DE19854891A1 - Ventilzeitsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsein­ richtung für Ventilsteuerzeiten, nachfolgend als Ventilzeitsteu­ ereinrichtung bezeichnet, und bezieht sich insbesondere auf eine Ventilzeitsteuereinrichtung zur Steuerung einer Phasenwinkeldif­ ferenz zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine.

Üblicherweise werden Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine durch einen von Nockenwellen angetriebenen Ventilmechanismus be­ stimmt, entsprechend entweder einer Charakteristik oder einer Spezifikation der Brennkraftmaschine. Weil sich ein Verbren­ nungszustand in Antwort auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine ändert, ist es jedoch schwierig eine optimale Ventilsteuerzeit über den gesamten Drehzahlbereich zu erhalten. Folglich wurde in den letzten Jahren eine Ventilzeitsteuervorrichtung vorgeschla­ gen, die in der Lage ist, Ventilsteuerzeiten in Antwort auf den Zustand der Brennkraftmaschine als ein Hilfsmechanismus des Ven­ tilmechanismus zu ändern.

Eine herkömmliche derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. Hei 1-92504 beschrieben. Diese Vorrichtung hat:
einen Rotor, der an einer Nockenwelle eines Motors ange­ bracht ist,
ein Drehübertragungselement, welches um die Umfangsfläche des Rotors angeordnet ist, um relativ dazu innerhalb eines vor­ bestimmten Bereichs zu drehen, um eine Drehkraft von einer Kur­ belwelle zu übertragen,
Kammern, die zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungsele­ ment begrenzt sind, wobei jede Kammer eine voreilseitige, in Um­ fangsrichtung gegenüberliegende Wand und eine nacheilseitige, in Umfangsrichtung gegenüberliegende Wand hat,
Flügel, die an dem Rotor vorgesehen sind und sich davon in radialer Richtung auswärts in die Kammer erstrecken, um die Kam­ mer in eine Voreilkammer und eine Nacheilkammer zu unterteilen, wobei die Flügel in der Lage sind, sich zwischen den voreilsei­ tigen und nacheilseitigen Wänden zu bewegen,
einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors und des Drehübertragungselements in einer vorbestimmten Relativ­ phase, wenn der Flügel die nacheilseitigen Wände berührt,
ersten Fluiddurchlässen zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von den Voreilkammern, und
zweiten Fluiddurchlässen zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von den Nacheilkammern.

Wenn bei der obigen herkömmlichen Vorrichtung das Fluid über die ersten Fluiddurchlässe den Voreilkammern zugeführt und über die zweiten Durchlässe von den Nacheilkammern abgeführt wird, drehen sich die Flügel mit dem Rotor in der Voreilrichtung bis zur Be­ rührung mit den voreilseitigen Wänden relativ zu dem Drehüber­ tragungselement, so daß die Ventilöffnungs- und Schließzeit be­ züglich des Kurbelwinkels voreilt. Wenn andererseits das Fluid den Nacheilkammern zugeführt und von den Voreilkammern abgeführt wird, drehen die Flügel mit dem Rotor in der Nacheilrichtung bis zur Anlage mit den nacheilseitigen Wänden relativ zu dem Drehü­ bertragungselement, so daß die Ventilöffnungs- und Schließzeiten bezüglich des Kurbelwinkels nacheilen.

Wenn ferner der Motor angehalten wird, unterbricht die Fluidquelle, beispielsweise eine Ölpumpe, die Lieferung des Fluids. Das Fluid in den Voreil- und Nacheilkammern nimmt mit der Zeit ab. Wenn der Motor erneut gestartet wird, ist nicht ge­ nug Fluid in den Kammern um die Relativphase zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungselement zu halten. Folglich dreht jeder der Flügel in die Nacheilrichtung und schlägt gegen die nach­ eilseitigen Wände von jeder der Kammern. Das Anschlaggeräusch kann sich störend auf einen Fahrer und Fahrgäste auswirken. Um das Anschlaggeräusch zu verhindern, verriegelt die Verriege­ lungseinrichtung den Rotor mit dem Drehübertragungselement, wenn der Flügel an der nacheilseitigen Wand anliegt.

Es ist bekannt, daß die Nacheilung oder Verzögerung der Auslaß­ ventilschließzeit einen Anstieg des Motordrehmoments bewirkt, wenn die Drehzahl des Motors hoch ist, weil Brennstoff und Luft (die Ladung) in einen Zylinder des Motors durch die Trägheit der Strömung der Ladung bedingt eindringen will, nachdem ein Kolben eine Aufwärtsbewegung beginnt.

