperrt wird.
[0055] Mit dem Ventilzeitsteuersystem wirdder erste Drehmechanismus 5 an einem die Drehung beschränkendenEnde auf der Rücksetzungswinkelseitedurch den ersten Sperrmechanismus 33 gesperrt, während derzweite Drehmechanismus 6 durch den zweiten Sperrmechanismus 47 aneinem die Drehung beschränkendenEnde auf der Vorrückungswinkelseitegesperrt wird. Bei beiden Drehmechanismen 5, 6 wirdalso durch ein Schwingen oder ähnlichesmit alternierendem Drehmoment verhindert, dass die Sperrstifte 26, 37a über dieSperröffnungen 29, 39a hinausgehen,wodurch eine schnelle Drehsperre ermöglicht wird. Das System gestattetalso nicht nur einen schnellen und zuverlässigen Motorstart, sondern reduziertauch die Geräusche,weil es ein unmittelbares Anhalten der schwingenden oder drehendenMechanismen 5, 6 ermöglicht.
[0056] Bei dem Ventilzeitsteuersystem wirdder erste Drehmechanismus 5, der beim Motorstopp zu der amstärkstenzurückgesetztenWinkelposition zurückzuführen ist,hydraulisch angetrieben, während derdamit in Reihe verbundene zweite Drehmechanismus 6 nurdurch das alternierende Drehmoment angetrieben wird, sodass dieDrehmechanismen 5, 6 immer zuverlässig zuder Fixierungswinkelposition gebracht werden können, an der ein Motorstartnicht durch kühleAußentemperaturenbeeinträchtigtwird.
[0057] Insbesondere weil der hydraulischangetriebene erste Drehmechanismus 5 beim Motorstopp (an einemZeitpunkt unmittelbar vor dem vollständigen Motorstopp) eine Drehsperrean der Rücksetzungswinkelpositionaufweist, wird die in die Vorrückungswinkel-Kammer 15 undin die Rücksetzungswinkel-Kammer 16 eingeführte Hydraulikflüssigkeit durchden Motor erwärmtund weist eine ausreichend niedrigen viskosen Widerstand auf. Alsoauch wenn die Außentemperaturniedrig ist, führteine Erhöhung desviskosen Widerstands der Hydraulikflüssigkeit nicht dazu, dass dererste Drehmechanismus 5 nicht zu der Sperrposition zurückkehrt.Weiterhin kann beim Motorneustart, der häufig nach einer längeren Dauerdes Motorstopps durchgeführtwird, die Hydraulikflüssigkeitwährenddieser Zeit durch die Außentemperaturabgekühltworden sein, sodass sie einen höherenviskosen Widerstand aufweist. Beim Motorstart ist der erste Drehmechanismus 5 ander am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition gesperrt und wird der zweite Drehmechanismus 6 nur durchdas alternierende Drehmoment zu der am stärksten vorgerückten Winkelpositiongedreht, sodass der viskose Widerstand der Hydraulikflüssigkeit keineRolle spielt.
[0058] 12 und 13 zeigen eine zweite Ausführungsformder vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen gleich der erstenAusführungsformist, mit der Ausnahme, dass der zweite und der dritte Sperrmechanismus 47, 48 Sperrstifte 137a, 137b und Sperröffnungen 139a, 139b umfassen,die sich in ihrer Form von denjenigen in der ersten Ausführungsformunterscheiden.
[0059] In der ersten Ausführungsformsind die Sperrstifte 37a, 37b und die Sperröffnungen 39a, 39b geradegeformt, währendin der zweiten Ausführungsformdie Sperrstifte 137a, 137b und die Sperröffnungen 139a, 139b mitsich verjüngendenFlächen ausgebildetsind, die zueinander passen. Insbesondere ist eine sich verjüngende Fläche 50 ander Spitze des Sperrstifts 137a, 137b ausgebildet,während einesich verjüngendeFläche 51 aufdem Innenumfang der Sperröffnung 139a, 139b ausgebildetist, um den Durchmesser nach unten zu reduzieren. Wenn eine Vorspannkraftin der vorschiebenden Richtung an einer Position im wesentlichengegenüberder Sperröffnung 139a, 139b wirkt,wird die Spitze des Sperrstifts 137a, 137b durchdie Sperröffnung 139a, 139b für eine sichereVerbindung geleitet.
