DE102008055191A1

DE102008055191A1 - Ventilzeitabstimmungseinstellgerät

Info

Publication number: DE102008055191A1
Application number: DE102008055191A
Authority: DE
Inventors: Masashi Kariya Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2028-12-31
Also published as: DE102008055191B4; JP2009162111A; US8011337B2; JP4518147B2; US20090173298A1

Abstract

Ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät hat einen ersten Rotor (11), einen zweiten Rotor (14) und einen Vorspannmechanismus (100). Der Vorspannmechanismus (100) ist an einem Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) vorgesehen. Der Vorspannmechanismus hat ein federndes Bauteil (110) und einen Vorsprungsabschnitt (121), der zusammen mit dem einen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor drehbar ist. Der Vorsprungsabschnitt ist relativ zu dem anderen Rotor der Rotoren drehbar und berührt einen Kontaktteil (142, 242, 342) des anderen Rotors. Eine Rückstellkraft (F) des federnden Bauteils wird auf den anderen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor über den Vorsprungsabschnitt aufgebracht. Der Kontaktteil (142, 242, 342) hat einen Neigungsabschnitt (142a, 242a bis 242d, 342a, 342b), der gestaltet ist, um eine Rückstellkraft des federnden Bauteils zu erhöhen und zu verringern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät zum Einstellen einer Zeitabstimmung (Ventilzeitabstimmung) des Öffnens und Schließens von einem von einem Einlassventil und einem Auslassventil einer Brennkraftmaschine.
Ein herkömmliches Ventilzeitabstimmungseinstellgerät ist bekannt, das ein Gehäuse, das als ein erster Rotor dient, der synchron mit einer Antriebswelle drehbar ist, und einen Flügelrotor hat, der als ein zweiter Rotor dient, der synchron mit einer Abtriebswelle drehbar ist. In dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät der vorstehend beschriebenen Bauart, hat das Gehäuse Schuhe und der Flügelrotor hat Flügel. Eine Vorauseilkammer und eine Verzögerungskammer sind zwischen dem Schuh und dem Flügel nacheinander in der Drehrichtung definiert. Wenn Arbeitsfluid zu der Vorauseilkammer oder der Verzögerungskammer zugeführt wird, wird die Abtriebswelle bezüglich der Antriebswelle in einer Vorauseilrichtung bzw. einer Verzögerungsrichtung angetrieben, um eine Ventilzeitabstimmung des Ventils einzustellen (siehe beispielsweise JP-A-H11-294121 ).
In dem vorstehenden Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, wie es beispielsweise in der JP-A-H11-294121 beschrieben ist, nimmt die Abtriebswelle variable Momente (Momentumkehrungen) auf, die in einer Richtung zum Vorauseilen oder Verzögern der Abtriebswelle auf der Basis der Drehung der Brennkraftmaschine periodisch variieren. Das variable Moment wird aufgrund beispielsweise einer Federreaktionskraft einer Ventilfeder für das Ventil erzeugt, das durch die Abtriebswelle geöffnet und geschlossen wird. Des Weiteren wird das variable Moment durch eine Antriebsreaktionskraft von einer mechanischen Pumpe in einem Fall erzeugt, in dem die mechanische Pumpe durch die Abtriebswelle angetrieben wird.
In einem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das die Maschinenphase in einer Vorauseilrichtung während eines Falls des Startens der Brennkraftmaschine steuert, die mit dem vorstehenden variablen Moment beaufschlagt ist, ist das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät beispielsweise mit einem Vorspannbauteil versehen, das ein Vorspannmoment hat, das oberhalb eines Durchschnittmoments des variablen Moments festgelegt ist, wie in JP-A-H11-294121 gezeigt ist. Das Vorspannbauteil unterstützt vorspannendes Drehmoment, das erzeugt wird, wenn ein Fluid zu der Vorauseilkammer und der Verzögerungskammer zugeführt wird. In dem vorstehenden herkömmlichen Ventilzeitabstimmungseinstellgerät sind das Moment, das auf die Abtriebswelle aufgebracht wird, wie das variable Moment, das Drehmoment und das Vorspannmoment des Vorspannbauteils derart im Gleichgewicht, dass die Phase (Maschinenphase) der Abtriebswelle bezüglich der Antriebswelle bestimmt ist.
Ein federndes Bauteil, wie eine Feder, kann als das Vorspannelement verwendet werden, das das Moment zum Drängen der Maschinenphase in die Vorauseilrichtung gegen das Durchschnittsmoment des variablen Drehmoments unterstützt, das auf die Abtriebswelle aufgebracht wird. In dem vorstehenden Fall wird die Rückstellkraft des federnden Bauteils als das Vorspannmoment verwendet. Beispielsweise verwendet das Vorspannbauteil in der herkömmlichen Technik eine spiralförmige Torsionsfeder (siehe JP-A-H11-294121 ), eine Schraubenfeder (siehe JP-A-2000-179314 ) oder eine Druckfeder, die in einer Vorauseilkammer vorgesehen ist (siehe WO 01/55562 ). Jede der vorstehenden Federn in der herkömmlichen Technik hat ein Ende, das zusammen mit einem ersten Rotor bewegbar ist, der mit der Antriebswelle synchron drehbar ist. Des Weiteren hat die vorstehende herkömmliche Feder das andere Ende, das zusammen mit einem zweiten Rotor bewegbar ist, der mit der Abtriebswelle synchron drehbar ist. Mit anderen Worten gesagt sind beide Enden der vorstehenden Feder einstückig mit der Drehung des ersten Rotors bzw. des zweiten Rotors bewegbar. Als eine Folge kann die folgende wesentliche Designbeschränkung nachteilig in Erscheinung treten.
Eine Nockenwinkelphase ist als die Maschinenphase oder eine relative Phase des zweiten Rotors bezüglich des ersten Rotors definiert. In einem Fall beispielsweise, in dem ein Torsionswinkel der spiralförmigen Torsionsfeder erhöht ist, um ein Moment zu erreichen, das zum Verschieben der Nockenwinkelphase erfordert ist, kann ein Torsionswinkel übermäßig groß sein, derart, dass die zulässige Spannung der Feder überschritten wird, und dadurch kann sich eine Haltbarkeit der Feder verschlechtern.
Des Weiteren ist in einem Fall, in der der Außendurchmesser der spiralförmigen Torsionsfeder vergrößert ist, um eine Spannung der Feder zu verringern, die Größe der Feder demzufolge erhöht, und dadurch ist die Größe des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts, das mit der Feder zusammengebaut ist, demzufolge erhöht.
Somit kann ein Verfahren zum Erhöhen einer Querschnittfläche eines Drahts der spiralförmigen Torsionsfeder verwendet werden, um das erforderte Moment zu erreichen. Jedoch ist eine Federkonstante der Feder erhöht, und dadurch ist ein Vorspannmoment erhöht, das erfordert ist, um eine Änderung einer Einheit der Nockenwinkelphase (Maschinenphase) zu erreichen. In dem Ventilzeitabstimmungseinstellungsgerät ist die vorstehende Maschinenphase eingestellt, um die Zielphase im Allgemeinen zu verfolgen oder dieser zu folgen. In einem Fall zum Verringern eines Unterschieds zwischen der Maschinenphase und der Zielphase kann ein Änderungsbetrag eines Vorspannmoments, das erfordert ist, um den Unterschied zu verringern, im Wesentlichen groß sein, und dadurch kann sich die Steuerbarkeit verschlechtern. Deshalb wird es schwieriger, die Maschinenphase genau auf die Zielphase einzustellen.
Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Druckfedern, die in der Vorauseilkammer aufgenommen sind, erhöht werden kann, um das erforderte Moment zu erreichen. Jedoch wird in gleicher Weise, wie bei dem vorstehenden Verfahren zum Erhöhen der Querschnittsfläche des Drahts, eine Gesamtfederkonstante für die Druckfedern demzufolge erhöht. Des Weiteren kann in dem vorstehenden Fall ein Einbau der Druckfedern in die Vorauseilkammer komplizierter werden, und dadurch kann sich die Produktivität nachteilig verschlechtern. Als eine Folge können sich die Herstellkosten des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts nachteilig erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Nachteile gemacht, und dadurch ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät vorzusehen, das eine Maschinenphase einer Abtriebswelle bezüglich einer Antriebswelle genau auf eine Zielphase einstellen kann und das eine verbesserte Haltbarkeit hat.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät vorgesehen, das an einem Antriebskraftübertragungssystem vorgesehen ist, das eine Antriebskraft von einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine auf eine Abtriebswelle überträgt, die wenigstens eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil öffnet und schließt, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät eine Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens des wenigstens einen Ventils von dem Einlassventil und dem Auslassventil einstellt, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät einen ersten Rotor, einen zweiten Rotor und einen Vorspannmechanismus hat. Der erste Rotor ist mit der Antriebswelle synchron drehbar. Der zweite Rotor ist mit der Abtriebswelle synchron drehbar. Der zweite Rotor und der erste Rotor definieren zwischen sich eine Vorauseilkammer und eine Verzögerungskammer, die nacheinander in einer Drehrichtung angeordnet sind. Der zweite Rotor treibt die Abtriebswelle relativ zu der Antriebswelle in einer Vorauseilrichtung an, wenn Arbeitsfluid zu der Vorauseilkammer zugeführt wird. Der zweite Rotor treibt die Abtriebswelle relativ zu der Antriebswelle in einer Verzögerungsrichtung an, wenn Arbeitsfluid zu der Verzögerungskammer zugeführt wird. Der Vorspannmechanismus ist an einem von dem ersten und dem zweiten Rotor vorgesehen. Der Vorspannmechanismus hat ein federndes Bauteil und einen Vorsprungsabschnitt. Der Vorsprungsabschnitt ist zusammen mit dem einen von dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor drehbar. Der Vorsprungsabschnitt ist relativ zu dem anderen von dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor drehbar und berührt einen Kontaktteil des anderen von dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor. Das federnde Bauteil und der Vorsprungsabschnitt sind derart angeordnet, dass eine Rückstellkraft des federnden Bauteils über den Vorsprungsabschnitt auf den anderen von dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor aufgebracht wird. Der Kontaktteil des anderen von dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor hat einen Neigungsabschnitt, der gegenüber zu dem Vorsprungsabschnitt angeordnet ist. Der Neigungsabschnitt ist gestaltet, um eine Rückstellkraft des federnden Bauteils zu erhöhen und zu verringern.
