DE69702633T2

DE69702633T2 - Variable Ventilsteuerungsvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69702633T2
Application number: DE69702633T
Authority: DE
Inventors: Ken Asakura; Tatsuo Iida; Kazuhisa Mikame
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: JPH09329005A; CN1175658A; CN1090277C; EP0801212A1; KR19980076196A; DE69702633D1; JP3077621B2; ID18168A; EP0801212B1; US5724929A; KR100265982B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der in einem Motor zum Verändern der Ventileinstellung von Einlaß- oder Auslaßventilen vorgesehen ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils, der mittels Fluiddruck angetrieben wird.

ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK

Ein Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils(im folgenden als VVT bezeichnet) ist in einem Motor zum Verschieben der Drehphase der Nockenwelle und Anpassen der Ventileinstellung entweder eines Einlaß- oder Auslaßventils vorgesehen. Der Betrieb eines VVT optimiert die Ventileinstellung in Übereinstimmung mit den Betriebsparametern des Motors (Motorlast, Motordrehzahl sowie anderen Faktoren). Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch verbessert, die Motorleistung erhöht und unerwünschte Motoremissionen unterdrückt, wobei dies ungeachtet der verschiedenen Betriebsarten des Motors geschieht.
Das U.S. Patent Nr. 5 483 930 offenbart eine Bauart eines Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils (im folgenden als VVT bezeichnet) für einen Verbrennungsmotor. Dieser VVT ist in Schrägzahnradbauart ausgeführt. In diesem VVT wird die Drehphase der Nockenwelle bezüglich der Riemenscheibe geändert, indem ein Zahnkranz, der eine Schrägverzahnung hat, bewegt wird, um so die Ventileinstellung der durch die Nockenwelle angetriebenen Ventile einzustellen.
Unterdessen offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Hei 5-113112 ein Beispiel eines VVT der Flügelbauart. In diesem VVT der Flügelbauart wird ein Rotor relativ zu einer Riemenscheibe gedreht. Ein Öldruck wird verwendet, um die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Riemenscheibe zu verändern und somit werden die durch die Nockenwelle angetriebenen Ventile eingestellt. Dieser VVT der Flügelbauart ermöglicht eine geringere Achslänge der Nockenwelle im Vergleich zu einem Motor, der einen VVT der Schrägzahnradbauart verwendet.
Im allgemeinen haben die VVT der Flügelbauart einen Aufbau wie er in Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Wie dies in Fig. 10 dargestellt ist, ist der VVT 80 am entfernten Ende der Nockenwelle 84 angebracht. Die Nockenwelle 84 hat ein Schraubenloch 841, das an dem entfernten Ende definiert ist, und einen Rotor 82 an jenem Ende durch eine Schraube 85 befestigt. Ein Kettenzahnrad 81 umgibt den Rotor 82 so, daß es sich relativ zum Rotor 82 und zur Nockenwelle 84 drehen kann. Das Kettenzahnrad 81 ist durch eine (nicht dargestellte) Kette mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle verbunden.
Wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, hat das Kettenzahnrad 81 eine Vielzahl an nach innen gerichteten Vorsprüngen 811, und jeweils zwei benachbarte Vorsprünge 811 definieren eine Aussparung 812. Der Rotor 82 besitzt eine Vielzahl an Rotorblättern 821, wobei jedes Rotorblatt 821 in eine der Aussparungen 812 untergebracht ist. Jedes Rotorblatt 821 definiert an jeder Seite eine erste hydraulische Kammer 831 sowie eine zweite hydraulische Kammer 832 in der entsprechenden Aussparung 812.
Wenn durch Öldurchlässe 842, die durch die Nockenwelle 84 definiert sind, ein Öldruck in die erste hydraulischen Kammer 831 geliefert wird, dann wird der Rotor 82 im Uhrzeigersinn relativ zum Kettenzahnrad 81 gedreht. Wenn durch Öldurchlässe 843, die durch die Nockenwelle 84 definiert, ein Öldruck in die zweite hydraulischen Kammer 832 geliefert wird, dann wird der Rotor 82 im Gegenuhrzeigersinn relativ zum Kettenzahnrad 81 gedreht. Durch die Relativbewegung des Rotors 82 wird die Drehphase der Nockenwelle 84 bezüglich des Kettenzahnrades 81 (Kurbelwelle) verändert und demzufolge wird die Ventileinstellung der von der Nockenwelle anzutreibenden (nicht dargestellten) Ventile eingestellt.
Während des Betriebs des VVT 80 nimmt die Nockenwelle 84 ein Drehmoment von der VVT 80 an ihrem entfernten Ende auf. Da jedoch die Nockenwelle 84 viele Hohlräume einschließlich der Öldurchlässe 842, 843 und des Schraubenlochs 841 besitzt, neigt die Nockenwelle 84 zu einer ungenügenden Steifigkeit gegenüber dem Drehmoment. Insbesondere ist, da die Nockenwelle 84 einen geringeren Durchmesser am Achszapfen 844 als an den anderen Abschnitten hat, die Steifigkeit des Achszapfens 844 geringer als an anderen Abschnitten.
Die Öldurchlässe 842, 843 münden an der gleichen Ebene, d. h. an der Endseite 86 der Nockenwelle 84 und die Öffnungen der Öldurchlässe 842, 843 liegen nahe beieinander. Demzufolge ist es schwierig, zwischen dem Öldurchlaß 842 und dem Öldurchlaß 843 abzudichten, und zu dem Öldurchlaß 842 geliefertes Öl kann in den Öldurchlaß 843 austreten oder es kann zu dem Öldurchlaß 843 geliefertes Öl in den Öldurchlaß 842 austreten. Falls ein Austreten auftritt, können die gewünschten Öldruckwerte in den hydraulischen Kammern 831, 832 nicht erreicht werden, was das Ansprechen des VVT 80 verschlechtert.
Ferner ist in der Druckschrift US-A-4 858 572 ein Gerät zum Einstellen einer Drehwinkeldifferenz zwischen einer Kurbelwelle und einer Motornockenwelle offenbart, das u. a. eine drehbare Welle, einen ersten Rotor, der an der drehbaren Welle montiert ist, und einen zweiten Rotor, der koaxial zu der drehbaren Welle montiert ist und relativ zum ersten Rotor drehbar ist, aufweist. Ein Rotor ist sperrsynchron mit der Kurbelwelle befestigt, und der andere Rotor ist sperrsynchron mit der Nockenwelle befestigt, so daß eine relative Drehung zwischen den beiden Rotoren die Ventileinstellung bezüglich der Kurbelwelle ändert. Ferner ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung für eine Relativbewegung der Rotoren vorgesehen, wobei ein Rotorblatt aus einem der Rotoren ausgebildet ist und eine Aussparung aus dem anderen Rotor ausgebildet ist, so daß das Rotorblatt die Aussparung in eine erste und eine zweite hydraulische Kammer aufteilt. Ein erster Durchlaß zur Zuführung eines Hydraulikfluids in die erste hydraulische Kammer sowie ein zweiter Durchlaß zur Zuführung eines Hydraulikfluids in die zweite hydraulische Kammer ist in der drehbaren Welle ausgebildet. Diese beiden Durchlässe verlaufen durch die Nockenwelle und münden an dem Außenumfang der Nockenwelle.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände ausgearbeitet und es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils, der durch einen hydraulischen Fluiddruck angetrieben wird, und insbesondere einen Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils für einen Motor zu schaffen, der eine Nockenwelle mit verbesserter Steifigkeit verwendet und der das Austreten von Hydraulikfluid, das zu den jeweiligen Druckkammern geliefert wird, reduziert.
Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 durch ein Gerät zum Einstellen der Ventileinstellung eines Motorventils bezüglich einer Kurbelwelle gelöst. Weitere Verbesserungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen beispielhaft die Prinzipien der Erfindung dargestellt sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen durch die nachstehende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen am verständlichsten.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ventilzuges, der den Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils (VVT) gemäß der vorliegenden Erfindung hat;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht des VVT gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Querschnittansicht des VVT gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4;
Fig. 6 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Motors, der einen VVT gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 7 zeigt eine Querschnittansicht des in Fig. 6 gezeigten VVT entlang der Linie 7-7 aus Fig. 8;
Fig. 8 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie 8-8 aus Fig. 7;
Fig. 9 zeigt eine Querschnittansicht eines VVT gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt eine Querschnittansicht eines VVT gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 11 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie 13- 13 aus Fig. 10;