Wenn jedoch die herkömmliche Vorrichtung verwendet wird, um eine Nockenwelle zu steuern, die Einlaßventile öffnet und schließt, stellt die Vorrichtung die Ventilschließzeit auf die größte Nacheilstellung, in der die Ladung in den Zylinder des Motors eingesaugt werden kann, wenn der Motor wieder angelassen wird. Folglich kann der Motor nicht das Motordrehmoment erhöhen, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit läuft. Wenn andererseits die Vorrichtung die Ventilschließzeit in die größte Nacheilstellung einstellt, in der es möglich ist, das Motordrehmoment zu erhö­ hen, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit läuft, ist es schwierig den Motor wieder anzulassen, weil die Trägheit der Strömung der Ladung gering ist. Im Ergebnis öffnen die Einlaß­ ventile derart, daß die Ladung aus dem Zylinder zurückfließt, wenn sich der Kolben aufwärts bewegt.

Wenn zudem die herkömmliche Vorrichtung verwendet wird, um eine Nockenwelle zu steuern, die Auslaßventile öffnet und schließt, und wenn die Vorrichtung die Ventilschließzeit in die größte Nacheilstellung stellt, wird die größte Ventilüberlappungszeit­ spanne zu lang. Dies erhöht die Menge der Abgasrückführung (EGR) und beeinträchtigt dadurch das Startverhalten des Motors.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ventilzeitsteuervorrichtung zu schaffen, die von den vorgenannten Nachteilen befreit ist.

Erfindungsgemäß hat eine Ventilzeitsteuervorrichtung einen Ro­ tor, der ausgelegt ist, an einer Nockenwelle eines Motors be­ festigt zu werden, ein um die Umfangsoberfläche des Rotors zur Relativdrehung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs dazu ange­ brachtes Drehübertragungselement zur Übertragung einer Drehkraft von einer Kurbelwelle, eine zwischen dem Rotor und dem Drehüber­ tragungselement begrenzte Kammer, die erste und zweite in Um­ fangsrichtung gegenüberliegende Wände hat, einen an dem Rotor vorgesehenen Flügel, der sich davon in Radialrichtung auswärts in die Kammer erstreckt, um die Kammer in eine Voreilkammer und eine Nacheilkammer zu unterteilen, wobei der Flügel zwischen der ersten und zweiten Wand bewegbar ist, eine Verriegelungseinrich­ tung zur Verriegelung des Rotors und des Drehübertragungsele­ ments in einer vorbestimmten Relativphase, wenn der Flügel keine der ersten oder zweiten Wände berührt, einen ersten Fluiddurch­ laß zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von der Vor­ eilkammer, einen zweiten Fluiddurchlaß zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von der Nacheilkammer, und eine Einstellein­ richtung zum Einstellen der vorbestimmten Relativphase zwischen dem Rotor und dem Drehübertragungselement.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfol­ genden Erläuterung der beigefügten Zeichnungen deutlich.

Die vorhergehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfin­ dung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels davon unter Bezugnahme auf die beigefügt Zeichnung deutlicher. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer Ventilzeitsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Steuerventils und eines Schaltventils des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, wenn die Relativphase erfindungsgemäß durch die Verriegelungseinrich­ tung verriegelt ist;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, wenn die Relativphase nicht erfindungsgemäß durch die Verriegelungs­ einrichtung verriegelt ist; und

Fig. 5 einen Graph, der eine Fluktuation des auf die erfin­ dungsgemäße Nockenwelle aufgebrachten Drehmoments zeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ven­ tilzeitsteuervorrichtung wird unter Bezugnahme auf die beigefüg­ te Zeichnung beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Ventilzeitsteuervorrichtung hat, wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, eine Ventilöffnungs-/Schließwelle mit einer drehbar durch einen Zylinderkopf 70 einer Brennkraftma­ schine gehaltenen Nockenwelle 10 und einer Drehwelle, die einen inneren Rotor 20 hat, der einstückig am Führungsendabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehen ist; ein Drehübertragungselement, das um die Drehwelle angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, und weist einen äußeren Rotor 30, eine Frontplatte 40, eine Rückplatte 50 sowie ein Synchron­ zahnrad 51 auf, welches einstückig um den äußeren Rotor 30 aus­ gebildet ist; fünf Flügel 60, die an dem inneren Rotor 20 ange­ bracht sind; und eine Verriegelungseinrichtung, die einen Ver­ riegelungsstift 101 aufweist, wobei der Stift 101 mit dem äuße­ ren Rotor 30 zusammengebaut ist. Hierbei ist das Synchronzahnrad 51 auf bekannte Weise ausgebildet, um die Drehkraft im Uhrzei­ gersinn in Fig. 3 von einer Kurbelwelle 53 über eine Steuerkette 54 zu übertragen.