Die Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser, wird am Besten von der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen:
1 ein Aufbaudiagramm ist, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Querschnittansicht entlang Linie II-II in 1 ist;
3A eine Seitenansicht ist, die einen Stützwellenabschnitt in 1 aus Sicht in Richtung III darstellt;
3B eine Querschnittsansicht des Stützwellenabschnitts ist;
3C eine Seitenansicht des Stützwellenabschnitts ist;
4A ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Profil eines Kontaktteils eines Vorspannmechanismus gemäß dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät in 1 darstellt;
4B ein Charakteristikdiagramm ist, das eine Rückstellkraft (Vorspannlast) eines federnden Bauteils des Vorspannmechanismus darstellt;
4C ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Vorspannmoment des Vorspannmechanismus darstellt;
5 ein schematisches Diagramm zum Erklären einer Umwandlung einer Rückstellkraft in ein Vorspannmoment durch den Vorspannmechanismus in 1 ist;
6 ein schematisches Diagramm zum Erklären eines variablen Moments ist;
7A ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Profil eines Kontaktteils eines Vorspannmechanismus gemäß einem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7B ein Charakteristikdiagramm ist, das eine Rückstellkraft (Vorspannungslast) eines federnden Bauteils des Vorspannmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
7C ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Vorspannmoment des Vorspannmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
8A ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Profil eines Kontaktteils eines Vorspannmechanismus gemäß einem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8B ein Charakteristikdiagramm ist, das eine Rückstellkraft (Vorspannlast) eines federnden Bauteils des Vorspannmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform darstellt; und
8C ein Charakteristikdiagramm ist, das ein Vorspannmoment des Vorspannmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
Die vorliegende Erfindung wird mit mehreren Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In jeder der Ausführungsformen ist eine korrespondierende Komponente durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und dadurch wird eine überlappende Erklärung weggelassen.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt ein Beispiel, in dem ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angewendet ist. Das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 ist ein hydraulisches Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das ein Hydrauliköl verwendet, das als ein „Arbeitsfluid" dient, und das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 stellt eine Ventilzeitabstimmung eines Auslassventils ein, das als ein „Ventil" dient.
(Grundlegender Aufbau)
Nachstehend werden grundlegende Komponenten des Ventilzeitabstimmungssteuergeräts 1 beschrieben. Das Ventilzeitabstimmungssteuergerät 1 hat eine Antriebseinheit 10 und eine Steuerungseinheit 30. Die Antriebseinheit 10 ist in einem Antriebskraftübertragungssystem vorgesehen, das eine Antriebskraft einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine auf eine Nockenwelle (2) der Brennkraftmaschine überträgt, und die Antriebseinheit 10 wird mit dem Hydrauliköl betrieben. Die Steuerungseinheit 30 steuert eine Zufuhr des Hydrauliköls zu der Antriebseinheit 10. In der vorliegenden Ausführungsform dient die Kurbelwelle als eine „Antriebswelle", und die Nockenwelle 2 dient als eine „Abtriebswelle".
(Antriebseinheit)
Wie in 1, 2 gezeigt ist, hat die Antriebseinheit 10 ein Gehäuse 11, das als ein „erster Rotor" dient, und einen Flügelrotor 14, der als ein „zweiter Rotor" dient. Das Gehäuse 11 hat ein Schuhgehäuse 12 und ein Kettenrad 13.
Das Schuhgehäuse 12 ist aus Metall gemacht und hat einen rohrförmigen Abschnitt 12a und mehrere Schuhe 12b, 12c, 12d, 12e. Der rohrförmige Abschnitt 12a hat eine hohle zylindrische Form mit einem Boden, und die Schuhe 12b, 12c, 12d, 12e dienen als ein Unterteilungs- bzw. Trennteil.
Die jeweiligen Schuhe 12b bis 12e sind in dem rohrförmigen Abschnitt 12a an Positionen mit annähernd gleichen Abständen in der Drehrichtung angeordnet und stehen nach innen in einer radialen Richtung von den vorstehend beschriebenen Anordnungspositionen vor. Eine radial innere Fläche von jedem der Schuhe 12b bis 12e hat eine Form einer gebogenen Aussparung im Schnitt in einer Axialrichtung des Gehäuses 11 gesehen, und die radial innere Fläche ist im Gleitkontakt mit einer Außenumfangswandfläche eines Nabenabschnitts 14a des Flügelrotors 14. Jede Kammer 50 ist jeweils zwischen benachbarten der Schuhe 12b bis 12e definiert, die benachbart zueinander in der Drehrichtung angeordnet sind.
Das Kettenrad 13 ist aus Metall gemacht und hat eine kreisförmige Plattenform. Das Kettenrad 13 ist koaxial an einer Öffnungsseite des rohrförmigen Abschnitts 12a durch einen Bolzen fixiert. Das Kettenrad 13 ist durch eine Steuerkette (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle verbunden. Aufgrund des vorstehenden Aufbaus wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Antriebskraft von der Kurbelwelle auf das Kettenrad 13 derart übertragen, dass das Gehäuse 11 synchron mit der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn in 2 gedreht wird.
Das Gehäuse 11 nimmt in sich koaxial den Flügelrotor 14 auf, und der Flügelrotor 14 hat entgegengesetzte Längsendflächen, die an einer Bodenwandfläche des rohrförmigen Abschnitts 12a bzw. einer Innenwandfläche des Kettenrads 13 gleiten können. Der Flügelrotor 14 ist aus Metall gemacht und hat den Nabenabschnitt 14a, der eine zylindrische Form hat, und mehrere Flügel 14b, 14c, 14d, 14e, die von dem Nabenabschnitt 14a hervorstehen.
Der Nabenabschnitt 14a ist durch einen Bolzen koaxial an der Nockenwelle 2 fixiert. In dieser Anordnung wird der Flügelrotor 14 synchron mit der Nockenwelle 2 in der Uhrzeigersinnrichtung in 2 gedreht und ist relativ drehbar bezüglich des Gehäuses 11.
Die Flügel 14b bis 14e sind an Positionen des Nabenabschnitts 14a in annähernd gleichen Abständen in der Drehrichtung angeordnet und stehen nach außen in der Radialrichtung von den o. g. Positionen vor. Die Flügel 14b bis 14d sind in den entsprechenden Kammern 50 aufgenommen. Die radial äußere Fläche von jedem der Flügel 14b bis 14d hat eine Form eines gebogenen Vorsprungs im Schnitt in der Axialrichtung des Gehäuses 11 gesehen, wie in 2 gezeigt ist, und die radial äußere Fläche ist in Gleitkontakt mit einer Innenumfangswandfläche des rohrförmigen Abschnitts 12a.
Jeder der Flügel 14b bis 14d und das Gehäuse 11 definieren zwischen sich eine Vorauseilkammer und eine Verzögerungskammer durch Teilen der entsprechenden Kammer 50 in der Drehrichtung in Hälften. Genauer gesagt ist eine Verzögerungskammer 52 zwischen dem Schuh 12b und dem Flügel 14b definiert, eine Verzögerungskammer 53 ist zwischen dem Schuh 12c und dem Flügel 14c definiert, eine Verzögerungskammer 54 ist zwischen dem Schuh 12d und dem Flügel 14d definiert, und eine Verzögerungskammer 55 ist zwischen dem Schuh 12e und dem Flügel 14e definiert. Des Weiteren ist eine Vorauseilkammer 56 zwischen dem Schuh 12e und dem Flügel 14b definiert, eine Vorauseilkammer 57 ist zwischen dem Schuh 12b und dem Flügel 14c definiert, eine Vorauseilkammer 58 ist zwischen dem Schuh 12c und dem Flügel 14d definiert, und eine Vorauseilkammer 59 ist zwischen dem Schuh 12d und dem Flügel 14e definiert.
In der vorstehenden Antriebseinheit 10, wenn Hydrauliköl zu jeder von den Vorauseilkammern 56 bis 59 zugeführt wird, dreht der Flügelrotor 14 bezüglich des Gehäuses 11 in einer Vorauseilrichtung, und eine Phase der Nockenwelle 2 bezüglich der Kurbelwelle oder eine Maschinenphase, die die Ventilzeitabstimmung bestimmt, wird in der Vorauseilrichtung verschoben. Dann wird jeder der Flügel 14b bis 14e mit dem korrespondierenden benachbarten Schuh 12b bis 12e an der Vorauseilseite des Flügels in Kontakt gebracht, und dadurch wird eine Drehposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 eine vollständige Vorauseilposition. Mit anderen Worten gesagt ist der Flügelrotor 14 bezüglich des Gehäuses 11 vollständig vorgestellt bzw. vorauseilend. Somit wird die Maschinenphase eine vollständige Vorauseilphase.
Im Gegensatz dazu, wenn in der Antriebseinheit 10 Hydrauliköl zu jeder der Verzögerungskammern 52 bis 55 zugeführt wird, dreht der Flügelrotor 14 bezüglich des Gehäuses 11 in einer Verzögerungsrichtung, und die Maschinenphase wird in der Verzögerungsrichtung verschoben. Dann, wenn der Flügel 14b mit dem Schuh 12e in Kontakt gebracht wird, der an einer Verzögerungsseite des Flügels 14b positioniert ist, wird die Drehposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 eine vollständige Verzögerungsposition. Mit anderen Worten gesagt ist der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 vollständig verzögert. Somit wird die Maschinenphase eine vollständige Verzögerungsphase.
Es sei angemerkt, dass die Drehposition des Flügelrotors 14 bezüglich des Gehäuses 11, die in 1, 2 gezeigt ist, eine Zwischenposition ist, in der gestattet wird, dass die Brennkraftmaschine gestartet wird. Des Weiteren, wenn die Drehposition des Flügelrotors 14 der vorstehenden Zwischenposition entspricht, wird die Maschinenphase eine Zwischenphase, die zum Verbessern einer Kraftstoffeffizienz geeignet ist. Die relative Drehposition zwischen den Rotoren 11, 14, die in 1, 2 gezeigt ist, ist als eine „Startzwischenposition" definiert, und die Maschinenphase, die durch die vorstehende Relativdrehposition bewirkt wird, ist in der vorliegenden Ausführungsform als eine „Startzwischenphase" definiert. Die Maschinenphase in dem Fall des Startens der Brennkraftmaschine ist nicht auf die Startzwischenphase beschränkt, und kann alternativ als die vorstehende vollständige Vorauseilphase eingestellt sein. Somit ist die Maschinenphase in dem Fall des Startens auf eine von der Startzwischenphase und der vollständigen Vorauseilphase durch Verwenden eines Sperrstifts 20 und dergleichen beschränkt.