[0060] In der zweiten Ausführungsformkönnendeshalb der zweite und der dritte Sperrmechanismus 47, 48 eineschnellere und zuverlässigereSperre des zweiten Drehmechanismus 6 vorsehen.
[0061] 14 und 15 zeigen eine dritte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung, die der ersten Ausführungsform mit Ausnahme derSperrstifte 237a, 237b und der Sperröffnungen 239a, 239b im wesentlichengleich ist.
[0062] In der dritten Ausführungsformsind die Sperrstifte 237a, 237b und die Sperröffnungen 239a, 239b ebenfallsmit sich verjüngendenFlächen 50, 51 ausgebildet.Ein VerjüngungszentrumO' der Sperröffnung 239a, 239b wirdbei einer Drehung des zweiten Drehmechanismus 6 nach obenzu einem die Drehung beschränkendenEnde etwas in der Richtung einer Beschränkungswand 34a desHohlraums 34 in Bezug auf das Verjüngungszentrum O' des Sperrstifts 237a, 237b verschoben.
[0063] In der dritten Ausführungsformerzeugt die sich verjüngendeFläche 50 derSperröffnung 239a, 239b aufder gegenüberliegendenSeite der Beschränkungswand 34a eineKeilaktion, die den Stoppvorsprung 35 während einer Sperroperation gegendie Beschränkungswand 34a drückt. Insbesonderewenn der Sperrstift 237a, 237b unter der Vorspannkraftder Feder 38 gegen die Fläche der Sperröffnung 239a, 239b aufder gegenüberliegendenSeite der Beschränkungswand 34a gedrückt wird,erfährtder Sperrstift 237a, 237b eine Kraft von der sichverjüngendenFläche 51 derSperröffnung 239a, 239b ineiner Richtung, in der die VerjüngungszentrenO, O' zueinandergeführtwerden, sodass der Stoppvorsprung 35 fest gegen die Beschränkungswand 34a gedrückt wird.
[0064] In der dritten Ausführungsformgestattet also eine Keilaktion der sich verjüngenden Fläche 51, dass der zweiteDrehmechanismus 6 immer zuverlässig an dem Drehbeschränkungsendegesperrt ist.
[0065] In den oben beschriebenen Ausführungsformenwird das Ventilzeitsteuersystem für eine Nockenwelle auf derEingangsseite angewendet. Optional kann das System auch für eine Nockenwelleauf der Ausgangsseite angewendet werden.
[0066] 16 zeigteine vierte Ausführungsform dervorliegenden Erfindung, die in geeigneter Weise auf das Ventilzeitsteuersystemauf der Ausgangsseite angewendet ist. Die vierte Ausführungsformentspricht im wesentlichen dem allgemeinen Aufbau der ersten Ausführungsform,wobei jedoch eine Leistungsfeder 60 zwischen dem Flügelrotor 8 unddem Gehäuse 9 desersten Drehmechanismus 5 eingefügt ist, um den Flügelrotor 8 inder Vorrückungswinkelrichtungvorzuspannen.
[0067] Wenn das Ventilzeitsteuersystem aufeine Nockenwelle auf der Ablassseite angewendet wird, sollten dererste und der zweite Drehmechanismus 5, 6 jeweilsan der am stärkstenvorgerücktenPosition und an der am stärkstenzurückgesetztenPosition gesperrt sein. Das alternierende Drehmoment der Nockenwelle 1 weisteine Rücksetzungswinkel-Komponenteauf, die größer alseine Vorrückungswinkel-Komponenteist, sodass wenn versucht wird, während des Motorstopps den erstenDrehmechanismus 5 nur durch das alternierende Drehmomentzu drehen, der erste Drehmechanismus 5 zu der am stärksten zurückgesetztenDrehposition und nicht wie gewünschtzu der am stärkstenvorgerücktenPosition zurückgeführt wird.Deshalb ist in der vierten Ausführungsformdie Leistungsfeder 60 zwischen dem Flügelrotor 8 und demGehäuse 9 eingefügt, um denersten Drehmechanismus 5 beim Motorstopp zuverlässig zurVorrückungswinkelseitezurückzuführen. Dievierte Ausführungsformsieht im wesentlichen denselben Effekt vor wie die erste Ausführungsform.
[0068] In den oben beschriebenen Ausführungsformenist ein hydraulisch angetriebener Drehmechanismus (der erste Drehmechanismus 5)direkt mit dem vorderen Ende der Nockenwelle 1 verbunden, während derdurch das alternierende Drehmoment angetriebene andere Drehmechanismus(der zweite Drehmechanismus 6) zwischen dem ersten Drehmechanismusund dem Kettenrad 3 angeordnet ist. Optional können dieDrehmechanismen wie in 17 gezeigtauch umgekehrt angeordnet sein.