Die Nockenwelle 10 ist mit einem bekannten Nocken 11 zum Öffnen und Schließen eines Auslaßventils (nicht gezeigt) versehen und hat darin einen Voreildurchlaß 12 und einen Nacheildurchlaß 13, die sich in Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstrecken. Der Voreildurchlaß 12 ist mit einem Verbindungsanschluß 91a eines Gehäuses 91 eines Umschaltventils 90 über einen Ringkanal und einen Verbindungsdurchlaß 71 verbunden, der in dem Zylinderkopf 70 angeordnet ist. Andererseits ist der Nacheildurchlaß 13 mit einem Verbindungsanschluß 91b des Gehäuses 91 des Umschaltven­ tils 90 über einen Ringkanal und einen Verbindungsdurchlaß 72 verbunden, der innerhalb des Zylinderkopfs 70 angeordnet ist. An einem Ende des Nacheildurchlasses 13 befindet sich eine Kugel 14, um das Ende des Durchlasses 13 zu verschließen.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Umschaltventil 90 kann einen Ven­ tilkörper 92 mit einem bewegbaren Kern 94 in Fig. 1 gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 93 nach links bewegen, indem ein Solenoid 95 erregt wird. Das Umschaltventil 90 ist so aufgebaut, daß es in entregtem Zustand die Verbindung zwischen einem Zu­ führanschluß 91c des Gehäuses 90, der mit einer durch die Brenn­ kraftmaschine anzutreibenden Ölpumpe 110 über einen Versorgungs­ durchlaß 100 verbunden ist, und dem Verbindungsanschluß 91b über einen Ringkanal 92a des Ventilkörpers sowie die Verbindung zwi­ schen dem Verbindungsanschluß 91a und einem Auslaßanschluß 91d über einen Verbindungsdurchlaß 92 des Ventilkörpers 92 herstel­ len kann. Im erregten Zustand kann es die Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluß 91c und dem Verbindungsanschluß 91a über den Ringkanal 92a sowie die Verbindung zwischen dem Verbindungs­ anschluß 91b und einem Auslaßanschluß 91d über einen Verbin­ dungsdurchlaß 92c herstellen. Im Ergebnis wird das Arbeitsöl dem Nacheildurchlaß 13 zugeführt, wenn der Solenoid 95 entregt ist, und wird dem Voreildurchlaß 12 zugeführt, wenn er erregt ist. Das Erregen des Solenoids wird durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) lastgesteuert. Der Auslaßanschluß 91d ist mit einer Öl­ wanne 111 über einen Auslaßdurchlaß 73 verbunden, der in dem Zy­ linderkopf 70 angeordnet ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Umgehungsdurchlaß 74 zwischen dem Verbindungsdurchlaß 72 und der Ölwanne 111 angeschlossen, um das Umschaltventil 90 zu umgehen. Es ist ein weiteres Umschalt­ ventil 120 in dem Umgehungsdurchlaß 74 verhandeln. Das Umschalt­ ventil 120 kann einen Ventilkörper 121 in Fig. 2 nach links ge­ gen die Wirkung einer Schraubenfeder 123 bewegen, indem ein So­ lenoid 122 erregt wird. Wenn das Umschaltventil 120 entregt ist, ist der Umgehungsdurchlaß 74 zwischen dem Verbindungsdurchlaß 72 und der Ölwanne 111 geschlossen. Wenn das Umschaltventil 120 er­ regt ist, ist der Umgehungsdurchlaß 74 zwischen dem Verbindungs­ durchlaß 72 und der Ölwanne 111 freigegeben. Das Erregen des So­ lenoids 122 wird durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) ge­ steuert.

Der innere Rotor 20 ist einstückig an der Nockenwelle 10 mittels einer Schraube 81 befestigt und hat fünf Axialnuten 21 zur Auf­ nahme der fünf Flügel 60 jeweils einzeln in Radialrichtung. Fer­ ner hat der innere Rotor 20 eine Aufnahmebohrung 26 in welche ein Kopfabschnitt 101a eines Verriegelungsstifts 101 um einen vorbestimmten Betrag eingesetzt ist, wenn die Relativphase zwi­ schen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 die in Fig. 3 gezeigte, vorbestimmte Phase (der Neutralzustand) ist; einen Durchlaß 27, der mit dem Voreildurchlaß 12 verbunden ist, um das Arbeitsöl zu und von der Aufnahmebohrung 26 zuzufüh­ ren/abzuführen; Durchlässe 24, die mit dem Voreildurchlaß 12 verbunden sind, um das Arbeitsöl zu und von Voreilkammern R1 zu­ zuführen/abzuführen; und Durchlässe 25, die mit dem Nacheil­ durchlaß 13 verbunden sind, um das Arbeitsöl zu und von Nacheil­ kammern R2 zuzuführen/abzuführen. Hierbei ist jeder Flügel 60 durch eine Feder 61 (in Fig. 1 gezeigt), die am Bodenabschnitt der Flügelnut 21 eingesetzt ist, radial auswärts vorgespannt.

