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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnetspulenschieberventile
zum Treiben eines Steuerschieberventils, das ein elektromagnetisches Stellglied
verwendet, und noch genauer auf eine Technik, die für ein Magnetschieberspulenventil
geeignet ist, bei welchem ein Ölströmungssteuerventil (OCV)
das elektromagnetische Stellglied zum Umschalten einer Ölströmung betätigt.
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Ein
Magnetspulenschieberventil hat ein Steuerschieberventil, eine Feder
und ein elektromagnetisches Stellglied. Das Steuerschieberventil
hat eine im Wesentlichen zylindrische Hülse, die mit Eingangs- und
Ausgangskanälen
vorgesehen ist, und einen Schieber, der axial gleitend innerhalb
der Hülse zum
Umschalten zwischen den Eingangs- und Ausgangskanälen gestützt wird.
Die Feder dient als ein Betätiger,
der an einer Endfläche
des Schiebers zum Drücken
des Schiebers zurück
in Richtung des elektromagnetischen Stellglieds anliegt. Das elektromagnetische
Stellglied ist ein lineares Stellglied, das eine Antriebsaxialkraft
zu der anderen Endfläche
des Schiebers zum Drücken
des Schiebers axial in Richtung einer Seite gegen die Betätigungskraft
aufbringt, die durch die Feder ausgeübt wird (zum Beispiel siehe
die japanische offengelegte Patentveröffentlichung mit der Nummer
2001-108135).
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Eine
Neigung oder eine schlechte Ausrichtung der Feder kann eine diagonale
Kraft an dem Schieber verursachen. Gleichermaßen kann eine Neigung oder
eine schlechte Ausrichtung ein Druckbeaufschlagungsbauteil (zum
Beispiel ein Schaft oder ein Bauteil zum Übertragen einer Kraft, die
an dem Kolben des elektromagnetischen Stellglieds auf den Schieber übertragen
wird) ebenso eine diagonale Kraft an dem Schieber verursachen. Hier
hat die Hülse
Lagerungen zum gleitenden Stützen
des Schiebers. Die Lagerung hat einen Zwischenraum zwischen dem
Schieber und der Hülse
zum Zulassen, dass der Schieber gleitet.
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Die
Neigung des Schiebers wird bei beiden axialen Endabschnitten der
Lagerung beschränkt
(an den äußersten
Enden aller Lagerungen, die den Schieber stützen). Jedoch wurde das herkömmliche Steuerschieberventil
derart aufgebaut, dass die Abschnitte (Arbeitsflächen), die den Kräften der
Feder und des elektromagnetischen Stellglieds ausgesetzt sind, außerhalb
der beiden axialen Endabschnitte der Lagerung angeordnet waren.
Daher blieben die Punkte der aufgebrachten Kraft (die Arbeitsflächen) außerhalb
der Stützpunkte
(den äußeren Endabschnitten
der Lagerung). Bei dieser Anordnung würde eine Neigung oder eine
schlechte Ausrichtung der Feder oder des Druckbeaufschlagungsbauteils eine
Radiallast basierend auf dem Hebelgesetzt verursachen (eine Kraft,
die die Lagerung drückt),
die durch den Schieber an der Lagerung zum Erhöhen auferlegt wird.
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Andererseits
bestehen viele Beispiele, bei welchen ein Teil des Schiebers übermäßig von
dem axialen Endabschnitt der Lagerung hervorsteht. Der Schieber,
der einen übermäßig herausragenden
Abschnitt von dem axialen Ende der Lagerung hat, würde eine
schwere Radiallast an der Lagerung wegen dem Gewicht des hervorstehenden
Abschnitts verursachen. Die schwere Radiallast, die durch den Schieber
an der Lagerung auferlegt wird, verursacht, dass ein Teil der Lagerung
und ein Teil des Schiebers hart gegeneinander reiben, was in einer
Erhöhung
der Reibung resultiert, wodurch eine glatte Bewegung des Schiebers verhindert
wird.