[0069] 17 zeigteine fünfteAusführungsform dervorliegenden Erfindung, in der ein angetriebenes Wellenglied 70 miteinem Stoppvorsprung 35 an seinem vorderen Ende mit derNockenwelle 1 und weiterhin drehbar mit einem vordererBlock 71 verbunden ist. Das angetriebene Wellenelement 70 undder vordere Block 71 bilden den zweiten Drehmechanismus 6.Der Stoppvorsprung 35 wird in einen Hohlraum des vorderenBlocks 71 eingeführt.Eine relative Drehung des angetriebenen Wellenglieds 70 und desvorderen Blocks 71 ist gestattet, sodass der Stoppvorsprung 35 gegendie Seitenwand des Hohlraums stößt. Dervordere Block 71 in der fünften Ausführungsform entspricht dem hinterenBlock 12 in der ersten Ausführungsform. Ein zweiter unddritter Sperrmechanismus 47, 48, die denjenigenin der ersten Ausführungsform ähnlich sind,sind jeweils zwischen den Stoppvorsprüngen 35 und den vorderen Blöcken 71 angeordnet.
[0070] Der Flügelrotor 8 ist aufdem Außenumfang desBasisendes des angetriebenen Wellenglieds 70 vorgesehen,und das mit dem Kettenrad 3 verbundene Gehäuse istdrehbar auf dem Umfang des Flügelrotors 8 angeordnet.Der Flügelrotor 8 unddas Gehäuse 9 bildenden ersten Drehmechanismus 5, dessen Drehung innerhalbdes Bereichs des gesetzten Winkels beschränkt ist. Ein erster Sperrmechanismus(nicht gezeigt), der demjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlich ist,ist zwischen dem Flügelrotor 8 unddem Gehäuse 9 angeordnet.
[0071] Die fünfte Ausführungsform bietet im wesentlichendieselbe Funktion wie die erste Ausführungsform, wobei sie jedocheinen anderen Aufbau des ersten und zweiten Drehmechanismus 5, 6 aufweist.
[0072] Wenn gemäß der Erfindung nach Anspruch1 der Fixierungswinkel zwischen dem antreibenden Drehglied und demangetriebenen Drehglied zu einer für den Motorstart geeignetenWinkelposition geändertwird, wird der erste oder zweite Drehmechanismus zu der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition versetzt, währendder jeweils andere Drehmechanismus zu der am stärksten vorgerückten Winkelpositionversetzt wird, wo sie dann durch Sperrmechanismen gesperrt werden.Die Drehmechanismen sind an Drehbeschränkungsenden gesperrt und können deshalbnicht überdie Sperrpositionen hinausgehen. Deshalb kann der Fixierungswinkelzuverlässigan einer Winkelposition zwischen der am stärksten zurückgesetzten Winkelpositionund der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition gesperrt werden, wodurch ein schneller Motorstartermöglicht wird.
[0073] Gemäß der vorliegenden Erfindungnach Anspruch 2 wird währenddes gewöhnlichenMotorbetriebs der erste oder der zweite Drehmechanismus hydraulischbetätigt,um den Fixierungswinkel zu ändern.Beim Motorstopp (zum Zeitpunkt unmittelbar vor dem Motorstopp) wirdeiner der Drehmechanismen durch das alternierende Drehmoment derNockenwelle bei sich reduzierendem Hydraulikdruck zu der Sperrpositionbewegt, wo er dann durch den Sperrmechanismus gesperrt wird. Wenndann ein Kurbeln fürden Motorstart durchgeführtwird, wird der andere Drehmechanismus durch das alternierende Drehmomentder Nockenwelle innerhalb des Drehbereichs geschwungen. Und wenndie Sperrposition gegenüberderjenigen des unmittelbar anzuhaltenden Drehmechanismus erreichtwird, wird der Drehmechanismus durch den Sperrmechanismus gesperrt.Daraus resultiert, dass die zwei Drehmechanismen an den gegenüberliegendenDrehbeschränkungsendengesperrt werden, wodurch der Fixierungswinkel an einer Winkelpositionzwischen der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition und der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition gehalten wird.
