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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilzeitsteuerung,
die die Öffnungs- und
Schließzeit
von Einlassventilen und/oder Auslassventilen einer Brennkraftmaschine
gemäß dem Betriebszustand
der Maschine ändert.
Im Folgenden ist die Öffnungs-
und Schließzeit
als Ventilzeit bezeichnet, die variable Ventilzeitsteuerung ist
als VVT-Steuerung bezeichnet, und die Brennkraftmaschine ist als
Maschine bezeichnet.
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Die
VVT-Steuerung ist in einem Momentenübertragungssystem vorgesehen,
das das Moment der Antriebswelle der Maschine zu einer angetriebenen
Welle überträgt, die
zumindest eines aus einem Einlassventil und einem Auslassventil öffnet und schließt. Die
VVT-Steuerung stellt die Ventilzeit der Ventile durch das Variieren
einer Drehphase der angetriebenen Welle relativ zu der Antriebswelle
ein.
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JP-2002-227616A
zeigt eine VVT-Steuerung mit einem Zahnkranz, der synchron mit der
Antriebswelle dreht, und einem Drehphaseneinstellungsmechanismus,
der den Hebel mit der angetriebenen Welle über die Verbindungselementarme
verbindet. Der Phaseneinstellungsmechanismus wandelt eine Bewegung
der Verbindungselementarme in eine relative Drehbewegung der Hebel
zu dem Zahnkranz um und variiert die Drehphase der angetriebenen Welle
relativ zu der Antriebswelle.
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Bei
dieser bekannten Steuerung sind durch das Betätigungsteil gehaltene Führungskugeln
gleitbar mit einer Nut des Zahnkranzes in Eingriff. Wenn ein Maschinenmoment
variiert wird und einige Kraft auf den Phaseneinstellungsmechanismus
angewendet wird, kann das Betätigungsteil
so in den Nuten gleiten, dass die Drehphase der angetriebenen Welle unnötigerweise
relativ zu der Antriebswelle variiert.
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung des Obigen gemacht,
wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die VVT-Steuerung
bereitzustellen, die die Drehphasenschwankungen der angetriebenen
Welle beschränkt,
falls die Kraft auf den Phaseneinstellungsmechanismus angewendet
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat der Phaseneinstellungsmechanismus ein erstes Drehteil, das
synchron mit der Antriebswelle dreht, ein zweites Drehteil, das
synchron mit der angetrieben Welle dreht, einen ersten Arm, der
drehbar mit dem ersten Drehteil verbunden ist, und einen zweiten
Arm, der drehbar mit dem zweiten Drehteil und dem ersten Arm verbunden
ist. Es sind nämlich
alle Teile des Phaseneinstellungsmechanismus drehbar miteinander
verbunden. Auf diese Weise gleitet ein Drehpaar relativ zu einem
anderen kaum, und die Drehphasenschwankung der angetriebenen Welle
ist beschränkt, sogar
falls wegen der Maschinenmomentschwankung einige Kraft auf den Phaseneinstellungsmechanismus
angewendet wird.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden genauen Beschreibung offensichtlicher werden, die
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht ist, in denen ähnliche
Teile durch ähnliche
Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen:
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1 eine Querschnittsansicht
der VVT-Steuerung entlang einer Linie I-I in 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist;
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2 eine Längsschnittsansicht entlang
einer Linie II-II in 1 ist;
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3 eine teilweise vergrößerte Ansicht
von 2 ist;
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4 eine Querschnittsansicht
entlang einer Linie IV-IV in 2 ist;
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5 eine Querschnittsansicht
entlang einer Linie V-V in 2 ist;
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6 eine Querschnittsansicht
entlang einer Linie VI-VI in 2 ist;
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7 eine Querschnittsansicht
entsprechend 4 zum Erklären eines
Betriebs der VVT-Steuerung ist;
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8 eine Querschnittsansicht
entsprechend 1 zum Erklären eines
Betriebs der VVT-Steuerung ist;
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9 eine Längsschnittsansicht entlang
einer Linie IX-IX in 1 ist;
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10 eine teilweise Vergrößerung der
Ansicht von 9 ist;
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11 eine teilweise Vergrößerung der
Ansicht von 9 ist;
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12A eine Querschnittsansicht
entsprechend 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
ist;
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12B eine Querschnittsansicht
entsprechend 8 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
ist;
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13A eine Querschnittsansicht
entsprechend 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
ist;
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13B eine Querschnittsansicht
entsprechend 8 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
ist;
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14A eine Querschnittsansicht
entsprechend 1 gemäß einer
Abänderung
des dritten Ausführungsbeispiels
ist;
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14B eine Querschnittsansicht
entsprechend 8 gemäß einer
Abänderung
des dritten Ausführungsbeispiels
ist;
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15 eine teilweise vergrößerte Ansicht entsprechend 3 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
ist;
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16A eine Querschnittsansicht
entsprechend 4 gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiels
ist;
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16B eine Querschnittsansicht
ist, um einen anderen Betriebszustand gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zu zeigen;
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17A, 17B und 17C Diagramme
zum Zeigen eines Merkmals des fünften
Ausführungsbeispiels
sind; und
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18 eine schematische Ansicht
gemäß einer
Abänderung
ist.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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2 zeigt eine VVT-Steuerung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die VVT-Steuerung 1 ist in einem Momentenübertragungssystem
vorgesehen, das das Moment einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle überträgt, die zumindest
eines aus einem Einlassventil oder einem Auslassventil öffnet und
schließt.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kurbelwelle eine Antriebswelle, und die Nockenwelle ist
eine angetriebene Welle. Die VVT-Steuerung 1 stellt die
Ventilzeit des Einlassventils durch das Variieren der Drehphase
der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle ein.