BESCHREIBUNG DES SPEZIELLEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Der Mechanismus zum Einstellen eines variablen Ventils (im folgenden als VVT bezeichnet) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, sind eine einlaßseitige Nockenwelle 14 sowie eine auslaßseitige Nockenwelle 70 drehbar an einem Zylinderkopf 79 gestützt. Die Ausdrücke "links" und "rechts" beziehen sich im folgenden auf die nach links weisende Richtung bzw. Auf die nach rechts weisende Richtung von Fig. 1. In ähnlicher Weise beziehen sich die Ausdrücke "im Uhrzeigersinn" und "im Gegenuhrzeigersinn" auf die Perspektive in Fig. 2.
Die Nockenwellen 14, 70 haben jeweils eine Vielzahl von Nocken 75. Unter jedem Nocken 75 der Nockenwelle 14 befindet sich ein Einlaßventil 77, während sich unter jedem Nocken 75 der Nockenwelle 70 ein Auslaßventil 78 befindet. Ein VVT 10 ist am Ende der einlaßseitigen Nockenwelle 14 angebracht. Ein Antriebszahnrad 74, das sich am linken Ende der auslaßseitigen Nockenwelle 70 befindet, steht im Zahneingriff mit einem angetriebenen Zahnrad 13, das am entfernten Endabschnitt der einlaßseitigen Nockenwelle 14 angebracht ist. Eine Riemenscheibe 71 ist am rechten Ende der auslaßseitigen Nockenwelle 70 angebracht und über einen Steuerriemen 72 mit einer Riemenscheibe 76 einer Kurbelwelle 73 verbunden.
Wenn die Kurbelwelle 73 gedreht wird, dann wird die auslaßseitige Nockenwelle 70 über die Riemenscheiben 76, 71 und den Steuerriemen 72 gedreht. Das Drehmoment der auslaßseitigen Nockenwelle 70 wird über die Zahnräder 74, 13 auf die einlaßseitige Nockenwelle 14 zum Antrieb der einlaßseitigen Nockenwelle 14 übertragen. Folglich werden die Einlaßventile 77 und die Auslaßventile 78 unter vorbestimmter Ventileinstellung durch die Drehung dieser Nockenwellen 14 und 70 geöffnet und geschlossen.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, enthält der VVT 10 die Nockenwelle 14, einen am linken Ende der Nockenwelle 14 befestigten Rotor 11, ein Gehäuse 12, das den Rotor 11 umgibt, das angetriebene Zahnrad 13, das an dem Gehäuse 12 befestigt ist, und eine Abdeckung 15, die das Gehäuse 12 abdeckt.
Die Nockenwelle 14 hat einen Achszapfen 141 und die Nockenwelle 14 ist an dem Achszapfen 141 durch den Zylinderkopf 79 sowie einer Lagerabdeckung 67 gestützt. Die Nockenwelle 14 hat am linken Ende ein Schraubenloch 143. Der Rotor 11 und die Abdeckung 15 sind durch eine Schraube 30 am linken Ende der Nockenwelle 14 befestigt und werden einstückig mit der Nockenwelle 14 gedreht. Das Gehäuse 12 umgibt den Rotor 11 und ist drehbar relativ zur Nockenwelle 14 und dem Rotor 11. Die Abdeckung 15 hat einen Flansch 151, der das Gehäuse 12 abdeckt.
Das angetriebene Zahnrad 13 ist an einer Seite des Gehäuses 12 durch die Schraube 31 befestigt, so daß es drehbar relativ zur Nockenwelle 14 und dem Rotor 11 ist. Das angetriebene Zahnrad 13 hat eine dicke ringartige Gestalt und hat eine Vielzahl von Zähnen 132, die am Umfang ausgebildet sind. Das angetriebene Zahnrad 13 ist drehbar an der Außenfläche 149 der Nockenwelle 14 gestützt.
Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, werden das Gehäuse 12 und der Rotor 11 im Uhrzeigersinn gedreht. Das Gehäuse 12 und der Rotor 11, die in Fig. 2 gezeigt sind, befinden sich in ihren Ausgangspositionen, in der die Ventileinstellung der (in Fig. 1 gezeigten) Einlaßventile 77 die größte Verzögerung aufweist. Das Gehäuse 12 hat vier nach innen gerichtete Vorsprünge 121, und je zwei benachbarte Vorsprünge definieren eine Aussparung 122. Das angetriebene Zahnrad 13 ist durch die Schraube 31 an den Vorsprüngen 121 des Gehäuses 12 befestigt.
Der Rotor 11 besteht aus einer Nabe 48 und vier Rotorblättern 112, die von dieser radial nach außen vorstehen. Der Außenumfang der Nabe 48 ist mit den Endflächen der Vorsprünge 121 in Kontakt gebracht. Die vier Rotorblätter 112 sind in Abständen von annähernd 90º angeordnet und sind jeweils in den Aussparungen 122 des Gehäuses 12 untergebracht. Jedes Rotorblatt 112 definiert in der entsprechenden Aussparung 122 eine erste hydraulische Kammer 101 und eine zweite hydraulische Kammer 102. Die erste hydraulische Kammer 101 befindet sich an der nacheilenden Seite in Bezug auf die Drehrichtung des Rotorblattes 112, während sich die zweite hydraulische Kammer 102 an der voreilenden Seite befindet. Ein Öldruck wird zu den hydraulischen Kammern 101 bzw. 102 jeweils geliefert, um so eine Relativdrehung des Rotors 11 bezüglich des Gehäuses 12 zu bewirken. Eine Dichtung 123 und eine Blattfeder 124 zum Drängen der Dichtung 123 zu dem Innenumfang des Gehäuses 12 sind am entfernten Ende eines jeden Rotorblattes 112 angebracht. Die Dichtung 123 und die Blattfeder 124 dichten zwischen der ersten hydraulischen Kammer 101 und der zweiten hydraulischen Kammer 102 ab.