[0074] Zu einem Zeitpunkt unmittelbar vordem Motorstopp, zu dem die Temperatur der Hydraulikflüssigkeitganz hoch ist, wird ein Drehmechanismus durch das alternierendeDrehmoment der Nockenwelle zuverlässig zu der Sperrposition zurückgeführt, ohnebesonders durch den viskosen Widerstand der Hydraulikflüssigkeitbeeinträchtigtzu werden. Währenddes Kurbelns wird der andere Drehmechanismus durch das alternierendeDrehmoment variiert. Also auch wenn das Kurbeln bei einer niedrigenTemperatur durchgeführtwird, wird die Betätigungdes anderen nicht hydraulisch angetriebenen Drehmechanismus nichtdurch den viskosen Widerstand der Hydraulikflüssigkeit behindert. Dadurchkann der andere Drehmechanismus während des Kurbelns zuverlässig zuder Sperrposition zurückgeführt werden, ohnedurch die Außentemperaturbeeinflusst zu werden.
[0075] Auch wenn bei dem Ventilzeitsteuersystem, daseinen einzigen hydraulisch angetriebenen Drehmechanismus als Fixierungswinkel-Änderungseinrichtungverwendet, währenddes Kurbelns versucht wird, den Fixierungswinkel zu der mittlerenPosition zu verschieben, indem der Drehmechanismus durch das alternierendeDrehmoment geschwungen wird, wird die Betätigung des Drehmechanismusdurch den viskosen Widerstand der in den Hydraulikleitungen verbleibendenHydraulikflüssigkeitbehindert. Insbesondere weil der viskose Widerstand der Hydraulikflüssigkeitbei kalten Temperaturen sehr hoch ist, wird eine große Variationdes Fixierungswinkels währenddes Kurbelns nur schwer erreicht, sodass der Fixierungswinkel nichtzuverlässigzu der mittleren Position zurückgeführt werdenkann. Gemäß der Erfindungnach Anspruch 2 jedoch kann der Fixierungswinkel auch bei kaltenTemperaturen zuverlässigzu der mittleren Position zurückgeführt werden, wodurchein zuverlässigerMotorstart ermöglicht wird.
[0076] Gemäß der Erfindung nach Anspruch3 wird der Drehmechanismus mit zwei Sperrmechanismen zwischen derSperrposition beim Motorstart und derjenigen während des gewöhnlichenMotorbetriebs geschaltet, um eine stabile Einstellung des Fixierungswinkelswährenddes gewöhnlichenMotorbetriebs durch nur den anderen Drehmechanismus zu ermöglichen.
[0077] Gemäß der Erfindung nach Anspruch4 kann die Sperrung des ersten und des zweiten Sperrmechanismusbeim dem Motorstart und die Freigabe desselben nach dem Motorstartmittels einem einfachen Aufbau erreicht werden.
[0078] Gemäß der Erfindung nach Anspruch5 kann die Sperrung des dritten Sperrmechanismus beim Motorstartund die Freigabe desselben nach dem Motorstart mittels einem einfachenAufbau erreicht werden.
[0079] Gemäß der Erfindung nach Anspruch6 könnender erste und der zweite Drehmechanismus und insbesondere der andereDrehmechanismus einen einfacheren Aufbau aufweisen.
[0080] Da der Sperrstift gemäß der Erfindungnach Anspruch 7 durch die Vorspannkraft der Feder immer in der Sperröffnung ist, übt der Sperrstiftkeine größere Lastals erforderlich auf die Sperröffnungund deren periphere Glieder aus. Außerdem wird die Sperröffnung während derFreigabe durch die Öffnungs-/Schließeinrichtunggeöffnet,sodass die relative Drehung der zwei Drehglieder nicht behindert wird.
[0081] Gemäß der Erfindung nach Anspruch8 wird bei dem einfachen Aufbau während des Kurbelns bei niedrigererMotorgeschwindigkeit der Sperrstift in der Sperröffnung gehalten, um den Drehmechanismus zuverlässig zusperren. Und wenn der Hydraulikdruck nach dem Motorstart erhöht wird,wird der Sperrstift hydraulisch zurückgezogen, um die Sperre desDrehmechanismus freizugeben.
[0082] Gemäß der Erfindung nach Anspruch9 könnender zweite und der dritte Sperrmechanismus mittels eines einfachenAufbaus erhalten werden. Indem außerdem die Betätigungsstifteder zwei Sperrmechanismen in entgegengesetzten Richtungen betätigt werden,kann einfach eine wahlweise Freigabeoperation des Sperrmechanismuserreicht werden.