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Ein
in 1 und 2 gezeigter Phaseneinstellungsmechanismus 10 weist
einen Zahnkranz 11, eine Abtriebswelle 16, einen
ersten Arm 28 und einen zweiten Arm 29 auf. Der
Phaseneinstellungsmechanismus 10 variiert eine Drehphase
der Nockenwelle 2 relativ zu einer Kurbelwelle (nicht gezeigt).
In 1, 4, 7 und 8 ist eine Schraffur zum
Zeigen von Querschnitten ausgelassen.
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Der
Zahnkranz 11 hat einen Lagerabschnitt 12, einen
Eingangsabschnitt 13, mit einem größeren Durchmesser als der Lagerabschnitt 12,
und einen Verbindungsgliedabschnitt 14, der den Lagerabschnitt 12 mit
dem Eingangsabschnitt 13 verbindet. Der Lagerabschnitt 12 ist
drehbar durch die Abtriebswelle 16 um eine Mittelachse "0" gelagert. Eine endlose Kette (nicht
gezeigt) läuft über eine
Vielzahl von Zahnradzähnen 13a,
die auf dem Eingangsabschnitt 13 ausgebildet sind, und
eine Vielzahl von Zahnradzähnen,
die auf der Kurbelwelle ausgebildet sind. Wenn das Moment durch
die endlose Kette von der Kurbelwelle zu dem Eingangsabschnitt 13 übertragen
wird, dreht der Zahnkranz 11 im Uhrzeigersinn um die Mittelachse "0", wobei sie die Drehphase relativ zu
der Kurbelwelle unverändert
läßt. Der
Zahnkranz 11, der ein erstes Drehteil ist, dreht synchron mit
der Kurbelwelle.
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Die
Abtriebswelle 16, die die angetriebene Welle ist, weist
einen festen Abschnitt 17 und einen Verbindungsgliedabschnitt 18 auf.
Ein Ende der Nockenwelle 2 ist konzentrisch mit dem festen
Abschnitt 17 durch eine Schraube gekoppelt, wobei die Abtriebswelle 16 um
die Mittelachse "0" dreht, während sie
die Drehphase relativ zu der Nockenwelle beibehält. Die Abtriebswelle 16 ist
nämlich
das zweite Drehteil, das synchron mit der Nockenwelle 2 dreht.
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Der
erste Arm 28 und der zweite Arm 29 sind zwischen
einer Abdeckung 15 eingefügt, die an dem Eingangsabschnitt 13 und
dem Verbindungsgliedabschnitt 14 entlang mit dem Verbindungsgliedabschnitt 18 befestigt
sind, einem Führungsteil 25, beweglichen
Teil 26 und einem Untersetzungsgetriebe 20. Das
Untersetzungsgetriebe 20 weist ein Planetenrad 22 und
ein Übertragungsteil 24 auf.
Der erste Arm 28 ist drehbar mit einem Verbindungsgliedabschnitt 14 verbunden,
und der zweite Arm 29 ist drehbar mit dem Verbindungsgliedabschnitt 14 und dem
ersten Arm 28 verbunden. Die Abtriebswelle 16 dreht
in 3 im Uhrzeigersinn,
wie auch der Zahnkranz 11 sich gemäß der Drehung der Kurbelwelle dreht.
Darüber
hinaus kann die Abtriebswelle 16 in Vorlaufrichtung X und
Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Zahnkranz 11 in 1 drehen. Der erste Arm 28 und
der zweite Arm 29 sind drehbar miteinander durch das bewegliche
Teil 26 verbunden. Die ersten und zweiten Arme 28, 29 sind
entsprechend der Bewegung des beweglichen Teils 26 verschoben,
wobei die Verschiebung der Arme 28, 29 in die
relative Drehbewegung der Abtriebswelle 16 relativ zu dem Zahnkranz 11 umgewandelt
wird.
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Wie
aus 2 bis 4 ersichtlich ist, ist das Führungsteil 25 scheibenförmig, wobei
dessen Seitenflächen 25a, 25b vertikal
zu der Mittelachse "0" angeordnet sind.
Das Führungsteil 25 ist
mit einem Vorsprung 60 bereitgestellt, der von der Seitenfläche 25b vorspringt.
Das Übertragungsteil 24 ist
mit dem Führungsteil 25 in
Eingriff, wobei somit das Führungsteil 25 und
das Übertragungsteil 24 zusammen um
die Mittelachse "0" drehen.
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Das
Führungsteil 25 hat
zwei Führungsschlitze 62, 62 um
das bewegliche Teil 26 einzubringen. Die Führungsschlitze 62, 62 werden
auf Seitenflächen 25a, 25b des
Führungsteils 25 geöffnet, und sind
mit Bezug auf die Mittelachse "0" symmetrisch. Jeder
der Führungsschlitze 62, 62 weist
innere Flächen 62a, 62b auf,
die einen geraden Führungsdurchtritt 64 ausbilden.