Der äußere Rotor 30 ist am Außenumfang des inneren Rotors 20 an­ gebracht, um um einen 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 angebracht und die Frontplatte 40, die Rückplatte 50 und der äußere Rotor 30 sind mittels drei Schrauben 82 verschraubt. Das Synchronzahnrad oder -kettenrad 51 ist einstückig an dem Außenumfang des hinteren Endes des äußeren Rotors 30 ausgebildet. Ferner sind fünf Vorsprungsabschnitte 31, die einwärts vorstehen, an dem Innenumfangsabschnitt des äußeren Rotors 30 ausgebildet. Die Innenumfangsoberfläche jedes Vor­ sprungsabschnitts 31 ist gleitend an dem inneren Rotor 20 ange­ bracht. Eine Rückzugsbohrung 32, in welcher der Verriegelungs­ stift 101 und eine Feder 102 angeordnet sind, ist in einem der Vorsprungsabschnitte 31 ausgebildet.

Jeder der Flügel 60 ist in jeweils einer Druckkammer R0 angeord­ net, die zwischen der Umfangsfläche des Rotors 20, den benach­ barten Vorsprungsabschnitten 31 des äußeren Rotors 30, der Frontplatte 40 und der Rückplatte 50 ausgebildet sind. Ferner unterteilt jeder Flügel 60 die Druckkammer R0 in die Voreilkam­ mer R1 und die Nacheilkammer R2. In jeder Druckkammer R0 gibt es zwei gegenüberliegende Wände, von denen eine die Voreilwand 31a und die andere die Nacheilwand 31b ist. Jeder der Flügel kann sich zwischen der Voreilwand 31a und der Nacheilwand 31b bewe­ gen, um den Verdrehbereich zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 einzustellen.

Der Verrieglungsstift 101 hat einen kleindurchmessrigen Ab­ schnitt 101a und einen großdurchmessrigen Abschnitt 101b. Der Verriegelungsstift 101 ist in die Rückzugsbohrung 32 eingesetzt, um sich in Radialrichtung des äußeren Rotors 30 bewegen zu kön­ nen, und ist in Richtung auf den inneren Rotor 20 durch die Fe­ der 102 vorgespannt, welche zwischen dem Verriegelungsstift 101 und einem plattenförmigen Halter 103 angeordnet ist. Der plat­ tenförmige Halter 103 ist in die Rückzugsbohrung 32 eingesetzt und das eine Ende der Feder 102 ist mit dem Halter 103 in Ein­ griff. Entsprechend ist der Kopf des Verriegelungsstifts 101, d. h. der kleindurchmessrige Abschnitt 101a, in die Aufnahmeboh­ rung 26 eingeführt, um den inneren Rotor 20 und den äußeren Ro­ tor 30 in dem in Fig. 2 gezeigten neutralen Zustand oder neutra­ len Position miteinander zu verriegeln. In diesem Zustand gibt es eine Ringnut 34 zwischen dem Bodenabschnitt der Rückzugsboh­ rung 32 und dem Verriegelungsstift 101. Die Ringnut 34 ist mit einer der Voreilkammern R1 über einen Durchlaß 33 verbunden.

Das zur Drehung der Nockenwelle 10 erforderliche Drehmoment ist nicht konstant sondern proportional zum Öffnen und Schließen der Einlaßventile (nicht gezeigt) variabel. Genauer gesagt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, variiert das Drehmoment periodisch zwischen einem maximalen Nacheildrehmoment und einem maximalen Voreil­ drehmoment. Wenn die Nockenwelle 10 die Einlaßventile öffnet, tritt das maximale Nacheildrehmoment auf und belastet die Noc­ kenwelle 10 zur Drehung in der Nacheilrichtung, d. h. im Ge­ genuhrzeigersinn in Fig. 3 und 4. Wenn die Nockenwelle 10 die Einlaßventile schließt, tritt das maximale Voreildrehmoment auf und drückt die Nockenwelle zur Drehung in der Voreilrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn in Fig. 3 und 4. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Absolutwert des maximalen Nacheildrehmoments größer als der des maximalen Voreildrehmoments. Folglich ist ein Mit­ telwert des Drehmoments, der in Fig. 5 mit der strichpunktierten Linie angedeutet ist, zur Nacheilseite verschoben. Entsprechend drückt, wenn der Motor dreht, das Drehmoment allgemein die Noc­ kenwelle 10 zur Drehung in der Nacheilrichtung.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel veranlaßt die Torsionsschraubenfeder 80 den inneren Rotor 20 relativ gegenüber sowohl dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40 als auch der Rückplatte 50 in der Voreilrichtung zu drehen, wie in Fig. 1 ge­ zeigt ist. Die Spann- oder Druckkraft der Torsionsschraubenfeder 80 ist gleich dem Mittelwert des obigen Drehmoments. Die Tor­ sionsschraubenfeder 80 ist innerhalb einer ringförmigen Ausneh­ mung 52 der Rückplatte 50 angeordnet. Ein Ende der Torsions­ schraubenfeder 80 ist mit einem Verbindungsloch 54a verbunden, das im Bodenabschnitt der ringförmigen Ausnehmung 52 angeordnet ist. Das andere Ende der Torsionsschraubenfeder 80 ist mit einem Verbindungsloch 20a verbunden, das an der Endfläche des inneren Rotors 20 angeordnet ist.