[0083] Gemäß der Erfindung nach Anspruch10 könnender Sperrstift und die Sperröffnungeinfacher durch eine Führungsaktionder sich verjüngenden Flächen miteinanderverbunden werden.
[0084] Gemäß der Erfindung nach Anspruch11 könnendie zwei Drehglieder aufgrund der Keilaktion an den Kontaktteilendes Sperrstiftes und der Sperröffnunggenau an den Drehbeschränkungsendengesperrt werden.
[0085] Gemäß der Erfindung nach Anspruch12 kann eine wahlweise Freigabeoperation der zwei Sperrmechanismeneinfach erreicht werden.
[0086] Wenn gemäß der Erfindung nach Anspruch 13der Betätigungsstiftmaximal vorsteht, ist die Endflächeungefährbündigmit dem Rand der Sperröffnung.Also auch wenn die zwei Drehglieder relativ zueinander mit freigegebenerSperre bewegt werden, führtdies nicht dazu, dass die Spitze des Betätigungsstifts das Drehgliedstört.Auf diese Weise kann ein problemloser Betrieb der Drehglieder mitfreigegebener Sperre erhalten werden.
[0087] Auch wenn gemäß der Erfindung nach Anspruch14 der Sperrstift durch das Drückendes Betätigungsstiftsgegen die Vorspannungskraft der Feder zurückgezogen wird, um eine relativeDrehung der zwei Drehglieder zu erzeugen, führt dies nicht dazu, dass dieSpitze des Sperrstifts an dem Rand der Sperröffnung hängen bleibt, weil die Spitzedes Sperrstifts eine gekrümmteOberflächeaufweist. Dadurch kann ein problemloser Betrieb der Drehmechanismenerhalten werden, wobei das Auftreten von dauerhaften Beschädigungenund Beeinträchtigungender Komponententeile verhindert werden kann.
[0088] Wenn gemäß der Erfindung nach Anspruch 15der auf die zwei Betätigungsstiftewirkende Hydraulikdruck niedrig ist, steht der Betätigungsstiftdes einen Sperrmechanismus vor, während der Betätigungsstiftdes anderen Sperrmechanismus zurückgezogenist. Wenn dann der auf die Betätigungsstifte wirkendeHydraulikdruck erhöhtwird, wird der Betätigungsstiftdes einen Sperrmechanismus zurückgezogen,währendder Betätigungsstiftdes anderen Sperrmechanismus vorsteht. Ein Sperrmechanismus kannalso nur dann gesperrt werden, wenn ein niedriger Hydraulikdruckvorliegt, etwa währenddes Kurbelns, wobei der Hydraulikdruck in Übereinstimmung mit der Motorgeschwindigkeitnur auf die Betätigungsstifteangewendet wird.
[0089] Gemäß der Erfindung nach Anspruch16 kann das Einlassventil in der Öffnungs-/Schließphase zwischender am stärkstenzurückgesetztenWinkelphase und der am stärkstenvorgerücktenWinkelphase währenddes Kurbelns betätigtwerden.
[0090] Gemäß der Erfindung nach Anspruch18 kann das Ablassventil in der Öffnungs-/Schließphase zwischender am stärkstenzurückgesetztenWinkelphase und der am stärkstenvorgerücktenWinkelphase währenddes Kurbelns betätigtwerden.
[0091] Die vorliegende Erfindung ist nichtauf die hier dargestellten Ausführungsformenbeschränkt, wobeiverschiedene Änderungenund Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb derUmfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. In den dargestelltenAusführungsformenumfasst der hydraulisch angetriebene Drehmechanismus ein sogenanntesStellglied des Flügeltyps.Optional kann der Drehmechanismus auch ein Stellglied enthalten,bei dem eine linear und hydraulisch angetriebene Kolbenbewegung über einSchraubgetriebe zu einer Drehung umgewandelt wird.
[0092] Weiterhin umfasst in den dargestelltenAusführungsformdas antreibende Drehglied ein Kettenrad 3, das über eineZeitkette und ähnlichesangetrieben wird. Alternativ hierzu kann das antreibende Drehgliedein Rad umfassen, das mittels eines Bandes oder mittels eines Scherengetriebesangetrieben wird.