Der Führungsdurchtritt 64 ist mit
Bezug auf die Radialrichtung des Führungsteils 25 auf
solch eine Weise geneigt, dass der Abstand zwischen dem Führungsdurchtritt 64 und
der Mittelachse "0" variiert. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist das äußere Ende
des Führungsdurchtritts 64 in
die Verzögerungsrichtung
Y gerichtet, wie aus 4 ersichtlich
ist.
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Das
bewegliche Teil 26 besteht aus einer Säule und umfasst einen Säulenkörper 70 und
eine Buchse 72. Jeder Führungsschlitz 62 empfängt entsprechend
das bewegliche Teil 26. Die Buchse 72 besteht
aus einem Zylinder und bedeckt ein Ende 70a des Säulenkörpers 70 konzentrisch.
Der Säulenkörper 70 ist
zwischen dem Übertragungsteil 24 und dem
Verbindungselementabschnitt 14 eingefügt, wobei die Buchse 72 zwischen
dem Übertragungsteil 24 und
dem zweiten Arm 29 eingefügt ist. Eine Mittelachse des
beweglichen Teils 26 liegt exzentrisch zur Mittelachse "0". Die Buchse 72 ist gleitbar
mit den Innenflächen 62a, 62b des
Führungsschlitzes 62 in
Berührung.
Die Buchse 72 ist nämlich
drehbar mit dem Führungsschlitz 62 in
Eingriff und gleitet relativ entlang dem Führungsdurchtritt 64.
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Ein
in 2 und 5 gezeigter Elektromotor 30 umfasst
ein Gehäuse 31,
ein Lager 32, eine Motorwelle 33 und einen Stator 34.
Das Gehäuse 31 ist durch
ein Verbindungsstück 35 auf
der Maschine befestigt. Das Gehäuse 31 nimmt
ein Paar Lager 32 und den Stator 34 auf.
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Die
Motorwelle 33 ist durch das Paar Lager 32 gelagert
und dreht um die Mittelachse "0". Die Motorwelle 33 ist
durch ein Anschlussstück 36 so
mit einer exzentrischen Welle 19 verbunden, dass die Motorwelle 33 in 5 mit der exzentrischen
Welle 10 im Uhrzeigersinn dreht. Die Motorwelle 33 weist
einen Wellenkörper 33a und
einen scheibenförmigen Rotor 33b auf.
Eine Vielzahl von Magneten 37 sind in der Nähe des äußeren Rands
in dem Rotor 33b vorgesehen. Die Magnete 37 sind
aus Seltene-Erde-Magneten hergestellt und in regelmäßigen Abständen um
die Mittelachse "0" vorgesehen.
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Der
Stator 34 ist um die Motorwelle 33 angeordnet
und weist einen zylindrischen Körper 40,
einen Kern 41 und eine Spule 42 auf. Der Kern 41 ist durch
das Stapeln einer Vielzahl von Eisenplatten ausgebildet und springt
von der inneren Fläche
des Körpers 40 zu
der Motorwelle 33 vor. Der Kern 41 weist zwölf Vorsprünge in gleichem
Abstand auf, wobei die Spule 42 auf jeden Vorsprung gewickelt
ist. Der Stator 34 erzeugt um die Motorwelle 33 ausgehend
von dem der Spule 42 zugeführten elektrischen Strom ein
Magnetfeld. Der elektrische Strom wird durch einen elektronischen
Schaltkreis (nicht gezeigt) gesteuert, um in einer Verzögerungsrichtung
Y oder einer Vorlaufrichtung X ein Moment auf die Motorwelle 33 anzuwenden.
Wenn die Spule 42 das Magnetfeld in einer Richtung gegen
den Uhrzeigersinn in 5 erzeugt,
empfangen die Magnete 37 eine Anziehungskraft und eine
Ablenkkraft, wobei die Motorwelle 33 in der Verzögerungsrichtung
Y dreht. Wenn die Spule 42 andererseits das Magnetfeld
in einer Richtung im Uhrzeigersinn erzeugt, dreht die Motorwelle 33 in
die Vorlaufrichtung X.
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Das
Untersetzungsgetriebe 20 umfasst ein Ringzahnrad 21,
die exzentrische Welle 19, das Planetenrad 22,
ein Lager 23 und das Übertragungsteil 24 umfasst.
Das Ringzahnrad 21 ist auf der inneren Fläche des
Eingangsabschnitts 13 konzentrisch befestigt. Das Ringzahnrad 21 ist
ein Innenzahnrad dessen Kopfkreis sich innerhalb eines Fußkreises befindet.
Das Ringzahnrad 21 dreht in 6 um
die Mittelachse "0".
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Die
exzentrische Welle 19 ist mit der Motorwelle 33 des
Elektromotors 30 auf eine Weise verbunden, dass die exzentrische
Welle 19 relativ zu der Mittelachse "0" versetzt
ist. In 6 stellt "P" eine Achse der exzentrischen Welle 19 dar.