Wie in 1, 2 gezeigt ist, ist die Antriebseinheit 10 des Weiteren mit dem Sperrstift 20, der als ein „Sperrbauteil" dient, und einem Vorspannbauteil 22 versehen.
Der Sperrstift 20 ist aus Metall gemacht und hat eine zylindrische Säulenform. Der Sperrstift 20 ist immer in ein Aufnahmeloch 24 eingepasst. Das Aufnahmeloch 24 ist gestaltet, um zu einer Endfläche des Flügels 14b zu dem Kettenrad 13 hin offen zu sein, und hat einen Boden. In dem vorstehenden Passzustand ist der Sperrstift 20 linear und hin und her bewegbar in einer Längsrichtung verschiebbar, die parallel zu einer Drehachse des Flügelrotors 14 ist.
Das Vorspannbauteil 22 ist aus einer Spiraldruckfeder gemacht und ist in dem Aufnahmeloch 24 zwischen dem Boden des Aufnahmelochs 24 und dem Sperrstift 20 vorgesehen. Das Vorspannbauteil 22 ist zu einer Kompressionsseite hin verformbar und erzeugt eine Rückstellkraft, die den Sperrstift 20 in Richtung zu dem Kettenrad 13 vorspannt.
Der Sperrstift 20 nimmt die Rückstellkraft auf, wie vorstehend beschrieben ist, und ist in der Startzwischenphase in ein Passloch 26 einpassbar, das in der Innenwandfläche des Kettenrads 13 definiert ist, wenn der Sperrstift 20 in Richtung zu dem Kettenrad 13 verschoben wird, während der Sperrstift 20 in dem Passloch 24 eingepasst ist (Startzwischenposition). Somit, wenn der Sperrstift in dem Passloch 26 eingepasst ist, sperrt der Sperrstift 20 den Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 und verhindert dadurch eine Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 relativ zueinander.
Das Passloch 26 ist durch einen Verzögerungsströmungskanal 28 mit einer Verzögerungskammer 52 verbunden. Somit nimmt der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 eingepasst ist, einen Druck von Hydrauliköl auf, das durch die Verzögerungskammer 52 und den Verzögerungsströmungskanal 28 zu dem Passloch 26 zugeführt wird. Als eine Folge wird der Sperrstift 20 in Richtung zu dem Vorspannbauteil 22 hin gedrückt. Des Weiteren ist das Aufnahmeloch 24 durch einen Vorauseilströmungskanal 29 mit einer Vorauseilkammer 56 verbunden. Somit nimmt der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 eingepasst ist, einen Druck von Hydrauliköl auf, das durch die Vorauseilkammer 56 und den Vorauseilströmungskanal 29 zu dem Aufnahmeloch 24 zugeführt wird, und wird dadurch zu dem Vorspannbauteil 22 hin gedrückt.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 eingepasst ist, einen Druck von Öl aufnimmt, das zu wenigstens einem der Löcher 26, 24 zugeführt wird, wird der Sperrstift 20 derart verschoben, dass der Sperrstift 20 von dem Passloch abgenommen oder außer Eingriff gebracht werden kann. In dem Vorstehenden, wenn der Sperrstift 20 von dem Passloch 26 außer Eingriff ist, ist der gesperrte Zustand zum Verhindern einer Drehung des Flügelrotors 14 bezüglich des Gehäuses 11 aufgehoben, und dadurch wird die relative Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 ermöglicht.
(Steuerungseinheit)
In der Steuerungseinheit 30, die in 1 gezeigt ist, ist ein Vorauseilströmungskanal 60 vorgesehen, um sich durch die Nockenwelle 2 zu erstrecken, und ein Wellenlager (nicht gezeigt) ist vorgesehen, das die Nockenwelle 2 lagert, und der Vorauseilströmungskanal 60 ist mit den Vorauseilkammern 56 bis 59 verbunden. Ein Verzögerungsströmungskanal 62 ist auch vorgesehen, um sich durch die Nockenwelle 2 und das Wellenlager zu erstrecken, und ist mit der Verzögerungskammer 52 bis 55 verbunden.
Ein Zufuhrströmungskanal 64 ist vorgesehen, um mit einem Abgabeanschluss einer Pumpe 4 verbunden zu sein, die als eine „Fluidzuführungseinrichtung" dient, und ein Ablassströmungskanal 66 ist vorgesehen, um Hydrauliköl zu einer Ölwanne 5 abzulassen, die an einer Einlassanschlussseite der Pumpe 4 vorgesehen ist. Somit pumpt und fördert die Pumpe 4 Hydrauliköl, das von der Ölwanne 5 hochgepumpt wird, zu dem Zuführungsströmungskanal 64. Die Pumpe 4 der vorliegenden Ausführungsform ist eine mechanische Pumpe, die durch die Kurbelwelle derart angetrieben wird, dass die Pumpe synchron mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet. Mit anderen Worten gesagt wird eine Zufuhr von Hydrauliköl von der Pumpe 4 durch das Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und eine Zufuhr von Hydrauliköl wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine fortgeführt. Dann wird die Zufuhr von Hydrauliköl gestoppt, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird. Deshalb ist ein Druck von Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, in dem Fall des Startens und des Stoppens der Brennkraftmaschine niedriger als ein Druck des Hydrauliköls während des Betriebs der Brennkraftmaschine.
Ein Steuerungsventil 70 ist ein Kolbenventil, das einen Kolben mit Hilfe einer elektromagnetischen Antriebskraft, die durch ein Solenoid 72 erzeugt wird, und einer Rückstellkraft betätigt, die durch eine Rückstellfeder 74 erzeugt wird. Das Steuerungsventil 70 hat einen Vorauseilanschluss 80, einen Verzögerungsanschluss 82, einen Zufuhranschluss 84, und einen Ablassanschluss 86. Der Vorauseilanschluss 80 ist mit dem Vorauseilströmungskanal 60 verbunden, und der Verzögerungsanschluss 82 ist mit dem Verzögerungsströmungskanal 62 verbunden. Des Weiteren ist der Zufuhranschluss 84 mit dem Zufuhrströmungskanal 64 verbunden und wird mit Hydrauliköl von der Pumpe 4 versorgt. Der Ablassanschluss 86 ist mit dem Ablassströmungskanal 66 verbunden, um Hydrauliköl abzulassen. Das Steuerungsventil 70 arbeitet auf der Basis einer Erregung des Solenoids 72 und steuert einen Verbindungszustand von jedem von dem Zufuhranschluss 84 und dem Ablassanschluss 86 mit einem entsprechenden Anschluss von dem Vorauseilanschluss 80 und dem Verzögerungsanschluss 82.
Ein Steuerkreis 90 hat beispielsweise einen Mikrocomputer und ist mit dem Solenoid 72 des Steuerungsventils 70 elektrisch verbunden. Der Steuerkreis 90 steuert eine Erregung des Solenoids 72 und steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine.
In der vorstehenden Steuerungseinheit 30 wird das Steuerungsventil 70 gemäß einer Erregung des Solenoids 72 betätigt, das durch den Steuerkreis 90 gesteuert wird, und demzufolge steuert das Steuerungsventil 70 den Verbindungszustand der Anschlüsse 84, 86 mit den Anschlüssen 80, 82. Im Speziellen, wenn der Zufuhranschluss 84 mit dem Vorauseilanschluss 80 verbunden ist und der Ablassanschluss 86 mit dem Verzögerungsanschluss 82 verbunden ist, wird Hydrauliköl von der Pumpe 4 durch Strömungskanäle 64, 60 zu jeder von den Vorauseilkammern 56 bis 59 zugeführt. Des Weiteren wird Hydrauliköl in jeder der Verzögerungskammern 52 bis 55 durch Strömungskanäle 62, 66 zu der Ölwanne 5 abgelassen. Im Gegensatz dazu, wenn der Zufuhranschluss 84 mit dem Verzögerungsanschluss 82 verbunden ist und der Ablassanschluss 86 mit dem Vorauseilanschluss 80 verbunden ist, wird Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, durch die Strömungskanäle 64, 62 zu jeder der Verzögerungskammern 52 bis 55 zugeführt. Des Weiteren wird Hydrauliköl in jeder der Vorauseilkammern 56 bis 59 durch die Strömungskanäle 60, 66 zu der Ölwanne 5 zugeführt.
Vorstehend sind die Antriebseinheit 10 und die Steuerungseinheit 30 des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 beschrieben worden. Ein charakteristischer Aufbau des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird nachstehend beschrieben.
(Charakteristischer Aufbau)
Wie in 1, 3A bis 4C gezeigt ist, hat in der vorliegenden Ausführungsform die Antriebseinheit 10 einen Vorspannmechanismus 100. Der Vorspannmechanismus 100 hat ein federndes Bauteil 110, eine Buchse 120, die als ein „Stützwellenabschnitt" dient, und Kontaktteile 142, von denen jedes eine „Rückstellkraft" in ein „Vorspannmoment" umwandelt. In dem vorstehenden Aufbau ist der Vorspannmechanismus 100 gestaltet, um eine „Rückstellkraft", die durch das federnde Bauteil 110 erzeugt wird, auf das Gehäuse 11 als ein „Vorspannmoment" aufzubringen, das das Gehäuse 11 vorspannt, um relativ zu dem Flügelrotor 14 in einer Vorauseilrichtung zu drehen. Mit anderen Worten gesagt bringt der Vorspannmechanismus 100 das Vorspannmoment, das von der Rückstellkraft umgewandelt worden ist, auf das Gehäuse 11 derart auf, dass das Gehäuse 11 relativ zu dem Flügelrotor 14 in der Vorauseilrichtung gedreht wird.