[0093] Weiterhin dient in den dargestelltenAusführungsformendie Nockenwelle 1 als angetriebenes Drehglied. Alternativhierzu kann ein separates und distinktes Glied mit der Nockenwelle 1 verbunden werden,um als angetriebenes Drehglied zu dienen.
[0094] Weiterhin wird in den dargestelltenAusführungsformender zweite Drehmechanismus 5 durch ein alternierendes Drehmomentangetrieben. Optional könnender erste und der zweite Drehmechanismus beide hydraulisch angetriebenwerden. Bei dieser Variation benötigtder zweite Drehmechanismus eine Vorspannungseinrichtung wie etwaeine Leistungsfeder, um den Drehmechanismus 6 in der Richtungvorzuspannen, in der er durch den zweiten Sperrmechanismus 47 gesperrtwird.
[0095] Weiterhin umfassen in den dargestellten Ausführungsformender erste, der zweite und der dritte Sperrmechanismus 33, 47, 48 jeweilseinen Sperrstift, eine Sperröffnung,eine Federeinrichtung und ähnliches,wobei sie hydraulisch freigegeben oder gesperrt werden. Optionalkann jeder Sperrmechanismus ein Hebelglied und ähnliches umfassen, die in einerVerbindungsvertiefung aufgenommen sind, um eine Sperroperation vorzusehen.Außerdemkann die Freigabe- und Sperroperation durch die Verwendung von elektromagnetischerKraft bewerkstelligt werden.
[0096] Weiterhin sind in den dargestelltenAusführungsformender erste, der zweite und der dritte Sperrmechanismus 33, 47, 48 derartangeordnet, dass sie axial, d.h. in der Richtung der Drehwelle bewegtwerden können.Optional kann jeder Sperrmechanismus auch derart angeordnet werden,dass er radial bewegt werden kann. Insbesondere wenn der zweiteund der dritte Sperrmechanismus 47, 48 für eine radialeBewegung angeordnet sind, kann die axiale Dimension des Systemsreduziert werden.
[0097] Weiterhin werden in den dargestelltenAusführungsformendie Betätigungsstifte 40a, 40b des zweitenund des dritten Sperrmechanismus 47, 48 betätigt, indemder Hydraulikdruck zu/von der dritten Zufuhr-/Ablassleitung 46 zugeführt/abgelassenwird. Alternativ hierzu könnendie Betätigungsstifte 40a, 40b auchbetätigtwerden, indem Druckflächenfür die Betätigungsstifte 40a, 40b vorgesehenwerden, auf die Hydraulikdrückein der Vorrückungswinkel-Kammer 15 undin der Rücksetzungswinkel-Kammer 16 desersten Drehmechanismus 5 angewendet werden. Bei dieserVariation besteht kein Bedarf fürdie dritte Zufuhr-/Ablassungsleitung 46, wodurch nicht nureine einfachere Verarbeitung ermöglichtwird, sondern auch die Steifigkeit der Nockenwelle 1 verbessertwird.
[0098] Der gesamte Inhalt der japanischenPatentanmeldung P2003-8951vom 17. Januar 2003 ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
权利要求:
Claims (20)
[1] System fürdie Ventilzeitsteuerung in einem Verbrennungsmotor, mit: einemantreibenden Drehglied (3), das durch eine Kurbelwelledes Motors gedreht wird, einem angetriebenen Drehglied, dasan einer Nockenwelle (1) des Motors vorgesehen ist, wobeidas angetriebene Drehglied mit dem antreibenden Drehglied (3)verbunden ist, um eine relative Drehung zu erzeugen, eine ersteEinrichtung (4), die einen Fixierungswinkel zwischen demantreibenden Drehglied und dem angetriebenen Drehglied durch dierelative Drehung ändert,wobei die erste Einrichtung einen ersten und einen zweiten Drehmechanismus(5, 6) umfasst, die miteinander in Reihe verbundensind, wobei jeder Drehmechanismus einen Drehbereich aufweist, der aufeinen vorbestimmte Winkel beschränktist, und eine zweite Einrichtung, die die erste Einrichtung(4) an einer fürden Motorstart geeigneten Fixierungswinkelposition sperrt, wobeidie Fixierungswinkelposition zwischen einer am stärksten zurückgesetzten Winkelpositionund einer am stärkstenvorgerückten Positiongesetzt ist, wobei die zweite Einrichtung einen ersten Sperrmechanismus(33), der den ersten Drehmechanismus (5) an deram stärkstenzurückgesetztenWinkelposition oder an der am stärkstenvorgerückten Winkelpositionsperrt, und einen zweiten Sperrmechanismus (47) umfasst,der den zweiten Drehmechanismus (6) entsprechend an deram stärkstenvorgerücktenWinkelposition oder an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition sperrt, wobei der erste und der zweite Drehmechanismus(5, 6) durch den ersten und den zweiten Sperrmechanismus(33, 47) an entgegengesetzten Positionen gesperrtwerden, um den Fixierungswinkel an der für den Motorstart geeignetenFixierungswinkelposition zu halten.