Als nächstes wird ein Aufbau zum Liefern des Öldruckes in der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 101, 102 beschrieben.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, sind zwei Öldurchlässe 145, 147 in der Nockenwelle 14 in axialer Richtung definiert. Außerdem sind zwei Öldurchlässe 36, 37 im Zylinderkopf 79 definiert. Ringartige Ölnuten 18, 19 sind an der Innenfläche des Zylinderkopfes 79 und der Lagerabdeckung 67 ausgebildet. Ein Ölloch 144, das in der Nockenwelle 14 definiert ist, verbindet den Öldurchlaß 145 mit der Ölnut 36, während ein anderes Ölloch 146, welches ebenfalls in der Nockenwelle 14 definiert ist, den Öldurchlaß 147 mit der Ölnut 19 verbindet. Eine ringförmige Kammer 114 ist um den linken Endabschnitt der Nockenwelle 14 definiert. Die Nabe 48 des Rotors 11 hat vier darin radial definierte Durchlässe 115, und jeder Durchlaß 115 stellt eine Verbindung zwischen der ringförmigen Kammer 114 mit den ersten hydraulischen Kammern 101 sicher (Fig. 2). Die Nockenwelle 14 hat eine ringartige Ölnut 142, die an ihrer Außenfläche 149 ausgebildet ist. Ein anderes Ölloch 148, das ebenso in der Nockenwelle 14 definiert ist, verbindet den Öldurchlaß 147 mit der Ölnut 142. Das angetriebene Zahnrad 13 enthält vier radial dazu definierte Durchlässe 134, und diese Durchlässe 134 verbinden die Ölnut 142 mit den zweiten hydraulischen Kammern 102 (Fig. 2). Öl wird den ersten hydraulischen Kammern 101 durch den Öldurchlaß 36, die Ölnut 18, das Ölloch 144, den Öldurchlaß 145, die ringartige Kammer 114 und die Durchlässe 115 zugeführt. Außerdem wird Öl den zweiten hydraulischen Kammern 102 durch den Öldurchlaß 37, die Ölnut 19, das Ölloch 146, den Öldurchlaß 147, das Ölloch 148, die Ölnut 142 und den Durchlaß 134 zugeführt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, münden während die Nockenwelle 14 einige Hohlräume darin hat, lediglich der Öldurchlaß 145 und das Schraubenloch 143 an der linken Endfläche der Nockenwelle 14, und die Ölnut 142 mündet an der Außenfläche 149 der Nockenwelle 14.
Ein kleiner Zwischenraum zum Ermöglichen einer Relativdrehung zwischen der Nockenwelle 14 und des angetriebenen Zahnrads 13 ist zwischen der Außenfläche 149 der Nockenwelle 14 und der Innenfläche 133 des angetriebenen Zahnrades 13 definiert.
Als nächstes werden die Vorgänge bei einem Ölsteuerventil (im folgenden mit OCV bezeichnet) 40 zum Liefern des Öldruckes zu den ersten und zweiten hydraulischen Kammern 101, 102 und des VVT 10 beschrieben.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat das OCV 40 eine Vielzahl von Öffnungen 45a, 45b, 45r, 45t zum Schalten der Richtungen von Ölzufuhr und Ölentnahme und zum Einstellen des Öldruckes, der von der ersten Öffnung 45a und der zweiten Öffnung 45b den hydraulischen Kammern 101 bzw. 102 zugeführt wird. Das OCV 40 ist mit einem Solenoidbetätigungsglied 41, einem Gehäuse 45, einer im Gehäuse 45 angeordneten Spule 44, einem Kolben 43, der mit der Spule 44 verbunden ist und einer Schraubenfeder 42 zum Drängen der Spule 44 versehen. Die Spule 44 wird durch Ausführen einer Laststeuerung des Betätigungsglieds 41 in axialer Richtung hin- und herbewegt. Diese Hin- und Herbewegung der Spule 44 bewirkt eine Einstellung der zuzuführenden Ölmenge.
Die Zuführungsöffnung 45t ist über eine hydraulische Pumpe 46 mit einer Ölwanne 47 verbunden, während die erste und zweite Öffnung 45a und 45b mit den Öldurchlässen 36 bzw. 37 verbunden sind. Die Ablauföffnung 45r ist mit der Ölwanne 47 verbunden. Die Spule 44 ist ein zylindrischer Ventilkörper und hat Anschlußflächen 44a, die die Ölströmung unterbrechen, sowie Durchlässe 44b, 44c, die einen Ölströmung zulassen.