Der rohrförmige Abschnitt 12a des Gehäuses 11 hat einen Öffnungsteil 12f an dem Boden des rohrförmigen Abschnitts 12a, und der Öffnungsteil 12f ist zu einer Außenseite des Gehäuses 11 offen. Der rohrförmige Abschnitt 12a hat ein Stützloch 130 (erstes Stützloch) an seinem Boden, und das erste Stützloch 130 öffnet zu einer Endfläche des Bodens des rohrförmigen Abschnitts 12a gegenüber von dem Öffnungsteil 12f. Das erste Stützloch 130 nimmt in sich einen axialen Endabschnitt des federnden Bauteils 110 auf, das eine Rückstellkraft erzeugt, und definiert in sich einen Teil der Aufnahmekammer 124. Das Stützloch 130 hat einen Bodenabschnitt, der zwischen dem Stützloch 130 und dem Öffnungsteil 12f vorgesehen ist, und der Bodenabschnitt berührt den einen axialen Endabschnitt des federnden Bauteils 110 derart, dass der Bodenabschnitt eine Verschiebung des federnden Bauteils 110 in einer Längsrichtung begrenzt.
Die Buchse 120 ist aus Metall gemacht und hat eine hohle zylindrische Form. Die Buchse 120 ist koaxial zu dem rohrförmigen Abschnitt 12a des Schuhgehäuses 12 und dem Nabenabschnitt 14a des Flügelrotors 14 befestigt. Die Buchse 120 stützt zum Beispiel das erste Stützloch 130 des rohrförmigen Abschnitts 12a und ein zweites Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a von radial inneren Seiten des ersten und des zweiten Stützlochs 130, 140.
Die Buchse 120 und das erste Stützloch 130 sind in der Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar, und ein Sperrstift 122 bewirkt, dass sich die Buchse 120 und das erste Stützloch 130 einstückig miteinander drehen. Mit anderen Worten gesagt, begrenzt der Sperrabschnitt 122 eine unabhängige Relativdrehung der Buchse 120 und des ersten Stützlochs 130 zueinander. Der Sperrabschnitt 122 hat ein Paar Eingriffsvorsprünge 123 und Eingriffsnuten 143, und die Eingriffsvorsprünge 123 stehen von der Buchse 120 in entgegengesetzten Radialrichtungen vor, wie in 3 gezeigt ist. Des Weiteren ist jede der Eingriffsnuten 143 eine Aussparung, die mit dem entsprechenden Eingriffsvorsprung 123 eingreift.
Die Buchse 120 und das zweite Stützloch 140 sind in der Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar und die Buchse 120 und das zweite Stützloch 140 sind relativ zueinander drehbar. Das zweite Stützloch 140 hat die Kontaktteile 142 an einem Bodenabschnitt 141, und die Kontaktteile 142 und der Bodenabschnitt 141 sind zwischen einem Innenumfang des zweiten Stützlochs 140 und einem Außenumfang eines Fixierungsabschnitts 14f des Nabenabschnitts 14a vorgesehen.
Die Buchse 120 hat einen Bodenabschnitt 125 an einem Endabschnitt des hohlen zylindrischen Körpers gegenüber von dem Eingriffsvorsprung 123, und der Bodenabschnitt 125 berührt den anderen axialen Endabschnitt des federnden Bauteils 110, und das federnde Bauteil 110 ist zwischen dem Bodenabschnitt des ersten Stützlochs 130 und dem Bodenabschnitt 125 in der Längsrichtung derart angeordnet, dass eine Rückstellkraft des federnden Bauteils 110 erzeugt wird.
Des Weiteren hat der Bodenabschnitt 125 ein Einsetzloch 126, das öffnet, um in sich den Fixierungsabschnitt 14f aufzunehmen, der koaxial zu dem zweiten Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a angeordnet ist.
Auch hat der Bodenabschnitt 125 des Weiteren Vorsprungsabschnitte 121 an einer Seite des Bodenabschnitts 125 gegenüber von der Aufnahmekammer 124, und die Vorsprungsabschnitte 121 berühren die jeweiligen Kontaktteile 142. Jeder der Vorsprungsabschnitte 121 hat eine Kugel 121a, die als ein „Wälzelement" dient, und der Vorsprungsabschnitt 121 berührt gleitbar über die Kugel 121a den Kontaktteil 142.
Wie in 2 gezeigt ist, hat jeder der Kontaktteile 142 eine gebogene Form, die in einer Umfangsrichtung des Bodenabschnitts 141 angeordnet ist, der eine Kreisringform hat, und die Kontaktteile 142 sind an Positionen angeordnet, die zu den zwei Vorsprungsabschnitten 121 der Buchse 120 korrespondieren. Der Kontaktteil 142 hat einen Neigungsabschnitt 142a mit einer Form einer geneigten Fläche, und der Neigungsabschnitt 142a ist korrespondierend wenigstens innerhalb eines Phaseneinstellbereichs der Maschinenphase angeordnet, wie in 4A gezeigt ist. In dem Vorstehenden korrespondiert der Phaseneinstellbereich zu einem Winkelbereich zwischen einer vollständigen Vorauseilphase Pa zu einer vollständigen Verzögerungsphase Pr.
Der Neigungsabschnitt des Kontaktteils 142 hat eine geneigte Fläche, die relativ zu dem Bodenabschnitt 141 in einem Neigungswinkel θ geneigt ist, wie in 4A, 5 gezeigt ist, und die geneigte Fläche ist gestaltet, um derart in einem Winkel angeordnet zu sein, dass die Rückstellkraft des federnden Bauteils 110 als eine Funktion der Phase erhöht wird, die entsprechend auf einer Änderung der Phase von der vollständigen Vorauseilphase Pa zu der vollständigen Verzögerungsphase Pr basiert. Mit anderen Worten gesagt ist die geneigte Fläche ausgebildet, um weg von einer Ebene des Bodenabschnitts 141 in Richtung zu der vollständigen Verzögerungsphase Pr zu sein. Der Neigungsabschnitt des Kontaktteils 142 bewirkt, dass eine Rückstellkraft des federnden Bauteils 110 als ein Vorspannmoment (Unterstützungsmoment) wirkt, das die Maschinenphase während des Stopps der Brennkraftmaschine zu der vollständigen Vorauseilphase vorstellt, um das Starten in dem nächsten Betrieb der Maschine vorzubereiten. In dem Vorstehenden korrespondiert die Maschinenphase zu der Phase des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das federnde Bauteil 110 aus einer Druckfeder hergestellt, und eine Drucklast ist in der Längsrichtung der Druckfeder gebildet. Als eine Folge ist eine Größe der Last oder eine Größe der Rückstellkraft gemäß einem Verformungsbetrag der Feder definiert, die in der Längsrichtung komprimiert ist. Somit ist der Verformungsbetrag des federnden Bauteils 110 auf der Basis eines Hubbetrags des Kontaktteils 142 bestimmt (siehe 4A). In 4A korrespondiert der Hubbetrag zu einer Dimension, die beispielsweise zwischen einer verlängerten Ebene des Bodenabschnitts 141 und dem Neigungsabschnitt 142a des Kontaktteils 142 gemessen ist.
Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine festgelegte Last des federnden Bauteils 110 auf eine Größe bestimmt ist, die ein Durchschnittsmoment übersteigt, das durch ein variables Moment verursacht wird, das über die Nockenwelle 2 aufgebracht wird. In dem Vorstehenden wird ein variables Moment aufgebracht, um den Flügelrotor 14 bezüglich des Gehäuses 11 abwechselnd in der Vorauseilrichtung und der Verzögerungsrichtung vorzuspannen.
Der charakteristische Aufbau des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 ist beschrieben worden. Das variable Moment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht wird, wird nachstehend beschrieben.
(Variables Moment)
Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine wird ein variables Moment auf die Nockenwelle 2 und den Flügelrotor 14 gemäß einer Federreaktionskraft und einer Antriebsreaktionskraft aufgebracht. Die Federreaktionskraft wird durch eine Ventilfeder des Auslassventils verursacht, das durch die Nockenwelle 2 geöffnet und geschlossen wird, und die Antriebsreaktionskraft wird durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe verursacht, die durch die Nockenwelle 2 angetrieben wird. Wie in 6 gezeigt ist, variiert ein variables Moment periodisch zwischen einem positiven Moment und einem negativen Moment. Das positive Moment wird in einer Richtung aufgebracht, um die Maschinenphase der Nockenwelle 2 bezüglich der Kurbelwelle zu verzögern, und das negative Moment wird in einer Richtung aufgebracht, um die Maschinenphase vorzustellen. Des Weiteren wird im Speziellen eine Reibung zwischen der Nockenwelle 2 und dem Wellenlager (nicht gezeigt) erzeugt, das die Nockenwelle 2 lagert. Als eine Folge hat das variable Moment der vorliegenden Ausführungsform eine Charakteristik, in der ein Spitzenmoment Tc+ des positiven Moments einen größeren Absolutwert hat als ein Spitzenmoment Tc– des negativen Moments. Dadurch wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Durchschnittsmoment Tca des variablen Moments oder ein „variables Durchschnittsmoment" Tca in die Richtung des positiven Moments gedrängt oder beeinflusst. Mit anderen Worten gesagt wird das variable Durchschnittsmoment Tca in die positive Richtung (Verzögerungsrichtung) entgegengesetzt zu einer Richtung gedrängt bzw. beeinflusst, in die ein Vorspannmoment Ts der Unterstützungsfeder 22 (Vorspannbauteil) wirkt. Das variable Durchschnittsmoment Tca wird gemäß der Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht.
Das variable Moment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht wird, ist beschrieben worden. Der charakteristische Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird nun beschrieben.
(Charakteristischer Betrieb)
Ein charakteristischer Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird mit Bezug auf 2, 4A bis 5 beschrieben. Es sei angemerkt, dass, um die Erklärung zu erleichtern, 4A bis 5 den Vorsprungsabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 zeigen, der sich mit dem Gehäuse 11 einstückig dreht, und andere Komponenten als der Vorsprungsabschnitt 121 sind in 4A bis 5 weggelassen. Des Weiteren ist der Neigungswinkel θ der geneigten Fläche des Kontaktteils 142 in 5 im Vergleich zu dem, der in 4A gezeigt ist, zum Erleichtern von dessen Erklärung schematisch vergrößert.