[2] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)durch einen Hydraulikdruck angetrieben wird, während der entsprechend andereDrehmechanismus durch ein alternierendes Drehmoment der Nockenwelle(1) angetrieben wird, wobei der eine Drehmechanismus vordem Motorstopp durch das alternierende Drehmoment zu einer Sperrpositionzurückgeführt wird.
[3] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)einen dritten Sperrmechanismus (48) umfasst, der den einenDrehmechanismus an einem Drehbeschränkungsende auf der entgegengesetzten Seitezu einer Sperrposition des Sperrmechanismus des einen Drehmechanismussperrt, wobei wahlweise zwischen den Freigabeoperationen der zwei Sperrmechanismendes einen Drehmechanismus geschaltet wird.
[4] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder erste und der zweite Drehmechanismus (5, 6)durch einen Hydraulikdruck in Übereinstimmungmit der Motorgeschwindigkeit gesteuert werden, wobei wenn der Hydraulikdruckgrößer als eingesetzter Wert ist, die Sperre der zwei Drehmechanismen freigegebenwird.
[5] System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dassder dritte Sperrmechanismus (48) durch einen Hydraulikdruckin Übereinstimmungmit einer Motorgeschwindigkeit gesteuert wird, wobei wenn der Hydraulikdruckkleiner als ein gesetzter Wert ist, die Sperre des dritten Sperrmechanismus freigegebenwird.
[6] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)in seinem Drehwinkel kontinuierlich variabel gesteuert wird, während derandere Drehmechanismus in seinem Drehwinkel gesteuert wird, um zwischender am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition und der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition geschaltet zu werden.
[7] System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dassder zweite und der dritte Sperrmechanismus (47, 48)jeweils einen Sperrstift (26), der an einem der Drehgliederdes Drehmechanismus derart vorgesehen ist, dass er vorgeschobenund zurückgezogenwerden kann, eine Sperröffnung(29) in dem jeweils anderen Drehglied, in welcher der Sperrstift (26)gehalten wird, wenn die Drehglieder eine relative Drehung zu einemDrehbeschränkungsendeerzeugen, eine Feder (27) zum Vorspannen des Sperrstifts (26)in einer vorschiebenden Richtung sowie eine Einrichtung zum Öffnen undSchließender Sperröffnungumfassen.
[8] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder erste Sperrmechanismus (5) einen Sperrstift (26)an einem der Drehglieder des Drehmechanismus, der vorgeschoben undzurückgezogenwerden kann, und eine Sperröffnung(29) in dem anderen Drehglied umfasst, in welcher der Sperrstift(26) gehalten wird, wenn die Drehglieder eine relativeBewegung zu einem Drehbeschränkungsendeerzeugen, wobei der Sperrstift (26) durch eine Feder (27)in einer vorschiebenden Richtung vorgespannt wird und unter einemHydraulikdruck in Übereinstimmungmit der Motorgeschwindigkeit in einer zurückziehenden Richtung bewegtwird.
[9] System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dassdie Öffnungs-/Schließeinrichtungeinen Betätigungsstift(40) umfasst, der in der Sperröffnung (29) angeordnetist und vorgeschoben und zurückgezogenwerden kann.
[10] System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Sperrstift (26) und die Sperröffnung (29) mit sichverjüngendenFlächenausgebildet sind, wobei die sich verjüngenden Flächen miteinander verbundenwerden können,indem der Sperrstift vorgeschoben wird.
[11] System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Sperröffnung(29) mit einer sich verjüngenden Fläche ausgebildet ist, die eineKeilaktion zum Führeneiner Spitze des Sperrstifts (26) zu dem Drehbeschränkungsendevorsieht, wenn die Spitze gegen die sich verjüngende Fläche gedrückt wird.
[12] System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass der Betätigungsstift(40) durch einen Hydraulikdruck betätigt wird.
[13] System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass der Betätigungsstift(40) maximal so weit vorstehen kann, dass eine Endfläche desselben bündig mitdem Rand der Sperröffnung(29) ist.