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Das
Planetenrad 22 umfasst ein äußeres Zahnrad, von dem sich
ein Kopfkreis außerhalb
eines Fußkreises
befindet. Eine Krümmung
des Kopfkreises des Planetenrads 22 ist kleiner als die
des Fußkreises
des Ringzahnrads 21. Das Planetenrad 22 hat einen
Zahn weniger als das Ringzahnrad 21. Das Planetenrad 22 ist
innerhalb des Ringzahnrads 21 angeordnet, wobei ein Teil
der Zähne
des Planetenrades 22 mit einem Teil der Zähne des
Ringzahnrads 21 in Eingriff sind. Das Planetenzahnrad 22 weist konzentrisch
ein kreisförmiges
Eingreifloch 22b auf. Ein Ende der exzentrischen Welle 19 ist
durch das Lager 23 in das kreisförmige Eingreifloch 22b eingefügt. Dabei
können
die exzentrische Welle 19 und die Motorwelle 33 in
Vorlaufrichtung X oder in Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Zahnkranz 11 drehen.
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Das Übertragungsteil 24 besteht
aus einer kreisförmigen
Platte und ist auf solch eine Weise vorgesehen, dass seine beiden
Seiten vertikal zu der Mittelachse "0" liegen.
Das Übertragungsteil 24 weist eine
Vielzahl von Eingriffslöchern 24a auf,
die in regelmäßigen Abständen um
die Mittelachse "0" angeordnet sind.
Das Planetenrad 22 weist Eingreifvorsprünge 22a auf, die um
die Achse "P" der exzentrischen
Welle 19 vorgesehen sind, und mit dem Eingreifloch 24a in
Eingriff sind.
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Wenn
das Steuermoment nicht von der Motorwelle 33 zu der exzentrischen
Welle 19 übertragen wird,
dreht das Planetenrad 22 nicht relativ zu der exzentrischen
Welle 19. Wenn die Kurbelwelle dreht, dreht das mit dem
Ringzahnrad 21 eingreifende Planetenrad 33 zusammen
mit dem Zahnkranz 11, der exzentrischen Welle 19 und
der Motorwelle 33, ohne die Drehphase des Planetenrads 22 relativ
zu dem Ringzahnrad 21 zu ändern. Der Eingreifabschnitt 22a zwingt
die Innenfläche
des Eingreiflochs 24a in die Vorlaufrichtung X, wobei das
Führungsteil 25 und
das Übertragungsteil 24 in 5 im Uhrzeigersinn um die Mittelachse "0" drehen, wobei die Drehphase relativ zu
dem Zahnkranz 11 unverändert
gehalten wird. Das bewegliche Teil 26 gleitet nicht in
den Führungsdurchtritt 64 und
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" wird konstant gehalten. Auf diese Weise
dreht das bewegliche Teil 26 mit dem Führungsteil 25.
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Wenn
das Steuermoment von der Motorwelle 33 zu der exzentrischen
Welle 19 in die Verzögerungsrichtung
Y übertragen
wird, wird die Innenfläche
des Planetenrads 22 durch das Lager 23 gezwungen,
wobei das Planetenrad 22 dann in die Vorlaufrichtung X
dreht. Zur gleichen Zeit dreht das teilweise dem Ringzahnrad 21 in
Eingriff befindlichen Planetenrad 22 relativ zu dem Zahnkranz 11 in
die Vorlaufrichtung X. Da der Eingreifabschnitt 22a die Innenfläche des
Eingreiflochs 24a durch eine anwachsende Kraft zwingt,
drehen das Übertragungsteil 24 und
das Führungsteil 25 relativ
zu dem Zahnkranz 11 in die Vorlaufrichtung X. Das Steuermoment in
der Verzögerungsrichtung
Y wird in das Moment in der Vorlaufrichtung X umgewandelt und durch
das Untersetzungsgetriebe 20 erhöht. In solch einer Momentenübertragung
gleitet das bewegliche Teil 26 in dem Führungsschlitz 62 in
die Verzögerungsrichtung und
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" wird groß.
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Wenn
das Steuermoment von der Motorwelle 33 in der Vorlaufrichtung
X zu der exzentrischen Welle 19 übertragen wird, wird die Innenfläche des Planetenrads 22 durch
das Lager 23 gezwungen, wobei das Planetenrad 22 dann
relativ zu der exzentrischen Welle 19 in der Verzögerungsrichtung
Y dreht. Zugleich dreht das Planetenrad 22 relativ zu dem Zahnkranz 11 in
der Verzögerungsrichtung
Y, wobei es teilweise mit dem Ringzahnrad 21 in Eingriff
ist. Dabei zwingt der Eingreifvorsprung 22a das Eingreifloch 24a zu
der Verzögerungsrichtung
Y, und das Führungsteil 25 und
das Übertragungsteil 24 drehen relativ
zu dem Zahnkranz 11 in die Verzögerungsrichtung Y. Das Steuermoment
in der Vorlaufrichtung X wird in das Moment in die Verzögerungsrichtung
Y umgewandelt und durch das Untersetzungsgetriebe 20 erhöht, um von
dem Übertragungsteil 24 zu
dem Führungsteil 25 übertragen
zu werden. In solch einer Momentenübertragung gleitet das bewegliche
Teil 26 in dem Führungsdurchtritt 64 in
die Vorlaufrichtung X, und der Abstand zwischen dem beweglichen
Teil 26 und der Mittelachse "0" verringert
sich.