Ferner ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Re­ lativphase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 durch den Verriegelungsstift 101 verriegelt, wenn jeder der Flügel 60 in der Neutralstellung in der Kammer R0 ist, so daß jeder der Flügel weder die Voreilwand 31a noch die Nacheilwand 31b berührt. In diesem Zustand kann mit den Öffnungs- und Schließzeiten der Einlaßventile der Motor gestartet werden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt mit dem in Fig. 4 gezeigten Zustand ein Zustand vor, bei dem der Motor zu drehen begonnen hat und die Ventil­ zeitsteuervorrichtung in der Neutralstellung ist, wobei sowohl die Voreilkammern R1 als auch die Nacheilkammern R2 mit dem vor­ bestimmten Fluid gefüllt sind. Genauer gesagt, in der Neutral­ stellung ist eine Druckkraft zur Drehung der Flügel 60 mit dem inneren Rotor 20 und der Nockenwelle 10 in die Voreilrichtung durch das Fluid innerhalb jeder der Voreilkammern R1 sowie durch die Torsionsschraubenfeder 80 in Übereinstimmung mit einer Druckkraft zur Drehung dieser in die Nacheilrichtung durch das Fluid innerhalb jeder Nacheilkammer R2 sowie durch den Mittel­ wert des veränderlichen Drehmoments. Wenn das Einschaltverhält­ nis zur Versorgung des Solenoids 95 des Umschaltventils 90 mit elektrischem Strom in dem Neutralzustand groß wird, wird das Fluid zu jeder der Voreilkammern R1 über den Voreildurchlaß 12 und die Durchlässe 24 zugeführt und wird von jeder der Nacheil­ kammern R2 über die Durchlässe 25 und den Nacheildurchlaß 13 ab­ geführt. Im Ergebnis werden die Flügel 60 des inneren Rotors 20 mit der Nockenwelle 10 relativ zu dem äußeren Rotor 30 in der Voreilrichtung gedreht, d. h. im Uhrzeigersinn in Fig. 4. Die Relativdrehung wird in der maximalen Voreilstellung angehalten, in der die Flügel 60 die Voreilwand 31a berühren, wie mit der strichpunktierten Linie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn andererseits das Einschaltverhältnis bei der Versorgung des Solenoids 95 des Umschaltventils 90 in dem Neutralzustand klein wird, wird das Fluid aus jeder der Voreilkammern R1 über den Voreildurchlaß 12 und die Durchlässe 24 abgeführt und in jede der Nacheilkammern R2 über die Durchlässe 25 und den Nacheildurchlaß 13 zugeführt. Im Ergebnis werden die Flügel 60 und der innere Rotor 20 mit der Nockenwelle 10 relativ zu dem äußeren Rotor 30 in der Nacheil­ richtung gedreht, d. h. im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 4. Die Re­ lativdrehung wird in der maximalen Nacheilstellung angehalten, in der die Flügel 60 die Nacheilwand 31b berühren, wie mit der doppelstrichpunktierten Linie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn die Flügel 60 und der innere Rotor 20 drehen, werden entweder die Aufnahmebohrung 26 oder die Ringnut 34 über den Durchlaß 27 oder den Durchlaß 33 mit Fluid versorgt, so daß sich der Verriege­ lungsstift 101 gegen die Wirkung der Feder 102 bewegt und der Kopfabschnitt 101a des Verriegelungsstifts 101 in der Rückzugs­ bohrung 32 aufgenommen wird. Ferner wird bei der obigen Drehung der Flügel 60 und des inneren Rotors 20 der Solenoid 122 des Um­ schaltventils 120 entregt, so daß die Verbindung zwischen dem Verbindungsdurchlaß 72 und der Ölwanne 111 geschlossen ist.