[14] System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass ein Ende des Betätigungsstifts(40) mit einer gekrümmtenOberflächeausgebildet ist.
[15] System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass der zweite oder der dritte Sperrmechanismus (47, 48)eine Feder (44a) zum Vorspannen des Betätigungsstifts (40a)in einer zurückziehendenRichtung umfasst, währendder jeweils andere Sperrmechanismus eine Feder (44b) zumVorspannen des Betätigungsstifts(40b) in einer vorschiebenden Richtung umfasst, wobei aufjeden Betätigungsstift(40a, 40b) ein Hydraulikdruck gegen die Feder(44a, 44b) wirkt.
[16] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Nockenwelle (1) an der Einlassseite des Motorsvorgesehen ist, wobei währenddes Kurbelns der erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition gesperrt wird und der jeweils andere Drehmechanismusan einer Position gesperrt wird, die zu der Seite der am stärksten vorgerückten Winkelpositionin dem Drehbereich verschoben ist, der schmäler als ein maximaler Drehbereichdes einen Drehmechanismus ist.
[17] System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,dass der erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)durch einen Hydraulikdruck angetrieben wird, während der jeweils andere Drehmechanismusdurch ein alternierendes Drehmoment der Nockenwelle angetriebenwird, wobei der eine Drehmechanismus vor dem Motorstopp durch dasalternierende Drehmoment zu einer Sperrposition zurückgeführt wird.
[18] System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Nockenwelle (1) an der Ablassseite des Motorsvorgesehen ist, wobei der erste oder der zweite Drehmechanismusan der am stärksten vorgerückten Winkelpositiongesperrt wird, während derjeweils andere Drehmechanismus an einer Position gesperrt wird,die zu der Seite der am stärksten zurückgesetztenWinkelposition in einem Drehbereich verschoben ist, der schmäler alsder maximale Drehbereich des einen Drehmechanismus ist.
[19] System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass der erste oder der zweite Drehmechanismus (5, 6)durch einen Hydraulikdruck angetrieben wird, während der jeweils andere Drehmechanismusdurch ein alternierendes Drehmoment der Nockenwelle (1)angetrieben wird, wobei der eine Drehmechanismus vor dem Motorstoppdurch das alternierende Drehmoment zu einer Sperrposition zurückgeführt wird.
[20] System fürdie Ventilzeitsteuerung in einem Verbrennungsmotor, mit einemantreibenden Drehglied (3), das durch eine Kurbelwelledes Motors angetrieben wird, einem angetriebenen Drehglied,das an einer Nockenwelle (1) des Motors vorgesehen ist,wobei das angetriebene Drehglied mit dem antreibenden Drehglied(3) verbunden ist, um eine relative Drehung zu erzeugen, eineerste Einrichtung (4) zum Ändern eines Fixierungswinkelszwischen dem antreibenden Drehglied und dem angetriebenen Drehglieddurch die relative Drehung, wobei die erste Einrichtung einen ersten undeinen zweiten Drehmechanismus umfasst, die miteinander in Reiheverbunden sind, wobei jeder Drehmechanismus einen Drehbereich aufweist,der auf einen vorbestimmte Winkel beschränkt ist, und eine zweiteEinrichtung zum Sperren der ersten Einrichtung (4) an einerfür denMotorstart geeigneten Fixierungswinkelposition, wobei die Fixierungswinkelpositionzwischen einer am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition und einer am stärkstenvorgerücktenPosition gesetzt ist, wobei die zweite Einrichtung einen erstenSperrmechanismus (33), der den ersten Drehmechanismus (5)an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition oder an der am stärkstenvorgerücktenWinkelposition sperrt, und einen zweiten Sperrmechanismus (47)umfasst, der den zweiten Drehmechanismus entsprechend an der amstärkstenvorgerücktenWinkelposition oder an der am stärkstenzurückgesetztenWinkelposition sperrt, wobei der erste und der zweite Drehmechanismus(5, 6) durch den ersten und den zweiten Sperrmechanismus(33, 47) an entgegengesetzten Positionen gesperrtwerden, um den Fixierungswinkel an der für den Motorstart geeignetenFixierungswinkelposition zu halten.
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同族专利:
公开号 | 公开日
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2004-08-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
2005-05-19| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: HITACHI, LTD., TOKIO/TOKYO, JP |
2010-11-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
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