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Der
elektrische Motor 30 erzeugt das Steuermoment, das Untersetzungsgetriebe 20,
das ein Aktuator ist, überträgt das Steuermoment
zu dem Führungsteil 25.
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1 bis 3 und 8 bis 11 zeigen den Phaseneinstellungsmechanismus 10 im
Detail. 1 zeigt, dass
die Abtriebswelle 16 in der am meisten verzögerten Phase
relativ zu dem Zahnkranz 11 positioniert ist, und 8 zeigt dass die Abtriebswelle 16 in der
größten Vorlaufphase
positioniert ist.
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Wie
aus 8 bis 10 ersichtlich ist, ist der Verbindungsgliedabschnitt 14 auf
eine Weise angeordnet, dass dessen Seitenfläche 14a rechtwinklig
zu der Mittelachse "0" liegt. Der Verbindungsgliedabschnitt 14 weist
zwei Löcher 50, 50 um
die Mittelachse "0" auf. Zylindrische
Bolzen 51, 51 sind drehend bei einem Ende entsprechend
in jedes Loch 50 eingefügt.
Der erste Arm 28 ist eine eiförmige Platte und mit dem zylindrischen
Bolzen 51 in Eingriff. Beide Seitenflächen 28a, 28b des
ersten Arms liegen vertikal zur Mittelachse "0".
Bei einem Ende 28c des erstens Arms 28 ist ein
Eingreifloch 52 bereitgestellt, wobei eine Mittellinie
davon gegen die Mittelachse "0" versetzt ist. Der
zylindrische Bolzen 51 ist drehbar in das Eingreifloch 52 des
ersten Arms 28 eingefügt. Die
Seitenfläche 28a des
ersten Arms 28 ist in Berührung mit der Seitenfläche 14a des
Verbindungsgliedabschnitts 14 um das Eingreifloch 52.
Ein Drehpaar 80 des Verbindungsgliedabschnitts 14 und
des ersten Arms 28 ist durch das Loch 50, das
Eingreifloch 52 und den zylindrischen Bolzen 51 umfasst.
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Wie
aus 8, 9 und 11 ersichtlich
ist, weist die Abtriebswelle 16 zwei Verbindungsgliedabschnitte 18 auf,
die von dem festen Abschnitt 19 um die Mittelachse "0" zur Gegenrichtung vorspringen. Beide Seitenflächen 18a, 18b liegen
vertikal zur Mittelachse "0", wobei eine Seitenfläche 18b in
Berührung
mit der Seitenfläche 14a des
Verbindungsgliedabschnitts 14 ist. Jeder der Verbindungsgliedabschnitte 18 ist quadratförmig, wobei
die Seitenfläche 18b in
Berührung
mit der Seitenfläche 14a des
Verbindungsgliedabschnitts 14 ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist einer der Verbindungsgliedabschnitte 18 mit
einem verzögerungsseitigen
Anschlag 14c des Verbindungsgliedabschnitts 14 in
Anlage, wenn die Drehphase der Abtriebswelle 16 sich in
der am meisten verzögerten
Phase befindet. Wenn die Drehphase der Abtriebswelle 16 sich
in der größten Vorlaufphase befindet,
ist der Verbindungsgliedabschnitt 18 mit einem vorlaufseitigen
Anschlag 14d in Anlage, wie aus 8 ersichtlich ist. Jeder Verbindungsgliedabschnitt 18 weist
an dessen oberem Ende ein Loch 54 auf, wobei das Loch 54 eine
zu der Mittelachse "0" versetzte Mittellinie
aufweist. Jeder der zwei zylindrischen Bolzen 55 ist entsprechend
drehend in die Löcher 54 eingefügt. Der
zweite Arm 29 ist C-förmig
und mit dem zylindrischen Bolzen 55 in Eingriff. Beide Seitenflächen 29a, 29b des
zweiten Arms 29 liegen vertikal zur Mittelachse "0", wobei eine Seitenfläche 29a in
Berührung
mit der Seitenfläche 25a des
Führungsteils 25 ist.
Der zweite Arm 29 weist bei dessen einem Ende 29c ein
Loch 56 auf, wobei das Loch 56 eine zu der Mittelachse "0" versetzte Mittellinie aufweist. Der
zylindrische Bolzen 55 ist drehend in das Loch 56 des
zweiten Arms 29 eingefügt.
Die Seitenfläche 29b ist
um das Loch 56 in Berührung
mit der Seitenfläche 18b des
Verbindungsgliedabschnitts 18. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
umfasst ein Drehpaar 82 des Verbindungsgliedabschnitts 18 und
des zweiten Arms 29 das Loch 54, das Loch 56 und
den zylindrischen Bolzen 55.