In dem vorstehenden Vorspannmechanismus 100 berührt der Vorsprungsabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 immer den Kontaktteil 142. Weil das federnde Bauteil 110 einen Neigungsabschnitt (Profil) des Kontaktteils 142 über den Vorsprungsabschnitt 121 drückt, wie in 4A gezeigt ist, hat eine Rückstellkraft F, die durch das federnde Bauteil 110 erzeugt wird, eine Lastcharakteristik, die in 4B gezeigt ist. Die Rückstellkraft F bildet eine Vorspannkraft (Normalrichtungsvorspannkraft) Fn und eine Komponentenkraft (Drehkomponentenkraft) F. Die Normalrichtungsvorspannkraft Fn wird in einer Richtung normal zu einer Kontaktfläche des Kontaktteils 142 aufgebracht, und die Drehkomponentenkraft F_T korrespondiert zu einer Komponente der Normalrichtungsvorspannkraft Fn in der Drehrichtung. Die Normalrichtungsvorspannkraft Fn ist als F × cosθ gemäß einem Neigungswinkel θ des Kontaktteils 142 ausgedrückt. Die Drehkomponentenkraft F_T ist als eine Gleichung von F_T = Fr × cosθ = F × sinθ × cosθ ausgedrückt, wobei eine Kraft Fr eine zusammenpassende Komponentenkraft in der Richtung der geneigten Fläche darstellt, die mit der Normalrichtungsvorspannkraft Fn der Rückstellkraft F zusammenpasst. Es sei angemerkt, dass ein Neigungswinkel θ eine Charakteristik (Profil) des Neigungsabschnitts 142a des Kontaktteils 142 definiert.
Das Vorspannmoment Tu ist als eine Gleichung Tu = F_T × r definiert, wobei ein Zwischenachsabstand, der zwischen der Rotationsmittelachse der beiden Rotoren 11, 14 und einer Achse des Vorsprungsabschnitts 121 gemessen wird, als r definiert ist, wie in 2 gezeigt ist.
Das Vorspannmoment Tu wird auf der Basis der Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110, des Profils des Kontaktteils 142 und des Zwischenachsabstands r bestimmt. Des Weiteren wird eine Änderungsrate des Vorspannmoments Tu als eine Funktion der Maschinenphase auf der Basis des Neigungswinkels θ des Kontaktteils 142 und einer Federkonstante des federnden Bauteils 110 bestimmt. In dem vorstehenden Vorspannmechanismus 100 ist es möglich, die Änderungsrate des Vorspannmoments Tu als eine Funktion der Maschinenphase relativ niedriger als eine geringe Änderungsrate zu halten, wie in 4C gezeigt ist, und dadurch wird die Maschinenphase in wirksamer Weise genau auf eine Zielphase eingestellt.
Die Einstellung der Maschinenphase des Ventilzeitabstimmungseinstellungsgeräts 1 wird auf der Basis eines Gleichgewichts zwischen einem variablem Moment, das auf die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, dem Drehmoment und einem Vorspannmoment bewirkt. Das Drehmoment wird durch eine Vorauseilzufuhr (Vorauseilzufuhrbetrieb), die einer Zufuhr von Öl zu den Vorauseilkammern 56 bis 59 entspricht, und eine Verzögerungszufuhr (Verzögerungszufuhrbetrieb) erzeugt, die einer Zufuhr von Öl zu den Verzögerungskammern 52 bis 55 entspricht. Das Vorspannmoment wird durch den Vorspannmechanismus 100 erzeugt. In einem Einstellungsverfahren zum Einstellen der Maschinenphase durch Einstellen des vorstehend definierten Drehmoments wird eine Steuerung der vorstehenden Vorauseilzufuhr und Verzögerungszufuhr durchgeführt, um das Vorspannmoment Tu auf eine Größe einzustellen, die das variable Durchschnittsmoment unterdrückt. Des Weiteren ist die Änderungsrate des Vorspannmoments Tu als eine Funktion der Maschinenphase beispielsweise im Wesentlichen klein gemacht.
In dem Stand der Technik ist ein Verformungsbetrag (Zusammenziehbetrag) des federnden Bauteils direkt durch einen Änderungsbetrag der Maschinenphase oder der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren definiert. In dem Vorstehenden hängt der Verformungsbetrag mit der Rückstellkraft des federnden Bauteils zusammen. Jedoch ist gemäß dem federnden Bauteil 110 des Vorspannmechanismus 100 der vorliegenden Ausführungsform ein Verformungsbetrag (Zusammenziehbetrag) des federnden Bauteils 110 nicht direkt durch einen Änderungsbetrag der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 definiert. Als eine Folge kann der Verformungsbetrag des federnden Bauteils 110, der zu der vorstehenden relativen Phase (Maschinenphase) korrespondiert, ungeachtet einer Größe der Änderung der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 kleiner gemacht werden. Deshalb ist eine Haltbarkeit des federnden Bauteils 110 des Vorspannmechanismus 100 wirksam verbessert.
Somit ermöglicht das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 mit dem vorstehenden Vorspannmechanismus 100 die genaue Einstellung der Maschinenphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle auf die Zielphase und ermöglicht die Haltbarkeit.
Des Weiteren ist in einem Fall, in dem sich der Vorsprungsabschnitt 121 entlang der geneigten Fläche des Kontaktteils 142 verschiebt, eine Reibungskraft Fms, die auf den Vorsprungsabschnitt 121 aufgebracht wird, als eine Gleichung Fms = μ × En = μ × F × cosθ definiert, wobei ein Reibungskoeffizient, der durch eine Kontaktbedingung zwischen dem Kontaktteil 142 und dem Vorsprungsabschnitt 121 bestimmt ist, als μ definiert ist. Wenn die Kraft Fr in der Richtung der geneigten Fläche eine Reibungskraft Fms übersteigt, wird der Vorsprungsabschnitt 121 entlang der geneigten Fläche des Kontaktteils 142 verschoben.
Weil der Vorsprungsabschnitt 121 die Kugel 121a hat, die an dem Kontaktteil 142 abwälzt, wie vorstehend beschrieben ist, kann der Reibungskoeffizient in einem Zustand wesentlich klein gemacht werden, in dem der Kontaktteil 142 den Vorsprungsabschnitt 121 berührt, und dadurch ist der Vorsprungsabschnitt 121 gleichmäßig entlang der geneigten Fläche des Kontaktteils 142 bewegbar. Als eine Folge wird eine Verschwendung oder Verringerung einer das Vorspannmoment Tu bildenden Rückstellkraft F durch eine Reibungskraft beschränkt.
(Fall des Stoppens und Startens der Maschine)
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine vor einem Stoppen der Maschine, wird durch Einstellen einer Drehzahl der Brennkraftmaschine gleich zu oder größer als eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl Ni ein Druck von Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, gleich zu oder größer als ein vorbestimmter Schwelldruck P. Im Gegensatz dazu, wenn die Brennkraftmaschine in Erwiderung auf den Stoppbefehl, wie einem Ausschalten des Zündungsschalters, gestoppt wird, wird eine Drehzahl der Brennkraftmaschine unter die Leerlaufdrehzahl Ni verringert, und dadurch wird ein Druck von zugeführtem Öl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, die durch die Kurbelwelle angetrieben wird, unter den Schwelldruck P verringert. Als eine Folge ist in der Antriebseinheit 10 das Vorspannmoment Tu, das den Flügelrotor 14 vorspannt und durch eine Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, dominanter als eine Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht und durch einen Druck von Öl verursacht wird, das zu den Vorauseilkammern 56 bis 59 oder der Verzögerungskammer 52 bis 55 zugeführt wird. Als eine Folge wird der Flügelrotor 14, der durch den Vorspannmechanismus 100 vorgespannt wird, in die Vorauseilrichtung über die vollständige Verzögerungsposition hinaus relativ zu der Buchse 120 vorgespannt oder gedrängt, die einstückig mit dem Gehäuse 11 dreht.
Weil das vorstehende Vorspannmoment des Vorspannmechanismus 100 das Moment unterstützt oder erhöht, das die relative Drehung in der Vorauseilrichtung bewirkt, ist es möglich, den Flügelrotor 14 zu der gewissen Maschinenpositionen relativ zu drehen, bei der der Sperrstift 20 in das Passloch 26 eingepasst ist. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, den Flügelrotor 14 zu der Startzwischenphase oder der vollständigen Vorauseilphase relativ zu drehen, die durch die Passverbindung des Sperrstifts 20 und des Passlochs 26 definiert ist. Es sei angemerkt, dass in dem vorstehenden Fall der Sperrstift 20 in Richtung zu dem Kettenrad 13 in Erwiderung auf den Fall verschiebbar gemacht ist, wo der Druck von Öl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, niedriger als der Schwelldruck P wird. Somit wird der Flügelrotor 14, der bei der Startzwischenphase oder der vollständigen Vorauseilphase gehalten ist, durch das Passen des Sperrstifts 20 in das Passloch 26 leicht mit dem Gehäuse 11 verriegelt. Als eine Folge ist es nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine möglich, die Maschinenphase bei der Startzwischenphase oder der vollständigen Vorauseilphase zu halten, so dass die Maschinenphase für das nächste Starten der Brennkraftmaschine fertig in Position ist.
Nach dem Vorstehenden verbleibt in dem Fall des Startens der Brennkraftmaschine in Erwiderung auf einen Startbefehl, wie einem Einschalten des Zündungsschalters, ein Druck von Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, unterhalb des Schwelldrucks P bis die Brennkraftmaschine ohne die Hilfe des Starters drehen kann (oder bis die Maschine vollständig in Betrieb ist). Somit wird aufgrund der Prinzipien, die gleich zu dem vorstehenden Fall des Stoppens der Maschine sind, die relative Drehposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem Gehäuse 11 gehalten und bei der Startzwischenphase oder der vollständigen Vorauseilphase gesperrt. Als eine Folge kann die Maschinenphase bei der Startzwischenphase oder der vollständigen Vorauseilphase selbst dann gehalten werden, wenn die Nockenwelle 2 ein variables Moment aufnimmt.