Das durch die Pumpe 46 im Betrieb des OCV 40 abgesaugte oder abgelassene Öl wird durch die Zuführungsöffnung 45t und die erste Öffnung 45a zum Öldurchlaß 36 oder durch die Zuführungsöffnung 45t und die zweiten Öffnung 45b zum Öldurchlaß 37 zugeführt. Wenn das Öl durch die erste Öffnung 45a eingeleitet wird, dann wird es zu den ersten hydraulischen Kammern 101 zugeführt, um den Öldruck in jeder hydraulischen Kammer 101 zu erhöhen. Gleichzeitig wird in jeder zweiten hydraulischen Kammer befindliches Öl durch den Öldurchlaß 37 zu der zweiten Öffnung 45b herausgelassen, um den Öldruck in der zweiten hydraulischen Kammer 102 zu reduzieren. Auf gleiche Weise wird der Öldruck in jeder zweiten hydraulischen Kammer 102 erhöht, wenn das Öl durch die zweite Öffnung 45b eingeleitet wird. Gleichzeitig wird das in jeder ersten hydraulischen Kammer 101 befindliche Öl durch den Öldurchlaß 36 zu der ersten Öffnung 45a abgelassen, um den Öldruck in der ersten hydraulischen Kammer 101 zu reduzieren. Das Einleiten des Öls durch die Öffnungen 45a, 45b oder das Ablassen des Öls durch diese Öffnungen 45a, 45b wird durch ein Blockieren derselben unterbrochen.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird, wenn Öldruck der ersten hydraulischen Kammer 101 zugeführt wird, ein Drehmoment auf den Rotor 11 und der Nockenwelle 14 ausgeübt, was den Rotor 11 veranlaßt, sich in die Ausgangsposition zu bewegen, die in Fig. 2 gezeigt ist. Das heißt, daß der Rotor 11 und die Nockenwelle 14 im Uhrzeigersinn relativ zum angetriebenen Zahnrad 13 gedreht werden. Folglich wird die Drehphase der Nockenwelle 14 bezüglich des angetriebenen Zahnrades 13 und der Kurbelwelle 73 (Fig. 1) verändert, und die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 (Fig. 1), die durch die Nockenwelle 14 angetrieben werden, wird vorbewegt. Die relative Drehung des Rotors 11 durch die Vorsprünge 121 eingeschränkt. Die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 erreicht den größten Vorlauf, wenn die Rotorblätter die Begrenzung im Uhrzeigersinn an einem Vorsprung 121 erreichen.
Wenn der Öldruck den zweiten hydraulischen Kammern 102 zugeführt wird, dann wird ein Drehmoment auf den Rotor 11 und die Nockenwelle 14 aufgebracht, um diese im Gegenuhrzeigersinn relativ zum angetriebenen Zahnrad 13 zu drehen. Folglich wird die Drehphase der Nockenwelle 14 bezüglich des angetriebenen Zahnrades 13 und der Kurbelwelle 73 (Fig. 1) verändert, und die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 (Fig. 1), die durch die Nockenwelle angetrieben werden, wird verzögert. Wenn der Rotor 11 in die Ausgangsposition gedreht ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, dann ist die Ventileinstellung der Einlaßventile am meisten verzögert.
Das zu der Ölnut 142 der Nockenwelle 14 gelieferte Öl wird in den kleinen Zwischenraum zwischen der Außenfläche 149 der Nockenwelle 14 und der Innenfläche 133 des angetriebenen Zahnrades 13 zugeführt, um eine sanfte Relativdrehung der Nockenwelle 14 relativ zum angetriebenen Zahnrad 13 zu erleichtern.
Die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 kann in die Winkelphase mit der größten Verzögerung oder in die Winkelphase mit dem größten Vorlauf verändert werden, indem eine binäre Einstellung der Öldruckwerte in den hydraulischen Kammern 101 bzw. 102 unter der Steuerung des OCV 40 ausgeführt wird. Andererseits kann die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 fortlaufend zwischen der Winkelphase mit der größten Verzögerung und der Winkelphase mit dem größten Vorlauf verändert werden, indem die Öldruckwerte in den hydraulischen Kammern 101, 102 fortlaufend eingestellt werden.
Wie dies vorstehend detailliert beschrieben ist, münden lediglich der Öldurchlaß 145 und das Schraubenloch 143 an der linken Endfläche der Nockenwelle 14, und die Ölnut 142 mündet an der Fläche 149 der Nockenwelle 14. Anders als bei der Nockenwelle gemäß dem Stand der Technik, bei der alle Öldurchlässe mit den ersten und zweiten hydraulischen Kammern in Verbindung stehen und das Schraubenloch an der linken Endfläche der Nockenwelle mündet, hat die Nockenwelle 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen kleineren Hohlraum am linken Ende, so daß die Steifigkeit der Nockenwelle 14 verbessert ist.
Der Abstand zwischen dem Durchlaß 115, der in jede erste hydraulischen Kammer 101 mündet, und dem Durchlaß 134, der in jede zweite hydraulische Kammer mündet, ist im Vergleich zu dem VVT gemäß dem Stand der Technik größer. Demzufolge wird ein Austreten von Öl von den Durchlässen 134 zu den ersten hydraulischen Kammern 101 oder von den Durchlässen 115 zu den zweiten hydraulischen Kammern 102 vermindert, was eine Öldruckbeeinträchtigung zwischen den hydraulischen Kammern 101 und 102 vermindert. Folglich kann ein gewünschter Öldruck zu den hydraulischen Kammern 101 und 102 geliefert werden, und das Ansprechverhalten des VVT 10 ist verbessert.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Als nächstes wird der VVT gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels, und lediglich die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel werden beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Außendurchmesser des linken Endabschnittes der Nockenwelle 14 sowie der Außendurchmesser der Nabe 48 des Rotors 11 gegenüber denen des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedlich.
Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Außenurchmesser B an dem entfernten Endabschnitt der Nockenwelle 14 so gestaltet, daß er kleiner ist als der Außendurchmesser A der Nabe 38 des Rotors 11. Demzufolge ist an der entfernten Endfläche der Nockenwelle 14 der Rand zwischen dem Außenumfang 149 der Nockenwelle 14 und dem Innenumfang 133 des angetriebenen Zahnrads 13 durch eine Seite der Nabe 38 abgedichtet. Dementsprechend ist dieser Rand nicht zu den ersten und zweiten hydraulischen Kammern 101, 102 freigelegt (Fig. 4).
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist wieder ein kleiner Zwischenraum, der eine Relativdrehung zwischen der Nockenwelle 14 und dem angetriebenen Zahnrad 13 erlaubt, zwischen der Außenfläche 149 der Nockenwelle 14 und der Innenfläche 133 des angetriebenen Zahnrads 13 definiert. Eine gleichmäßige Umdrehung der Nockenwelle 14 in Bezug auf das angetriebene Zahnrad 13 wird durch das dem Zwischenraum zugeführten Öl erreicht.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird dadurch, daß der Zwischenraum an der linken Endseite der Nockenwelle 14 abgedichtet ist, eine Austreten des Öls aus dem Zwischenraum vermieden. Demzufolge wird der erwünschte Öldruck in den Kammern 101 bzw. 102 geliefert, und das Ansprechverhalten und die Betriebsfähigkeit des VVT 16 sind verbessert.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Der VVT gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 beschrieben.
Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, sind eine einlaßseitige Nockenwelle 25, eine auslaßseitige Nockenwelle 70 und die Kurbelwelle 73 durch eine Kette 29 verbunden, auf die durch Mitläuferräder 58, 59 eine vorbestimmte Spannung aufgebracht ist. Der VVT 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist am linken Ende der einlaßseitigen Nockenwelle 25 angebracht. Wenn die Kurbelwelle 73 gedreht wird, dann werden die Nockenwellen 25, 70 gleichzeitig mit der Kurbelwelle 73 über die Kette 29 und den Kettenzahnrädern 49, 21, 57 gedreht, und die Einlaßventile 77 bzw. die Auslaßventile 78 werden jeweils bei vorbestimmten Ventileinstellungen angetrieben.
Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, hat der VVT 20 einen Rotor 22, ein Gehäuse 24, das den Rotor 22 umgibt, ein Kettenzahnrad 21, das über eine Platte 23 an dem Gehäuse 24 befestigt ist, und eine Abdeckung 26, die das Gehäuse 24 bedeckt.
Die Nockenwelle 25, die an den Zylinderkopf 79 gestützt ist, hat ein am linken Ende definiertes Schraubenloch 253. Der Rotor 22 ist durch eine Schraube 32 an diesem Ende der Nockenwelle 25 befestigt, so daß er einstückig mit der Nockenwelle 25 gedreht wird. Das Gehäuse 24, das den Rotor 22 umgibt, ist relativ zu der Nockenwelle 25 und zu dem Rotor 22 drehbar. Die Abdeckung 26, die Platte 23 und das Kettenzahnrad 21 sind durch Schrauben 33 an dem Gehäuse 24 befestigt, so daß sie einstückig gedreht werden.
Wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, hat der Rotor 22 eine Nabe 27 und vier Rotorblätter 222, von denen jedes eine erste hydraulische Kammer 101 und eine zweite hydraulische Kammer 102 in einer entsprechenden Aussparung 242 des Gehäuses 24 definiert. Eine ringförmige Kammer 221 ist zwischen dem linken Endabschnitt der Nockenwelle 25 und dem Rotor 22 definiert. Die Nabe 27 des Rotors 22 hat vier radial in ihr definierte Durchlässe 225, wobei diese Durchlässe 225 die ringförmige Kammer 221 und die ersten hydraulischen Kammern 101 verbinden.
Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, ist der Durchmesser A der Nabe 27 des Rotors 22 so gestaltet, daß er größer als der Durchmesser B an dem linken Endabschnitt der Nockenwelle 25 ist. Demzufolge ist an der linken Endfläche der Nockenwelle 25 der Rand zwischen dem Außenumfang 231 der Nockenwelle 25 und dem Innenumfang 211 der Platte 23 durch die Nabe 27 abgedichtet.
Die Nockenwelle 25 enthält einen darin axial definierten Öldurchlaß 255 und der Öldurchlaß 255 mündet am linken Ende in die ringförmige Kammer 221 und am rechten Ende in das Ölloch 254.