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Wie
aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weist
der erste Arm 28 ein Loch 53 bei dessen anderen
Ende 28d auf, wobei das Loch 53 eine zu der Mittelachse "0" versetzte Mittellinie aufweist. Der
zweite Arm 29 weist ein Loch 57 bei dessen anderem
Ende 29d auf, wobei das Loch 57 eine zu der Mittelachse "0" versetzte Mittellinie aufweist. Der
Säulenkörper 70 des beweglichen
Teils 26 ist drehbar bei dem Abschnitt 70a in
die Löcher 53, 57 eingefügt. Die
Seitenfläche 29b des
zweiten Arms 29 berührt
die Seitenfläche 28b des
ersten Arms 28 um das Loch 57. Die Breite des
ersten Arms 28 erhöht
sich entlang dessen Längsachse,
sodass der Berührungsbereich
zwischen dem ersten Arm 28 und dem zweiten Arm 29 relativ
klein ist, um die Reibung zu verringern. Ein Drehpaar 84 des
ersten Arms 28 und des zweiten Arms 29 umfasst
das Loch 53, das Loch 57 und das bewegliche Teil 26.
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Wie
aus 3 und 8 ersichtlich ist, weist
der erste Arm 28 eine kürzere
Länge auf
als der zweite Arm 29. Der Winkel θ zwischen der Längsachse
U des erstens Arms 28 und der Längsachse V des zweiten Arms 29 variiert
gemäß dem Betrieb
des Phaseneinstellungsmechanismus 10 von einem –90° Winkel bis
zu einem 90° Winkel.
Das Drehpaar 82, das Drehpaar 80 und das Drehpaar 84 sind
in dieser Reihenfolge in der Verzögerungsrichtung Y angeordnet,
wobei der Phaseneinstellungsmechanismus 10 kompakt gemacht
ist.
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Wenn
der erste Arm 28 eine Länge
aufweist, die größer ist
als die des zweiten Arms 29, sind das Drehpaar 80,
das Drehpaar 82 und das Drehpaar 84 in dieser
Reihenfolge in der Verzögerungsrichtung
Y angeordnet. Mit Bezug auf 1 und 8 wird im Folgenden die Betätigung des
Phaseneinstellungsmechanismus 10 beschrieben. Wenn der
Abstand zwischen der Mittelachse "0" und
dem beweglichen Teil 26 unverändert gehalten wird, werden
die relativen Positionen des Drehpaars 84, des Drehpaars 82 und des
Drehpaars 80 nicht geändert.
Da die Abtriebswelle 16 gleichzeitig mit der Nockenwelle 2 dreht,
wobei die Drehphase relativ zu dem Zahnkranz 11 ungeändert gehalten wird,
wird die Drehphase der Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle
ungeändert
gehalten. Die Drehphase der Nockenwelle 2 wird im Folgenden
als Wellenphase bezeichnet.
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Wenn
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 28 und der Mittelachse "0" erhöht
wird, dreht der erste Arm 28 um den zylindrischen Bolzen 51 und
das bewegliche Teil 26 relativ zu dem Verbindungselementabschnitt 14 und
dem zweiten Arm 29, sodass das Drehpaar 84 sich
von der Mittelachse "0" gemäß der Bewegung
des beweglichen Teils 26 weg bewegt. Zur gleichen Zeit
dreht der zweite Arm 29 um den zylindrischen Bolzen 55 relativ
zu dem Verbindungselementabschnitt 18, wobei das Drehpaar 82 nahe
zu dem Drehpaar 80 in die Verzögerungsrichtung Y gemäß der Bewegung
des beweglichen Teils 26 bewegt. Die Abtriebswelle 16 dreht
dabei in die Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Zahnkranz 11 und die Wellenphase ist verzögert.
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Wenn
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" verringert wird, dreht der erste Arm 28 um
den zylindrischen Bolzen 51 und das bewegliche Teil 26 relativ
zu dem Verbindungselementabschnitt 14 und dem zweiten Arm 29, sodass
das Drehpaar 84 sich zu der Mittelachse "0" bewegt. Zu derselben Zeit dreht der
zweite Arm 29 um den zylindrischen Bolzen 55 relativ
zu dem Verbindungselementabschnitt 18 und das Drehpaar 82 bewegt
sich von dem Drehpaar 80 in die Vorlaufrichtung X weg.
Die Abtriebswelle 16 dreht dabei in die Vorlaufrichtung
X relativ zu dem Zahnkranz 11 und die Wellenphase läuft vor.
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Bei
dem oben beschriebenen Einstellungsmechanismus 10 werden
die Positionen des ersten Arms 28 und des zweiten Arms 29 gemäß der Bewegung
des beweglichen Teils 26 so gesteuert, dass die Wellenphase
durch das Umwandeln der Bewegung des ersten Arms 28 und
des zweiten Arms 29 in die Drehbewegung der Abtriebswelle 16 relativ
zu dem Zahnkranz 11 variiert ist. Es ist wichtig, die Schwankungen
der Wellenphase wegen der Kraft wie zum Beispiel einer Maschinenmomentschwankung,
die auf die Nockenwelle 4 angewendet ist, zurückzuhalten.
Da der Zahnkranz 11 und der erste Arm 28, und die
Abtriebswelle 16 und der zweite Arm 29 miteinander
drehbar verbunden sind, treten bei dem Phaseneinstellungsmechanismus 10 zwischen
diesen keine relativen Bewegung auf. Auf diese Weise ist die Wellenphase
konstant gehalten, sogar falls einige Kraft auf den Phaseneinstellungsmechanismus 10 angewendet
wird.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Eine
VVT-Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 12 beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel
ist eine Abänderung
des ersten Ausführungsbeispiels,
und die im Wesentlichen gleichen Teile und Bauteile wie die des
ersten Ausführungsbeispiels sind
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei
dem Phaseneinstellungsmechanismus 100 weisen der erste
Arm 29 und der zweite Arm 29 die gleiche Länge und
den gleichen Winkel θ auf,
wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
Das Drehpaar 82, das Drehpaar 80 und das Drehpaar 84 sind
in dieser Reihenfolge in der Verzögerungsrichtung Y angeordnet,
um deren Größe zu verringern.