(Während eines Betriebs)
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine nach dem Fall des Startens der Maschine, wird ein Druck von Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt wird, oberhalb des Schwelldrucks P gehalten. Aufgrund des Vorstehenden ist in der Antriebseinheit 10 die Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht wird und durch einen Druck von Öl verursacht wird, das zu den Vorauseilkammern 56 bis 59 oder der Verzögerungskammer 52 bis 55 zugeführt wird, dominanter als das Vorspannmoment Tu, das den Flügelrotor 14 vorspannt und durch die Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht wird. Demzufolge steuert der Steuerkreis 90 das Steuerungsventil 70, um Hydrauliköl zu wenigstens einer von den Vorauseilkammern 56 bis 59 oder der Verzögerungskammer 52 bis 55 derart zuzuführen, dass der Sperrstift 20 in Richtung zu dem Vorspannbauteil 22 verschoben wird, und dadurch der Verriegelungszustand des Flügelrotors 14 mit dem Gehäuse 11 aufgehoben wird.
In einem Fall, in dem der Steuerkreis 90 das Steuerungsventil 70 steuert, um Hydrauliköl zu den Vorauseilkammern 56 bis 59 nach einem Entriegeln des Flügelrotors 14 zuzuführen, wird der Flügelrotor 14 relativ zu der Buchse 120 oder dem Gehäuse 11 in der Vorauseilrichtung gedreht. Des Weiteren wird in einem anderen Fall, in dem der Steuerkreis 90 das Steuerungsventil 70 steuert, um Hydrauliköl zu der Verzögerungskammer 52 bis 55 nach einem Entriegeln des Flügelrotors 14 zuzuführen, der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 in der Verzögerungsrichtung gedreht.
In dem vorstehenden Fall wird die Änderungsrate des Vorspannmoments Tu bezüglich der Maschinenphase, das durch den Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, unterdrückt, um im Wesentlichen klein zu sein. Somit kann in einem Fall, in dem das Drehmoment, das variable Durchschnittsmoment und das Vorspannmoment durch Steuern des Vorauseilzufuhrbetriebs und des Verzögerungszufuhrbetriebs, um das Drehmoment zu erzeugen, im Gleichgewicht miteinander sind, die Steuerungseinheit 30 den Vorauseilzufuhrbetrieb und den Verzögerungszufuhrbetrieb leicht steuern. Als eine Folge wird die Maschinenphase genau auf die Zielphase eingestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Vorspannmechanismus 100 das federnde Bauteil 110, das eine „Rückstellkraft" erzeugt, die Buchse 120, die als „Stützwellenabschnitt" dient, und den Kontaktteil 142, der eine „Rückstellkraft" in ein „Vorspannmoment" umwandelt. In beiden Rotoren 11, 14 stützt die Buchse 120 zum Beispiel das erste Aufnahmeloch 130 des rohrförmigen Abschnitts 12a und das zweite Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a von den radial inneren Seiten des ersten und des zweiten Abstützlochs 130, 140. In dem Gehäuse 11 ist die Buchse 120 gestaltet, um bezüglich des rohrförmigen Abschnitts 12a des Schuhgehäuses 12 nicht bewegbar zu sein, und das federnde Bauteil 110 ist zwischen dem Schuhgehäuse 12 und der Buchse 120 angeordnet. In dem vorstehenden Aufbau ist das federnde Bauteil 110 in der Längsrichtung komprimiert und erzeugt eine Rückstellkraft F. Des Weiteren ist der Flügelrotor 14 derart gestaltet, dass die Buchse 120 bezüglich des Flügelrotors 14 in der Längsrichtung gleitbar ist, und derart, dass der Vorsprungsabschnitt 121 der Buchse 120 an dem Kontaktteil 142 an dem Bodenabschnitt 141 des Flügelrotors 14 vorgesehen ist.
In dem vorstehenden Aufbau, wenn die relative Phase zwischen beiden Rotoren 11, 14 in der Vorauseilrichtung oder in der Verzögerungsrichtung verschoben wird, dreht der Vorspannmechanismus 100 einstückig mit dem Gehäuse 11, und dadurch dreht der Vorspannmechanismus 100 relativ zu dem Flügelrotor 14. In dem vorstehenden Fall ermöglicht die Buchse 120, dass der Vorspannmechanismus 100 gleichmäßig im Inneren des zweiten Stützlochs 140 des Flügelrotors 14 dreht. Des Weiteren ist das federnde Bauteil 110 zwischen dem Schuhgehäuse 12 und der Buchse 120 aufgenommen. Genauer gesagt hat das federnde Bauteil 110 beide Endabschnitte, die über den Vorsprungsabschnitt 121 zwischen dem Schuhgehäuse 12 und dem Kontaktteil 142, das der Bodenabschnitt 141 des Flügelrotors 14 ist, angeordnet sind. Der Endabschnitt des federnden Bauteils 110 zu dem Schuhgehäuse 12 hin und der Vorsprungsabschnitt 121 werden gleichmäßig entlang den Innenumfängen des ersten Stützlochs 130 und des zweiten Stützlochs 140 in der Längsrichtung gepresst oder gedrängt.
Aufgrund des Vorstehenden wird eine Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 wirksam in das Vorspannmoment Tu durch den Vorsprungsabschnitt 121 und die geneigten Ebenen der Kontaktteile 142 umgewandelt. Darüber hinaus, weil das federnde Bauteil 110 in dem Schuhgehäuse 12 und der Buchse 120 aufgenommen ist, die mit dem Schuhgehäuse 12 einstückig drehbar ist, ist ein Verschleiß des federnden Bauteils 110, das eine Rückstellkraft F erzeugt, beschränkt, und des Weiteren ist das federnde Bauteil 110 zusammengezogen zwischen dem Schuhgehäuse 12 und der Buchse 120 gehalten.
Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorsprungsabschnitt 121 an dem Bodenabschnitt 125 der Buchse 120 radial nach außen von dem Einsatzloch 126 vorgesehen. Mit anderen Worten gesagt sind die Vorsprungsabschnitte 121 an dem Außenumfangsabschnitt der Buchse 120 vorgesehen. Somit sind die Vorsprungsabschnitte 121 beispielsweise an radial äußeren Teilen der Buchse 120 vorgesehen. In dem vorstehenden Aufbau kann derselbe Betrag der Rückstellkraft ein größeres Vorspannmoment Tu im Vergleich zu einem Fall erzeugen, in dem die Vorsprungsabschnitte 121 an radial inneren Teilen der Buchse 120 vorgesehen wären. Somit, wenn die Vorsprungsabschnitte 121 an radial äußeren Teilen vorgesehen sind, wie vorstehend beschrieben ist, wird ein Vorspannmoment Tu innerhalb der Größengrenze der Buchse 120 in der Radialrichtung maximiert. Mit anderen Worten gesagt, weil es möglich ist, die Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 klein zu halten, während ein erfordertes Vorspannmoment Tu in ausreichender Weise erzeugt wird, ist eine Haltbarkeit des federnden Bauteils 110 weiter verbessert.
Des Weiteren hat in der vorliegenden Ausführungsform der Vorsprungsabschnitt 121 die Kugel 121a zwischen dem Kontaktteil 142 und dem Vorsprungsabschnitt 121, und die Kugel 121a wälzt an dem Kontaktteil 142 ab. Aufgrund des vorstehenden Aufbaus ist es möglich, den Vorsprungsabschnitt 121 über die Kugel 121a in der Richtung senkrecht zu dem Kontaktteil 142 immer gegen den Kontaktteil 142 zu drücken. Als eine Folge ist es möglich, eine Flexibilität im Design (oder eine Flexibilität bei einer Einstellung) der Form der geneigten Fläche des Neigungsabschnitts (Profil) des Kontaktteils 142, und dadurch ist es möglich, eine Flexibilität im Design der Änderungsrate des Vorspannmoments Tu zu erhöhen, die durch den Neigungsabschnitt begrenzt ist, relativ zu der Nockenwinkelphase (Maschinenphase) zu erhöhen.
Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform, weil das federnde Bauteil 110 die Druckfeder ist, eine Hysterese des Vorspannmoments Tu im Vergleich zu einer schraubenförmigen Torsionsfeder oder einer Spiralfeder begrenzt. Somit kann die Steuerungseinheit 30 die Einstellung der Maschinenphase genau auf die Zielphase steuern.
Des Weiteren wird in der vorliegenden Ausführungsform die Drehkomponentenkraft F_T durch in Kontakt bringen des Vorsprungsabschnitts 121 des Vorspannmechanismus 100 mit dem Neigungsabschnitt des Kontaktteils 142 erzeugt, und die Drehkomponentenkraft F_T ist als die Komponentenkraft festgelegt, die den Flügelrotor 14 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung des variablen Durchschnittsmoments vorspannt. Darüber hinaus hat der Neigungsabschnitt des Kontaktteils 142 die geneigt Fläche, die gestaltet ist, um das Vorspannmoment Tu entsprechend auf der Basis einer Änderung der Position des Gehäuses 11 bezüglich des Flügelrotors 14 zu der Verzögerungsposition hin zu erhöhen.
Aufgrund des vorstehenden Aufbaus ist die Form des Neigungsabschnitts (Profil) gestaltet, um das Vorspannmoment des Kontaktteils derart festzulegen, dass das Vorspannmoment größer als das variable Durchschnittsmoment ist, und derart, dass das Vorspannmoment größer wird, wenn die relative Phase (Maschinenphase) zwischen beiden Rotoren 11, 14 in der Verzögerungsrichtung verschoben wird. Als eine Folge ist es selbst in einem Fall, in dem Hydrauliköl nicht in ausreichender Weise während des gewissen Betriebszustands zugeführt wird, wie dem Starten der Maschine, wo sich ein Einfluss des variablen Moments leicht widerspiegelt, möglich, die Maschinenphase in der Vorauseilrichtung zu verschieben.
(Zweite Ausführungsform)
Wie in 7 gezeigt ist, ist die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform zeigt ein Beispiel, in dem ein Neigungsabschnitt eines Kontaktteils 242, der über den Vorsprungsabschnitt 121 mit einer Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 beaufschlagt wird, durch mehrere Merkmale (Profile) gekennzeichnet ist.