Eine Seite der Platte 23, die die Wandfläche der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 101, 102 bildet, enthält vier Öllöcher 232, die jeweils mit den zweiten hydraulischen Kammern 102 in Verbindung stehen. Eine ringförmige Kammer 213 ist zwischen dem Kettenzahnrad 21 und der Platte 23 definiert, um eine Ölnut 252, die an dem Außenumfang der Nockenwelle 25 ausgebildet ist, mit den Öllöchern 232 zu verbinden. Die Nockenwelle 25 enthält einen Öldurchlaß 258, der sich diagonal erstreckt, um die Ölnut 252 und das Schraubenloch 253 zu verbinden. Die Nockenwelle 25 hat einen radialen Öldurchlaß 256, der an ihrem Achszapfen 251 so definiert ist, daß er mit dem Schraubenloch 253 in Verbindung steht.
Wenn von dem OCV 40 Öl durch das Ölloch 254, den Öldurchlaß 255, die ringförmige Kammer 221, und die Durchlässe 225 zu den ersten hydraulischen Kammern 101 zugeführt wird, dann werden der Rotor 22 und die Nockenwelle 25 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht. Demzufolge erfährt die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 (Fig. 6) einen Vorlauf. Wenn von dem OCV 40 Öl durch den Öldurchlaß 256, das Schraubenloch 253, den Öldurchlaß 258, die Ölnut 252, die ringförmige Kammer 213 und die Öllöcher 232 zu den zweiten hydraulischen Kammern 102 zugeführt wird, dann werden der Rotor 22 und die Nockenwelle 25 im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht. Demzufolge wird die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 verzögert.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird wieder der Zwischenraum zwischen der Außenfläche 231 der Nockenwelle 25 und der Innenfläche der Platte 23 durch die Nabe 27 an der linken Endfläche der Nockenwelle 25 abgedichtet, so daß ein Austreten des Öls aus dem Zwischenraum im wesentlichen vermieden wird. Demgemäß wird der erwünschte Öldruck zu den Kammern 101 bzw. 102 jeweils geliefert, und das Ansprechverhalten und die Betriebsfähigkeit des VVT 20 sind verbessert.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen dem Durchlaß 225, der in die erste hydraulische Kammer 101 mündet, und dem Ölloch 232, das in die zweite hydraulische Kammer 102 mündet, im Vergleich zu dem VVT, das dem Stand der Technik entspricht, größer. Demzufolge wird ein Austreten von Öl zwischen dem Durchlaß 225 und dem Ölloch 232 im wesentlichen reduziert, was zu einem genaueren Betrieb des VVT 20 führt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, da die Platte 23 eine Seitenwand bei jeder der Druckkammern 101, 102 bildet, der Durchmesser des Gehäuses 24 vergrößert werden, indem der Durchmesser der Platte 23 ohne Zunahme des Durchmessers des Kettenzahnrads 21 vergrößert wird. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann durch ein Vergrößern des Durchmessers des Gehäuses 24 und der radialen Länge jedes Rotorblattes 222 die Kraft, die auf jedes Rotorblatt 22 aufgebracht wird, vergrößert werden. Demzufolge ist die antreibende Kraft des VVT 20 erhöht, während Schwingungen des Rotors 22, die auf Drehmomentschwankungen der Nockenwelle 25 zurückgeführt werden, reduziert werden. Demzufolge wird das Ansprechverhalten des VVT 20 verbessert.
Obwohl nur einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hiermit beschrieben sind, sollte für den Fachmann offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung auch in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Insbesondere sollte klar sein, daß die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, können die Platte 23 und 53 bei dem dritten Ausführungsbeispiel weggelassen werden. In diesem Fall kann eine ringförmige Kammer 69, so wie dies gezeigt ist, ausgebildet werden, sofern die Dicke des Kettenzahnrads 21 vergrößert ist.
Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Ventileinstellung der Einlaßventile 77 verändert wird, ist es ebenso möglich, die Ventileinstellung der Auslaßventile zu verändern, indem der VVT an der auslaßseitigen Nockenwelle angebracht wird.
Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Drehphase der einlaßseitigen Nockenwelle, die mit dem VVT versehen ist, in Bezug auf die Kurbelwelle verändert wird, ist es ebenso möglich, die Drehphase der Nockenwelle zu verändern, die nicht an dem VVT angebracht ist. Zum Beispiel kann in Fig. 1 die Riemenscheibe 71 mit dem rechte Ende der einlaßseitigen Nockenwelle 14 verbunden werden, und die Riemenscheibe 71 kann mit der Riemenscheibe 76 der Kurbelwelle 73 durch den Riemen 72 verbunden werden. Mit dieser Konstruktion wird die einlaßseitige Nockenwelle 14 synchron zu der Kurbelwelle 73 gedreht. Durch den Betrieb des VVT 10 kann die Drehphase der auslaßseitigen Nockenwelle 70 relativ zur Kurbelwelle 73 verändert werden.