Die Betätigung
des Phaseneinstellungsmechanismus 100 wird im Folgenden
beschrieben. Wenn der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und
der Mittelachse "0" erhöht wird,
bewegt der erste Arm 28 das Drehpaar 84 gemäß der Bewegung
des beweglichen Teils 26 weg von der Mittelachse "0", und der zweite Arm 29 bewegt
das Drehpaar 82 relativ zu dem Drehpaar 80 in
die Vorlaufrichtung X. Die Abtriebswelle 16 dreht dabei
relativ zu dem Zahnkranz 11 in die Vorlaufrichtung und
die Wellenphase läuft
vor.
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Wenn
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" andererseits verringert wird, bewegt
der erste Arm 28 das Drehpaar 84 nahe zu der Mittelachse "0" und der zweite Arm 29 bewegt
das Drehpaar 82 in die Verzögerungsrichtung Y relativ zu
dem Drehpaar 80. Die Abtriebswelle 16 dreht dabei
in die Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Zahnkranz 11 und die Wellenphase ist verzögert.
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Die
Verdrehung ist dabei abhängig
von der Länge
der beiden Arme 28 und 29. Hier können das Drehpaar 80,
das Drehpaar 82 und das Drehpaar 84 in dieser
Reihenfolge in der Verzögerungsrichtung
Y angeordnet werden, indem die Länge
des ersten Arms 28 kürzer
gemacht wird als die des zweiten Arms 29.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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13 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Abänderung
des ersten Ausführungsbeispiels,
und die im Wesentlichen gleichen Teile und Bauteile wie die des
ersten Ausführungsbeispiels
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein
Phaseneinstellungsmechanismus 150 hat den ersten 28 und
den zweiten Arm 29, die die gleiche Länge aufweisen wie die des ersten
Ausführungsbeispiels.
Der Winkel θ zwischen
dem ersten Arm 28 und dem zweiten Arm 29 variiert
von einem 90° Winkel
bis zu einem 180° Winkel.
Das Drehpaar 82, das Drehpaar 84 und das Drehpaar 80 sind
in dieser Reihenfolge in der Verzögerungsrichtung Y angeordnet.
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Die
Betätigung
des Phaseneinstellungsmechanismus 150 wird im Folgenden
beschrieben. Wenn der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und
der Mittelachse "0" erhöht wird,
bewegt der erste Arm 28 das Drehpaar 84 von der
Mittelachse "0" weg, und der zweite
Arm 29 bewegt das Drehpaar 82 in die Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Drehpaar 80. Dabei dreht die Abtriebswelle 19 in
die Verzögerungsrichtung
Y relativ zu dem Zahnkranz 11 und die Wellenphase ist verzögert.
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Wenn
der Abstand zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" andererseits verringert wird, bewegt
der erst Arm 28 das Drehpaar 82 nahe zu der Mittelachse "0" und der zweite Arm 29 bewegt
das Drehpaar 82 in die Vorlaufrichtung X. Dabei dreht die
Abtriebswelle 16 relativ zu dem Zahnkranz 11 in
die Vorlaufrichtung X und die Wellenphase läuft vor.
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Wie
aus 14 ersichtlich ist,
können
das Drehpaar 82, das Drehpaar 84 und das Drehpaar 80 in
dieser Reihenfolge in die Verzögerungsrichtung
Y angeordnet werden. Die Betätigung
des Phaseneinstellungsmechanismus 150 ist die gleiche wie
die des zweiten Ausführungsbeispiels.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Eine
VVT-Steuerung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird in 15 beschrieben.
Das vierte Ausführungsbeispiel
ist eine Abänderung
des ersten Ausführungsbeispiels,
und die im Wesentlichen gleichen Teile und Bauteile wie die des
ersten Ausführungsbeispiels sind
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der
Säulenkörper 70 jedes
beweglichen Teils 26 ist zwischen einer Bodenfläche 200 des
tassenförmigen
Lochs 57 und dem Übertragungsteil 24 eingefügt. Der
Endabschnitt 70b des Säulenkörpers 70 ist
in das Loch 57 des zweiten Arms 29 aber das Loch 53 des
ersten Arms 29 eingefügt.
Jeder zweite Arm 29 weist einen zylindrischen Bolzen 210 auf,
der einstöckig
von der Seitenfläche 29b des
zweiten Arms 29 vorspringt, wobei der zylindrische Bolzen 210 drehbar
in das Loch 53 des ersten Arms 28 eingefügt ist.
Das Drehpaar 84 des ersten Arms 28 und des zweiten
Arms 29 ist durch den Dreheingriff des Loch 53 und
des zylindrischen Bolzens 210 ausgebildet.