Wie in 7 gezeigt ist, hat der Kontaktteil 242 ein Profil, das mehrere Neigungsabschnitte 242a bis 242d zeigt. Mit anderen Worten gesagt ist der Kontaktteil 242 gestaltet, um die Neigungsabschnitte 242a bis 242d zu haben, die relativ zueinander gewinkelt sind. Genauer gesagt hat ein Winkel, der zwischen dem Neigungsabschnitt 242a und dem Bodenabschnitt 141 definiert ist, einen Neigungswinkel θ1, ein Winkel, der zwischen dem Neigungsabschnitt 242b und dem Bodenabschnitt 141 definiert ist, hat einen Neigungswinkel θ2, ein Winkel, der zwischen dem Neigungsabschnitt 242c und dem Bodenabschnitt 141 definiert ist, hat einen Neigungswinkel θ3, und ein Winkel, der zwischen dem Neigungsabschnitt 242d und dem Bodenabschnitt 141 definiert ist, hat einen Neigungswinkel θ4.
Somit ist es möglich, verschiedene Momentcharakteristiken des Vorspannmoments durch Ändern der Winkel der Neigungsabschnitt 242a bis 242d bezüglich des Bodenabschnitts 141 ohne Bearbeiten einer Druckfeder des federnden Bauteils 110 in eine besondere Form festzulegen. Im Allgemeinen gibt es eine Beschränkung zum Ändern der Rückstellkraftcharakteristik des federnden Bauteils durch Formen des federnden Bauteils in eine gewisse Form. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Designflexibilität der Drehmomentcharakteristik für das Vorspannmoment verbessert, weil es leichter ist, die Neigungsabschnitte 242a bis 242d des Kontaktteils in verschiedene Formen zu bringen, als das federnde Bauteil in die verschiedenen Formen zu bringen.
Des Weiteren sind in den Neigungsabschnitten 242a bis 242d wenigstens Neigungswinkel θ2 bis θ4 der Neigungsabschnitte 242b bis 242d festgelegt, um die folgende Beziehung θ3 < θ2 < θ4 zu erfüllen. Wie vorstehend beschrieben ist, korrespondiert der Phaseneinstellbereich der Maschinenphase zu dem Winkelbereich, der von der vollständigen Vorauseilphase Pa zu der vollständigen Verzögerungsphase Pr gemessen wird. Der Phaseneinstellbereich der Maschinenphase hat einen normalen Einstellbereich, der von einer Umgebung der vollständigen Vorauseilphase Pa bis zu einer Umgebung der vollständigen Verzögerungsphase Pr reicht, und der Kontaktteil 242 ist aus dem Neigungsabschnitt 142c gemacht, der den Neigungswinkel θ3 in dem normalen Einstellbereich hat. Der Neigungswinkel θ3 ist gestaltet, um allgemein in der Größe zu dem Neigungswinkel θ in der ersten Ausführungsform zu korrespondieren. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Beziehung θ1 < θ3 erfüllt ist.
Gemäß den Neigungsabschnitten 242a bis 242d wird das Vorspannmoment bei der vollständigen Verzögerungsposition wirksam erhöht, während die Änderungsrate des Vorspannmoments in dem normalen Einstellbereich der Maschinenphase unterdrückt wird, um klein zu sein. Als eine Folge ist es in einem Fall, in dem die Maschinenphase bei der vollständigen Verzögerungsposition während des Stopps der Brennkraftmaschine ist, möglich, die Maschine für den nächsten Fall des Startens der Maschine fertig vorzubereiten. Deshalb ist es möglich, die Maschinenphase präzise auf die Zielphase einzustellen und auch die Startbarkeit der Brennkraftmaschine zu verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in 8 gezeigt ist, ist die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform ist eine vollständige Vorauseilphase Pa durch den Sperrstift 20 und das Passloch 26 in einem Fall des Startens der Maschine definiert, und des Weiteren ist eine Startzwischenphase Pm durch die Formen von Neigungsabschnitten 342a, 342b eines Kontaktteils 342 zusätzlich zu der vorstehend definierten Maschinenphase (der vollständigen Vorauseilphase Pa) definiert.
Wie in 8 gezeigt ist, hat der Kontaktteil 342 ein Profil, das die zwei Neigungsabschnitte 342a, 342b zeigt. Mit anderen Worten gesagt ist der Kontaktteil 342 gestaltet, um die Neigungsabschnitte 342a, 342b zu haben, die relativ zueinander gewinkelt sind. Genauer gesagt korrespondiert der Neigungsabschnitt 342a zu einem Neigungswinkel θ5, und der Neigungsabschnitt 342b korrespondiert zu einem Neigungswinkel θ6. Mit anderen Worten gesagt hat bspw. der Neigungsabschnitt 342a eine geneigte Verzögerungsfläche, die durch den Neigungswinkel θ5 relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 gewinkelt ist, und der Neigungsabschnitt 342b hat eine geneigte Vorauseilfläche, die durch den Neigungswinkel θ6 relativ zu der vorstehenden Ebene gewinkelt ist. Der Neigungswinkel θ5 und der Neigungswinkel θ6 werden relativ zu der vorstehenden Ebene entgegengesetzt zueinander gemessen, wie in 8A gezeigt ist, derart, dass die Neigungsabschnitte 342a, 342b miteinander an einer Position verbunden sind, die beispielsweise zu der Startzwischenphase Pm der Maschinenphase korrespondiert. Somit haben die Neigungsabschnitte 342a, 342b einen V-förmigen oder talförmigen Querschnitt entlang einer Ebene, die sich in einer Längsrichtung der Nockenwelle 2 erstreckt, wie in 8A gezeigt ist. Der Neigungswinkel θ5 korrespondiert in der Größe zu dem Neigungswinkel θ der ersten Ausführungsform, und der Neigungsabschnitt 342a ist derart gestaltet, dass das Vorspannmoment Tu als eine Funktion einer Position in einem Bereich von der Startzwischenphase Pm zu der vollständigen Verzögerungsphase Pr geändert wird, und derart, dass das Vorspannmoment Tu größer wird, wenn die Maschinenphase zu der vollständigen Verzögerungsphase Pr verschoben wird. Im Gegensatz dazu ist der Neigungsabschnitt 342b mit dem Neigungswinkel θ6 in dem Maschinenphasenbereich von der Startzwischenphase Pm zu der vollständigen Vorauseilphase Pa entgegengesetzt gewinkelt, und der Neigungsabschnitt 342b ist derart gestaltet, dass das Vorspannmoment Tu erhöht wird, wenn die Maschinenphase zu der vollständigen Vorauseilphase Pa hin verschoben wird.
Gemäß den Neigungsabschnitten 342a, 342b zeigen Profile der Neigungsabschnitte 342a, 342b, dass ein Hubbetrag von jedem der Neigungsabschnitte 342a, 342b Null bei der Startzwischenphase Pm anzeigt. Mit anderen Worten gesagt entspricht beispielsweise der Hubbetrag durch den Kontaktteil 342, der durch die vertikale Achse von 8A gekennzeichnet ist, bei der Startzwischenphase Pm Null. Bei der Startzwischenphase Pm wird der Vorsprungsabschnitt 120 oder die Kugel 121a von den Neigungsabschnitten 342a, 342b nicht in der Drehrichtung gedrängt, und dadurch wird die Drehkomponentenkraft F_T nicht erzeugt. Als eine Folge wird eine Erzeugung des Vorspannmoments Tu bei der Startzwischenphase Pm begrenzt, und dadurch ist das Vorspannmoment Tu im Wesentlichen klein oder Null. Im Gegensatz dazu zeigt die Maschinenphase, die in der Vorauseilrichtung oder Verzögerungsrichtung weg von der Startzwischenphase Pm verschoben ist, an, dass das Vorspannmoment Tu erzeugt wird, das größer als das variable Durchschnittsmoment ist, wie in 8C gezeigt ist.
Weil die Änderungsrate des Vorspannmoments Tu als eine Funktion der Maschinenphase unterdrückt ist, um innerhalb des Phaseneinstellbereichs sehr klein zu sein, der anders als die Startzwischenphase Pm ist, wird die Steuerung der Vorauseilzufuhr und Verzögerungszufuhr durch die Steuerungseinheit 30 weiter erleichtert, wenn die Maschinenphase durch ins Gleichgewicht Bringen des variablen Durchschnittmoments, des Vorspannmoments und des Drehmoments gesteuert wird, das durch das Steuern der Vorauseilzufuhr und der Verzögerungszufuhr gesteuert wird. Als eine Folge wird die Maschinenphase genau auf die Zielphase eingestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird bewirkt, dass der Vorsprungsabschnitt 121 zwischen der geneigten Verzögerungsfläche und der geneigten Vorauseilfläche an dem Kontaktteil 342 positioniert ist, wenn die Maschinenphase innerhalb der Zielphasenregion eingestellt wird. Als eine Folge wird in einem Fall, in dem Arbeitsfluid nicht ausreichend zugeführt wird oder eine Zufuhr von Arbeitsfluid zu der Vorauseilkammer und eine Zufuhr von Arbeitsfluid zu der Verzögerungskammer gestoppt ist, eine fehlerhafte Steuerung der Nockenwinkelphase (Maschinenphase) aufgrund des variablen Moments wirksam vermieden.
Darüber hinaus ist, im Gegensatz zu dem Vorspannmoment Tu bei der Maschinenphase, die von der Startzwischenphase Pm in der Vorauseilrichtung oder in der Verzögerungsrichtung verschoben ist, das Vorspannmoment Tu bei der Startzwischenphase Pm im Wesentlichen klein oder Null. Somit, wenn eine Steuerung der Vorauseilzufuhr und der Verzögerungszufuhr durch die Steuerungseinheit die Maschinenphase auf die Startzwischenphase Pm festlegt, kann die Maschinenphase bei der Startzwischenphase Pm ungeachtet des Einflusses eines variablen Moments gehalten werden.
(Andere Ausführungsform)
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist eine Interpretation der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt. Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Ausführungsformen anwendbar, vorausgesetzt, dass die verschiedenen Ausführungsformen nicht von dem Kern der vorliegenden Erfindung abweichen.
Im Speziellen kann die Beziehung zwischen „Vorauseilen" und „Verzögerung", die in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben ist, in einer anderen Ausführungsform umgekehrt sein. Mit anderen Worten gesagt sind „Vorauseilen" und „Verzögerung", die in den vorstehenden Ausführungsformen definiert sind, in einer anderen Ausführungsform miteinander austauschbar.