Claims

1. Gerät zum Einstellen der Ventileinstellung eines Motorventils (77) in Bezug auf eine Kurbelwelle (73), wobei das Gerät folgendes aufweist: eine Nockenwelle (14; 25; 39), die einen Nocken (75) zum Betätigen des Ventils (77) aufweist, wobei die Nockenwelle (14; 25; 39) eine Umfangsfläche und ein erstes Ende hat, wobei das erste Ende eine Endseite hat,

einen ersten Rotor (11; 22), der an der Endseite feststehend angebracht ist, so daß der erste Rotor (11; 22) koaxial zu der Nockenwelle (14; 25; 39) ist,

einen zweiten Rotor (12, 13; 21, 23, 24), der koaxial zu dem ersten Ende der Nockenwelle (14; 25; 39) montiert ist, so daß der zweite Rotor (12, 13; 21, 23, 24) relativ zum ersten Rotor (11; 22) drehbar ist, wobei der zweite Rotor (12, 13; 21, 23, 24) sperrsynchron mit der Kurbelwelle (73) befestigt ist und der erste Rotor derart befestigt ist, daß er sperrsynchron mit der Nockenwelle dreht, so daß eine Relativdrehung zwischen den beiden Rotoren die Einstellung des Ventils (77) in Bezug auf die Kurbelwelle (73) verändert,

eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen den Rotoren, wobei ein Rotorblatt (112; 222) an einem der Rotoren ausgebildet ist und eine Aussparung (122; 242) an dem anderen Rotor ausgebildet ist, so daß das Rotorblatt (112; 222) die Aussparung (122; 242) in eine erste und in eine zweite hydraulische Kammer (101, 102) teilt, einen ersten Durchlaß (145; 255), der in der Nockenwelle (14; 25; 39) ausgebildet ist, um ein Hydraulikfluid zu der ersten hydraulischen Kammer (101) zuzuführen, um den ersten Rotor (11; 22) in eine erste Richtung in Bezug auf, den zweiten Rotor (12, 13; 21, 23, 24) zudrehen, wobei der erste Durchlaß (145; 255) ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende in Bezug auf die Fluidströmung während des Füllens der ersten hydraulischen Kammer (101) hat,

einen zweiten Durchlaß (148; 258), der in der Nockenwelle (14; 25; 39) ausgebildet ist, um ein Hydraulikfluid zu der zweiten hydraulischen Kammer (102) zuzuführen, um den ersten Rotor (11; 22) in eine zweite Richtung in Bezug auf den zweiten Rotor (12, 13; 21, 23, 24) zu drehen, wobei der zweite Durchlaß (148; 258) ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende in Bezug auf die Fluidströmung während des Füllens der zweiten hydraulischen Kammer (102) hat,

dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Durchlaß (145; 255) eine stromabwärtige Öffnung an der Endseite hat und der zweite Durchlaß (148; 258) eine stromabwärtige Öffnung an einer anderen Fläche der Nockenwelle (14; 25; 39) als die Endseite hat.

2. Gerät zum Einstellen der Ventileinstellung eines Motorventils (77) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärtige Öffnung des zweiten Durchlasses (148; 258) von der Achse der Nockenwelle (14; 25; 39) in radialer Richtung weiter entfernt ist als die stromabwärtige Öffnung des ersten Durchlasses (145; 255).

3. Gerät gemäß Anspruch 2, wobei sich ein stromabwärtiger Abschnitt des ersten Durchlasses (145; 255) in einer im allgemeinen axialen Richtung der Nockenwelle (14; 25; 39) erstreckt, und wobei sich ein stromabwärtiger Abschnitt des zweiten Durchlasses (148; 258) in einer im allgemeinen radialen Richtung der Nockenwelle (14; 25; 39) erstreckt.

4. Gerät gemäß Anspruch 3, wobei die Nockenwelle (14; 25; 39) eine äußere Lagerfläche (149; 231) hat, während der zweite Rotor (12, 13; 21, 23, 24) eine innere Lagerfläche hat, die mit der äußeren Lagerfläche (149; 231) der Nockenwelle (14; 25; 39) in Kontakt steht, und die stromabwärtige Öffnung des zweiten Durchlasses (148; 258) in der äußeren Lagerfläche (149; 231) der Nockenwelle (14; 25; 39) ist.

5. Gerät gemäß Anspruch 4, wobei der erste Rotor (11; 22) eine zylindrische Nabe (27; 48) hat, deren Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Endseite ist.

6. Gerät gemäß Anspruch 5, wobei der erste Rotor (11; 22) einen dritten Durchlaß (115; 225) hat, um den ersten Durchlaß (145; 255) und die erste Druckkammer (101) zu verbinden, und der zweite Rotor (12, 13; 21, 23, 24) einen vierten Durchlaß (134; 213; 232) hat, um den zweiten Durchlaß (148; 258) und die zweite Druckkammer (102) zu verbinden.

7. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1, 3, 4 bis 6, wobei der zweite Rotor (12, 13; 21, 23, 24) von einem Gehäuse (12; 24; 54) umgeben ist.

8. Gerät gemäß Anspruch 6, wobei die Öffnung des dritten Durchlasses (115; 225) zu der ersten Druckkammer (101) im Vergleich zu der Öffnung des vierten Durchlasses (134; 213, 232) zu der zweiten Druckkammer (102) nicht weit von der Achse der Nockenwelle (14; 25; 39) beabstandet ist.

9. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das desweiteren eine Übertragungseinrichtung (27) zur Übertragung der Motorleistung von der Kurbelwelle (73) zu dem zweiten Rotor (12, 13; 21, 23, 24) aufweist.

10. Gerät gemäß Anspruch 9, wobei die Übertragungseinrichtung eine zweite Nockenwelle (70) hat, und ein Ende der zweiten Nockenwelle (70) mit der Kurbelwelle (73) verbunden ist, während das andere Ende der zweiten Nockenwelle (70) mit dem zweiten Rotor (12, 13; 21, 23, 24) verbunden ist.

11. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das desweiteren folgendes aufweist: eine hydraulische Steuereinheit (40), um die Strömung des Fluids zu steuern, das der ersten und zweiten Druckkammer (101, 102) zugeführt wird,

einen ersten Kanal, um den ersten Durchlaß (145; 255; 555) mit der Steuereinheit (40) zu verbinden;

und einen zweiten Kanal, um den zweiten Durchlaß (148; 258; 558) mit der Steuereinheit (40) zu verbinden.