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Der
zylindrische Bolzen 210 kann von dem zweiten Arm 29 getrennt
hergestellt sein, um in den zweiten Arm 29 pressgepasst
oder durch Schweißen integriert
zu werden.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Eine
VVT-Steuerung gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird in 16 beschrieben.
Das fünfte
Ausführungsbeispiel
ist eine Abänderung
des ersten Ausführungsbeispiels,
und die im Wesentlichen gleichen Teile und Bauteile wie die des
ersten Ausführungsbeispiels sind
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der
Führungsdurchtritt 64 in
dem Führungsteil 25 ist
auf eine Weise ausgebildet, dass die Krümmung des Durchtritts 64 allmählich um
die Mittelachse "0" variiert. Der Durchtritt 64 ist
nämlich
auf eine Weise zu der radialen Richtung des Führungsteils 25 geneigt,
dass der Radialabstand zwischen der Mittelachse "0" und
dem Durchtritt 64 variiert. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Durchtritt 64 mehr in die Verzögerungsrichtung Y geneigt,
als er von der Mittelachse "0" entfernt ist.
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17A zeigt eine Beziehung
zwischen dem Radialabstand des beweglichen Teils 26 und
der Drehphase der Abtriebswelle 16 relativ zu dem Zahnkranz 11.
Der Radialabstand des beweglichen Teils 26 stellt den Abstand
zwischen dem beweglichen Teil 26 und der Mittelachse "0" dar. 17B zeigt
die Beziehung zwischen der Drehphase des Führungsteils 25 relativ
zu dem Zahnkranz 11 und dem Radialabstand des beweglichen
Teils 26 von der Mittelachse "0".
Die Krümmung
des Führungsdurchtritts 64 ist ausgebildet,
um die in 17B gezeigte
Beziehung zu erhalten. Auf diese Weise ist die Drehphase des Führungsteils 25 relativ
zu dem Zahnkranz 11 proportional zu der Drehphase der Abtriebswelle 16 relativ zu
dem Zahnkranz 11, wie aus 17C ersichtlich ist.
Das bewegliche Teil 26 gleitet in dem Führungsdurchtritt 64 relativ
zu dem Führungsteil 25 und
verschiebt den ersten Arm 28 und den zweiten Arm 29, wobei
die Drehphase der Abtriebswelle 16 relativ zu dem Zahnkranz 11 proportional
zu der Drehphase des Führungsteils 25 variiert
werden kann. Das Verringerungsverhältnis zwischen dem Führungsteil 25 und
der Abtriebswelle 16 wird konstant und die genaue Steuerung
der Wellenphase wird erhalten.
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Die
Form des Führungsdurchtritts 64 kann geändert werden,
wie aus 18 ersichtlich
ist. Der Führungsdurchtritt 64 ist
in der radialen Richtung des Führungsteils 25 konvex.
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Von
dem ersten Ausführungsbeispiel
zu dem fünften
Ausführungsbeispiel
dreht das Führungsteil 25 relativ
zu dem Zahnkranz 11 und das bewegliche Teil 26 bewegt
sich gleitbar in dem Führungsdurchtritt 64 des
Führungsteils 25.
Alternativ bewegt sich das Führungsteil 25 linear
in dem Führungsdurchtritt 64 des
Führungsteils 25 relativ
zu dem Phaseneinstellungsmechanismus 10.
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Das
bewegliche Teil 26 kann mit dem ersten Arm 28 und
dem zweiten Arm 29 bei einer anderen Position als den Endabschnitten 28d, 29d in
Eingriff sein. Andere Bauarten des elektrischen Motors 30 können verwendet
werden. Ein Mechanismus weist ein Bremsteil auf, das mit dem Empfangen
eines Antriebsmoments der Kurbelwelle dreht, und ein Solenoid, das
ein Bremsteil anzieht. Das durch das Bremsteil erzeugte Bremsmoment
kann als Steuermoment verwendet werden.
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Das
Untersetzungsgetriebe 20 kann durch bekannte Untersetzungsgetriebe
ersetzt werden. Alternativ kann das Untersetzungsgetriebe 20 ausgelassen
und das durch den elektrischen Motor 30 erzeugte Steuermoment
direkt zu dem Führungsteil 25 übertragen
werden.
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Die
variable Ventilzeitsteuerung (1) steuert die Ventilzeit
des Einlassventils. Die variable Ventilzeitsteuerung (1)
hat einen Phaseneinstellungsmechanismus (10) der ein erstes
Drehteil (11), ein zweites Drehteil (16) einen
ersten Arm (28) und einen zweiten Arm (29) hat.
Das erste Drehteil (11) dreht synchron mit einer Antriebswelle
und das zweite Drehteil (16) dreht synchron mit einer angetriebenen Welle.
Der erste Arm (28) ist auf dem ersten Drehteil (11)
drehbar gelagert und der zweite Arm (29) ist auf dem zweiten
Drehteil (16) und dem ersten Arm (28) drehbar
gelagert. Der Phaseneinstellungsmechanismus (10) variiert
die Drehphase der angetriebenen Welle relativ zu der Antriebswelle
(2), wobei die Bewegungen des ersten Arms (28)
und des zweiten Arms (29) in Drehbewegungen des ersten
Drehteils (11) und des zweiten Drehteils (16)
umgewandelt werden.