Des Weiteren kann der Neigungsabschnitt 142a des Kontaktteils 142 gestaltet sein, um eine Form einer geneigten Fläche zu haben, die eine Rückstellkraft F des federnden Bauteils 110 in Bezug auf den Vorsprungsabschnitt 121 der Buchse 120 entweder erhöht oder verringert. Weil das Vorspannmoment Tu, das durch den Vorspannmechanismus 100 und den Neigungsabschnitt 142a erzeugt wird, aufgebracht werden kann, um die Maschinenphase in der Vorauseilrichtung oder der Verzögerungsrichtung zu verschieben, ist der Winkel der geneigten Fläche des Neigungsabschnitts 142a so festgelegt, wie es erfordert ist.
Des Weiteren ist die Buchse 120 an dem Schuhgehäuse 12 derart vorgesehen, dass die Buchse 120 mit dem Schuhgehäuse 12 einstückig drehbar ist, und derart, dass die Buchse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Schuhgehäuse 12 verschiebbar ist. Die Buchse 120 ist an dem Flügelrotor 14 derart vorgesehen, dass die Buchse 120 relativ zu dem Flügelrotor 14 drehbar ist und die Buchse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar ist. Jedoch ist die Buchse 120 nicht auf den vorstehenden Aufbau beschränkt. Alternativ kann die Buchse 120 derart vorgesehen sein, dass die Buchse 120 mit dem Flügelrotor einstückig drehbar ist und die Buchse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar ist. Des Weiteren kann die Buchse 120 an dem Schuhgehäuse 12 derart vorgesehen sein, dass die Buchse 120 relativ zu dem Schuhgehäuse 12 drehbar ist und die Buchse 120 in der Längsrichtung relativ zu dem Schuhgehäuse 12 verschiebbar ist. In dem vorstehenden alternativen Fall ist das federnde Bauteil 110 zwischen dem Flügelrotor 14 und der Buchse 120 vorgesehen, und der Neigungsabschnitt des Kontaktteils ist an dem Bodenabschnitt des Schuhgehäuses 12 vorgesehen. In den vorstehenden Ausführungsformen ist das federnde Bauteil 110 die Druckfeder. Jedoch ist das federnde Bauteil 110 nicht auf das Vorstehende begrenzt, und alternativ kann das elastische Bauteil 110 ein anderer federnder oder elastischer Körper sein, der eine Rückstellkraft ausüben kann, wenn der federnde oder elastische Körper in einer Längsrichtung zusammengezogen ist.
Des Weiteren können die vorstehenden Komponenten 24, 26, 28, 29, die mit dem Sperrstift 20 und dem Vorspannbauteil 22 in Beziehung stehen, nicht in der Antriebseinheit 10 vorgesehen sein.
Des Weiteren kann die Pumpe 4 eine alternative Pumpe verwenden, vorausgesetzt, dass die alternative Pumpe synchron mit der Brennkraftmaschine in Betrieb sein kann. Beispielsweise kann die Pumpe 4 eine elektrische Pumpe verwenden, die in Erwiderung auf die Energiebeaufschlagung für den Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung alternativ auf ein Gerät zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung eines Einlassventils anwendbar, das als ein „Ventil" dient. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung alternativ auf ein anderes Gerät zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung von sowohl dem Einlassventil als auch dem Auslassventil anwendbar.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden einem Fachmann leicht in den Sinn kommen. Die Erfindung in ihrer breiteren Hinsicht ist deshalb nicht auf die bestimmten Details, das repräsentative Gerät und veranschaulichende Beispiele begrenzt, die gezeigt und beschrieben sind.
Ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät hat einen ersten Rotor (11), einen zweiten Rotor (14) und einen Vorspannmechanismus (100). Der Vorspannmechanismus (100) ist an einem von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) vorgesehen. Der Vorspannmechanismus hat ein federndes Bauteil (110) und einen Vorsprungsabschnitt (121), der zusammen mit dem einen von dem ersten und dem zweiten Rotor drehbar ist. Der Vorsprungsabschnitt ist relativ zu dem anderen der Rotoren drehbar und berührt einen Kontaktteil (142, 242, 342) des anderen Rotors. Eine Rückstellkraft (F) des federnden Bauteils wird über den Vorsprungsabschnitt auf den anderen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor aufgebracht. Der Kontaktteil (142, 242, 342) hat einen Neigungsabschnitt (142a, 242a–242d, 342a, 342b), der gestaltet ist, um eine Rückstellkraft des federnden Bauteils zu erhöhen und zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 11-294121 A [0002, 0003, 0004, 0005]
- JP 2000-179314 A [0005]
- WO 01/55562 [0005]

Claims

Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das an einem Antriebskraftübertragungssystem vorgesehen ist, das eine Antriebskraft von einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine auf eine Abtriebswelle (2) überträgt, die wenigstens eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil öffnet und schließt, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät eine Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens des wenigstens einen Ventils von dem Einlassventil und dem Auslassventil einstellt, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät Folgendes aufweist: einen ersten Rotor (11), der mit der Antriebswelle synchron drehbar ist; einen zweiten Rotor (14), der mit der Abtriebswelle (2) synchron drehbar ist, wobei: der zweite Rotor (14) und der erste Rotor (11) zwischen sich eine Vorauseilkammer (56–59) und eine Verzögerungskammer (52–55) definieren, die nacheinander in einer Drehrichtung angeordnet sind; der zweite Rotor (14) die Abtriebswelle (2) relativ zu der Antriebswelle in einer Vorauseilrichtung antreibt, wenn ein Arbeitsfluid zu der Vorauseilkammer (56–59) zugeführt wird; und der zweite Rotor (14) die Abtriebswelle (2) relativ zu der Antriebswelle in einer Verzögerungsrichtung antreibt, wenn Arbeitsfluid zu der Verzögerungskammer (52–55) zugeführt wird; und einen Vorspannmechanismus (100), der an einem Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) vorgesehen ist, wobei: der Vorspannmechanismus (100) ein federndes Bauteil (110) und einen Vorsprungsabschnitt (121) hat; der Vorsprungsabschnitt (121) zusammen mit dem einen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) drehbar ist; der Vorsprungsabschnitt (121) relativ zu dem anderen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) drehbar ist und einen Kontaktteil (142, 242, 342) des anderen Rotors von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) berührt; und das federnde Bauteil (110) und der Vorsprungsabschnitt (121) derart angeordnet sind, dass eine Rückstellkraft (F) des federnden Bauteils (110) über den Vorsprungsabschnitt (121) auf den anderen Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) aufgebracht wird, wobei: der Kontaktteil (142, 242, 342) des anderen Rotors von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) einen Neigungsabschnitt (142a, 242a bis 242d, 342a, 342b) hat, der gegenüberliegend zu dem Vorsprungsabschnitt (121) angeordnet ist; und der Neigungsabschnitt (142a, 242a bis 242d, 342a, 342b) gestaltet ist, um eine Rückstellkraft (F) des federnden Bauteils (110) zu erhöhen und zu verringern.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach Anspruch 1, wobei: der Vorspannmechanismus (100) einen Stützwellenabschnitt (120) hat, der in sich das federnde Bauteil (110) aufnimmt und den ersten und den zweiten Rotor (11, 14) von inneren Seiten des ersten und des zweiten Rotors (11, 14) stützt; der eine Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) ein erstes Stützloch (130) hat, das zu einem Ende des Stützwellenabschnitts (120) öffnet; das erste Stützloch (130) in sich das federnde Bauteil (110) aufnimmt; der andere Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) ein zweites Stützloch (140) hat, das zu dem anderen Ende des Stützwellenabschnitts (120) öffnet; der andere Rotor von dem ersten und dem zweiten Rotor (11, 14) den Stützwellenabschnitt (120) derart aufnimmt, dass der Stützwellenabschnitt (120) entlang eines Innenumfangs des zweiten Stützlochs (140) gleitbar ist; und der Kontaktteil (142, 242, 342) an einem Bodenabschnitt (141) des zweiten Stützlochs (140) vorgesehen ist.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach Anspruch 2, wobei der Vorsprungsabschnitt (121) an einem Außenumfangsabschnitt des Stützwellenabschnitts (120) vorgesehen ist.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Vorsprungsabschnitt (121) ein Wälzelement (121a) an einem Ende des Vorsprungsabschnitts (121) hat; und das Wälzelement (121a) an dem Kontaktteil (142, 242, 342) abwälzt.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das federnde Bauteil (110) eine Druckfeder ist.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Rückstellkraft (F) eine Komponentenkraft (F_T) in der Drehrichtung hat; die Komponentenkraft (F_T) ein Vorspannmoment (Tu) erzeugt, das die Abtriebswelle (2) in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung vorspannt, in der ein Durchschnittsmoment eines variablen Moments wirkt, das auf die Abtriebswelle (2) aufgebracht wird; und der Neigungsabschnitt (142a, 242a bis 242d, 342a, 342b) des Kontaktteils (142, 242, 342) eine geneigte Fläche hat, die gestaltet ist, um das Vorspannmoment (Tu) entsprechend auf der Basis einer Verschiebung einer Phase des ersten Rotors (11) bezüglich des zweiten Rotors (14) in der Verzögerungsrichtung zu erhöhen.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach Anspruch 6, wobei: die geneigte Fläche des Neigungsabschnitts des Kontaktteils (342) eine geneigte Verzögerungsfläche ist; der Neigungsabschnitt des Kontaktteils (342) des Weiteren eine geneigte Vorauseilfläche hat, die gestaltet ist, um das Vorspannmoment (Tu) entsprechend auf der Basis der Verschiebung der Phase in der Vorauseilrichtung zu erhöhen, die entgegengesetzt zu der Verzögerungsrichtung ist; und der Vorsprungsabschnitt (121) veranlasst ist, zwischen der geneigten Verzögerungsfläche und der geneigten Vorauseilfläche an dem Kontaktteil (342) positioniert zu sein.
Ventilzeitabstimmungseinstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das des Weiteren Folgendes aufweist: eine Steuerungseinheit (30), die einen Vorauseilzufuhrbetrieb steuert, der ein Arbeitsfluid zu der Vorauseilkammer (56–59) zuführt, und einen Verzögerungszufuhrbetrieb steuert, der ein Arbeitsfluid zu der Verzögerungskammer (52–55) zuführt.