Bei diesem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, wenn jeder der Flügel 60 in der Neutralstellung in der Kammer R0 ist, der Kopfabschnitt 101a in die Aufnahmebohrung 26 einge­ führt, um die Relativphase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 zu verriegeln, um den Motor wieder anlassen zu können. Entsprechend kann die Ventilzeitsteuervorrichtung ferner den inneren Rotor 20 mit der Nockenwelle in die Nacheilrichtung ausgehend vom Neutralzustand drehen, so daß die Vorrichtung die Schließzeit der Einlaßventile verzögern kann. Im Ergebnis kann die Ladung in einen Zylinder des Motors durch die Trägheit der Strömung der Ladung besser eingesaugt werden, so daß das Motor­ drehmoment ansteigen kann, wenn die Motordrehzahl hoch ist.

Wenn der Motor angehalten wird, unterbricht die Ölpumpe 110 die Zuführung des Fluids zu den Kammern R0 und der Solenoid 95 des Umschaltventils 90 ist entregt. Folglich wirkt weder die Druck­ kraft des Fluids in den Voreilkammern R1 noch die Druckkraft des Fluids in den Nacheilkammern R2 auf die Flügel 60 mit dem inne­ ren Rotor 20 und der Nockenwelle 10, sondern die Druckkräfte der Torsionsschraubenfeder 80 und der Durchschnitt des obigen verän­ derlichen Drehmoments (bis die Rotation der Kurbelwelle 53 des Motors vollständig angehalten ist) wirken auf diese Elemente.

Entsprechend ist die Relativphase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 beim Anhalten des Motors proportional zur Relativphase dazwischen zum Zeitpunkt unmittelbar vor dem Anhalten des Motors bestimmt. Wenn die Relativphase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 eine vorbestimmte Po­ sition ist, in welcher sowohl die Rückzugsbohrung 32 als auch die Aufnahmebohrung 26 einander gegenüberliegen, wird der Kopfabschnitt 101a des Verriegelungsstifts 101 durch die Wirkung der Feder 102 in die Aufnahmebohrung 26 eingeführt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß die Relativphase verriegelt wird. Wenn die Relativphase in einer Position ist, die zwischen der vorbestimm­ ten Position und der maximalen Voreilstellung ist, werden der innere Rotor 20 und die Nockenwelle 10 relativ in der Nacheil­ richtung gegenüber dem äußeren Rotor 30 durch das obige verän­ derliche Drehmoment gedreht, wenn die Richtung des veränderli­ chen Drehmoments die Nacheilrichtung ist. Wenn dann die Relativ­ phase in der vorbestimmten Position ist, wird der Kopfabschnitt 101a in die Aufnahmebohrung 26 durch Wirkung der Feder 102 ein­ geführt, so daß die Relativphase verriegelt wird. Hierbei wirkt, für eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt des Ausschalten des Motors bis zu dem Zeitpunkt, in welchem die Drehung der Kurbelwelle 53 des Motors vollständig zum Stillstand gekommen ist, das in Fig. 5 gezeigte variable Drehmoment auf die Nockenwelle 10 und die Ölpumpe 110 wird gedreht. Der innere Rotor 20 und die Nockenwel­ le 10 werden relative gegenüber dem äußeren Rotor 30 in der Nacheilrichtung gedreht, weil der Solenoid 95 des Umschaltven­ tils 90 entregt ist. Genauer gesagt, in der obigen Zeitspanne stellt das Umschaltventil 90 die Verbindung zwischen dem Nach­ eildurchlaß 13 und der Ölpumpe 110, die gedreht wird, her, so daß das Fluid den Nacheilkammern R2 zugeführt wird. Das Um­ schaltventil stellt ferner die Verbindung zwischen dem Voreil­ durchlaß 12 und der Ölwanne 111 her, so daß das Fluid aus den Voreilkammern R1 abgelassen wird. Ferner kann die Drehgeschwin­ digkeit des inneren Rotors 20 und der Nockenwelle 10 klein sein, so daß das Einführen des Kopfabschnitts 101a des Verriegelungs­ stifts 101 in die Aufnahmebohrung 26 erleichtert ist, weil die Torsionsschraubenfeder 80 in die Voreilrichtung drückt, so daß das maximale Nacheildrehmoment des variablen Drehmoments klein wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Anlasserschalter (nicht gezeigt) beim Wiederanlassen des Motors eingeschaltet und der Solenoid 122 des Umschaltventils 120 wird für eine vorbestimmte Zeitspanne erregt, so daß der Verbindungsdurchlaß 72, der mit dem Nacheildurchlaß 13 verbunden ist, mit der Ölwanne 111 ver­ bunden wird. Folglich sind sowohl die Voreilkammern R1 als auch die Nacheilkammern R2 mit der Ölwanne 111 verbunden, weil der Solenoid 95 des Umschaltventils 90 beim Wiederanlassen des Mo­ tors entregt ist. Entsprechend würde der innere Rotor 20 zwi­ schen der Voreilseite und der Nacheilseite durch die Wirkung der Torsionsschraubenfeder 80 und des veränderlichen Drehmoments hin und herschwingen bzw. flattern. Weil zu dieser Zeit der Kopfab­ schnitt 101a des Verriegelungsstifts 101 in die Aufnahmebohrung 26 eingeführt ist, ist ein Flattern des inneren Rotors 20 ver­ hindert.

Wenn andererseits unmittelbar vor dem Ausschalten des Motors die Relativphase in einer Position ist, die zwischen der vorbestimm­ ten Position und der maximalen Nacheilstellung liegt, wird der Kopfabschnitt 101a des Verriegelungsstifts 101 nicht in die Auf­ nahmebohrung 26 eingeführt. Wenn der Motor in diesem Zustand wieder angelassen wird, ist es wenig wahrscheinlich, daß es schwierig ist, den Motor wieder anzulassen, weil der innere Ro­ tor 20 und die Nockenwelle 10 relativ gegenüber dem äußeren Ro­ tor 30 durch das veränderliche Drehmoment, das auf die Nocken­ welle 10 wirkt, in die maximale Nacheilstellung gedreht sind. Jedoch sind bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl die Voreilkam­ mern R1 als auch die Nacheilkammern R2 mit der Ölwanne 111 ver­ bunden, wodurch der innere Rotor 20 sowohl zur Voreilseite als auch zur Nacheilseite flattern kann. Ferner drückt die Torsions­ schraubenfeder 80 den inneren Rotor in die Voreilrichtung, so daß der Flatterweg zur Voreilseite lang sein kann. Jedoch kann die Relativphase zwischen dem inneren Rotor 20 und dem äußeren Rotor 30 in der vorbestimmten Position sein, so daß die Rück­ zugsbohrung 32 und die Aufnahmebohrung 26 einander gegenüberlie­ gen und der Kopfabschnitt 101a des Verriegelungsstifts 101 in die Aufnahmebohrung 26 eingeführt werden kann, um ein Flattern des inneren Rotors 20 zu verhindern.

Im Ergebnis ist beim Wiederanlassen eine unnötige Relativdrehung zwischen der Drehwelle mit der Nockenwelle 10, dem inneren Rotor 20, den Flügeln 60 usw. und dem Drehübertragungselement mit dem äußeren Rotor 30, der Frontplatte 40, der Rückplatte 50 usw. in­ folge einer großen Drehzahländerung begrenzt und der Nachteil infolge der unnötigen Relativdrehung zwischen der Drehwelle und dem Drehübertragungselement (beispielsweise Anschlaggeräusche durch die Flügel 60) ist verhindert.

Entsprechend kann bei dem obigen Ausführungsbeispiel das An­ schlaggeräusch vermieden werden, wenn der Motor angelassen wird, und das Motordrehmoment kann angehoben werden, wenn die Drehzahl des Motors hoch ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel berührt jeder Flügel 60 die Vor­ eilwand 31a und die Nacheilwand 31b. Jedoch kann diese Erfindung auch auf ein anderes Ausführungsbeispiel angewandt werden, das einige Flügel enthält, wobei jedoch nur ein Flügel die Voreil­ wand und die Nacheilwand berührt und die anderen Flügel die Wän­ de nicht berühren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Flügel 60 und der innere Rotor 20 getrennte Teile. Jedoch kann die Erfindung auf ein anderes Ausführungsbeispiel angewandt werden, in welchem Flügel und ein innerer Rotor einen einstücki­ gen Aufbau haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmebohrung 26 und die Rückzugsbohrung 32 in Radialrich­ tung der Nockenwelle 10 angeordnet. Jedoch kann die Erfindung auch auf eine andere Ausführungsform angewandt werden, in wel­ cher eine Aufnahmebohrung und eine Rückzugsbohrung in Axialrich­ tung einer Nockenwelle angeordnet sind. Genauer gesagt, eine von der Aufnahmebohrung und der Rückzugsbohrung ist in einer Dreh­ welle (beispielsweise ein Flügel) angeordnet und die andere ist in einem Drehübertragungselement (beispielsweise eine Frontplat­ te oder eine Rückplatte) angeordnet.

In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde ferner die Er­ findung auf eine Ventilzeitsteuervorrichtung zum Zusammenbau mit einer Nockenwelle 10 für die Einlaßventile ausgeführt. Jedoch kann die Erfindung gleichermaßen auf eine Ventilzeitsteuervor­ richtung angewandt werden, die mit der Nockenwelle 10 für Aus­ laßventile zusammenzubauen ist.

Während die Erfindung im einzelnen und unter Bezugnahme auf spe­ zielle Ausführungsbeispiele davon beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Gedan­ ken und Bereich davon zu verlassen.

Eine Ventilzeitsteuervorrichtung hat einen Rotor 20, der ausge­ legt ist, an einer Nockenwelle 10 eines Motors befestigt zu wer­ den; ein Drehübertragungselement 30, das um die Umfangsfläche des Rotors 20 angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, um eine Drehkraft von einer Kurbelwelle 53 zu übertragen; eine Kammer R0, die zwischen dem Rotor 20 und dem Drehübertragungselement 30 begrenzt ist und ei­ ne erste und eine zweite in Umfangsrichtung gegenüberliegende Wand hat; einen an dem Rotor 20 vorgesehenen Flügel 60, der sich davon in Radialrichtung auswärts in die Kammer R0 erstreckt, um die Kammer in eine Voreilkammer R1 und eine Nacheilkammer R2 zu unterteilen, wobei der Flügel 60 zwischen der ersten und zweiten Wand bewegbar ist; eine Verriegelungseinrichtung 101 zum Verrie­ geln des Rotors 20 und des Drehübertragungselements 30 miteinan­ der in einer vorbestimmten Relativphase, wenn der Flügel 60 we­ der die erste noch die zweite Wand berührt; einen ersten Fluid­ durchlaß 12 zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von der Voreilkammer R1; einen zweiten Fluiddurchlaß 13 zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von der Nacheilkammer R2; und ei­ ne Einstelleinrichtung 80 zum Einstellen der vorbestimmten Rela­ tivphase zwischen dem Rotor 20 und dem Drehübertragungselement 30.

Claims (7)

1. Ventilzeitsteuervorrichtung, mit:
einem Rotor (20), der ausgelegt ist, an einer Nockenwelle (10) eines Motors befestigt zu werden;
einem Drehübertragungselement (30), das um die Umfangsfläche des Rotors (20) angebracht ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, um eine Drehkraft von einer Kurbelwelle (53) zu übertragen;
einer Kammer (R0), die zwischen dem Rotor (20) und dem Drehübertragungselement (30) angeordnet ist und eine erste und eine zweite in Umfangsrichtung gegenüberliegende Wand hat;
einem an dem Rotor (20) vorgesehenen Flügel (60), der sich davon in Radialrichtung auswärts in die Kammer (R0) erstreckt, um die Kammer in eine Voreilkammer (R1) und eine Nacheilkammer (R2) zu unterteilen, wobei der Flügel (60) zwischen der ersten und zweiten Wand bewegbar ist;
einer Verriegelungseinrichtung (101) zum Verriegeln des Ro­ tors (20) und des Drehübertragungselements (30) miteinander in einer vorbestimmten Relativphase, wenn der Flügel (60) keine der ersten oder zweiten Wand berührt;
einem ersten Fluiddurchlaß (12) zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von der Voreilkammer (R1);
einem zweiten Fluiddurchlaß (13) zum Zuführen und Ablassen des Fluids zu und von der Nacheilkammer (R2); und
einer Einstelleinrichtung (80) zum Einstellen der vorbe­ stimmten Relativphase zwischen dem Rotor (20) und dem Drehüber­ tragungselement (30).

2. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ver­ riegelungseinrichtung aufweist:
eine Rückzugsbohrung (32), die in einem von dem Rotor (20) und dem Drehübertragungselement (30) ausgebildet ist, um darin einen Verriegelungsstift (101) aufzunehmen, der in Richtung auf das andere von dem Drehübertragungselement (30) und dem Rotor (20) federvorgespannt ist;
eine Aufnahmebohrung (26), die in dem anderen von dem Drehü­ bertragungselement (30) und dem Rotor (20) ausgebildet ist, um darin einen Kopfabschnitt (101a) des Verriegelungsstifts (101) aufzunehmen, wenn der Rotor (20) und das Drehübertragungselement (30) in der vorbestimmten Relativphase synchronisiert sind; und
einer Zuführeinrichtung (27, 33) zum Zuführen des Fluids zu dem Verriegelungsstift (101), um den Kopfabschnitt des Verriege­ lungsstifts (101a) aus der Aufnahmebohrung (26) herauszuziehen.

3. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zufüh­ reinrichtung (27, 33) mit einem der ersten (12) und zweiten (13) Fluiddurchlässe verbunden ist.

4. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ein­ stelleinrichtung ein Kraftelement (80) aufweist, welches den Ro­ tor (20) in der Voreilrichtung relativ zu dem Drehübertragungse­ lement (30) drückt.

5. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Kraf­ telement eine Schraubenfeder (80) ist.

6. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Fluidsteuereinrichtung (90, 120) zum Ablassen des Fluids von so­ wohl den Voreil-(R1) und Nacheil-(R2)kammern hat, wenn der Motor wieder angelassen wird.

7. Ventilzeitsteuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Fluidsteuereinrichtung zwei Umschaltventile (90, 120) hat, von denen eines den ersten Fluiddurchlaß (12) und das andere den zweiten Fluiddurchlaß (13) steuert.