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Des
Weiteren blieben die Arbeitsflächen,
die auf die Kräfte
der Feder und des elektromagnetischen Stellglieds hin wirken, axial
außerhalb
der Lagerung, wodurch eine Erhöhung
der gesamten Länge
des Steuerschieberventils verursacht wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend erwähnten Probleme
entwickelt. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Magnetspulenschieberventil
bereitzustellen, das eine Radiallast beschränkt, die durch einen Schieber
an einer Lagerung auferlegt wird, um zuzulassen, dass der Schieber
sich glatt bewegt. Bei diesem Magnetspulenschieberventil betätigt eine
Feder eine Seite des Schiebers und ein elektromagnetisches Stellglied übt eine
Axialantriebskraft auf die andere Seite des Schiebers aus.
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Ein
Magnetspulenschieberventil ist vorgesehen, bei welchem eine Feder
eine Seite eines Schiebers betätigt
und ein Elektromagnetisches Stellglied eine Druckbeaufschlagungsfläche an der
anderen Seite des Schiebers ausübt.
Bei diesem Magnetspulenschieberventil, übt der Schieber wahrscheinlich eine
Radiallast an einer Lagerung wegen einer Neigung oder einer schlechten
Ausrichtung der Feder oder eines Druckbeaufschlagungsbauteils aus.
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In
diesem Zusammenhang verwendet das Magnetspulenschieberventil einen
Aufbau, der eine erste Arbeitsfläche
und eine zweite Arbeitsfläche
hat, die axial innerhalb beider axialer Endabschnitte der Lagerung
sind, die den Schieber gleitend in der Hülse stützt. Bei dieser Anordnung bringt
die Feder eine Betätigungskraft
auf den Schieber an der ersten Arbeitsfläche auf, wobei das elektromagnetische
Stellglied eine axiale Antriebskraft auf den Schieber an der zweiten
Arbeitsfläche
aufbringt.
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Diese
Anordnung lässt
zu, dass die Punkte der aufgebrachten Kraft (die erste und zweite
Arbeitsfläche)
innerhalb der Stützpunkte
bleiben (beide der Endabschnitte der Lagerung). Basierend auf dem Hebelgesetz
minimiert diese Anordnung eine Radiallast (eine Kraft, die die Lagerung
drückt),
die auf die Lagerung wegen einer Neigung oder einer schlechten Ausrichtung
der Feder und des Druckbeaufschlagungsbauteils auferlegt wird.
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Diese
Anordnung verhindert ebenso, dass ein Teil des Schiebers übermäßig von
einem axialen Ende der Lagerung herausragt. Dies dient zum Vermeiden
des Problems, dass eine Radiallast an der Lagerung wegen des Eigengewichts
des Abschnitts des Schiebers erzeugt wird, der übermäßig von dem axialen Ende der
Lagerung herausragt.
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Da
die Radiallast, die auf die Lagerung auferlegt wird, minimiert wird,
ist es möglich,
einen Nachteil zu vermeiden, dass ein Teil der Lagerung und ein
Teil des Schiebers hart gegeneinander reiben, was in einer Erhöhung der
Reibung resultiert, wodurch es zugelassen wird, dass sich der Schieber glatt
bewegt.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
den Raum zu verringern, bei welchem die Feder und das Druckbeaufschlagungsbauteil
eingerichtet sind, da die erste und zweite Arbeitsfläche innerhalb
beider Endabschnitte der Lagerung bleiben, wodurch die gesamte Länge des
Steuerschieberventils verringert wird.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine zweite Arbeitsfläche eines
Magnetspulenschieberventils, die einen Aufbau hat, der an einer Grundfläche eines
axial ausgesparten Abschnitts an einem Endabschnitts des Schiebers
an der Seite des elektromagnetischen Stellglieds ausgebildet ist.
Die Grundfläche
des ausgesparten Abschnitts, die als eine zweite Arbeitsfläche dient,
ist abgeschrägt
und in Richtung des elektromagnetischen Stellgliedes mündend. Eine
sphärische
Gestalt ist der Druckbeaufschlagungsfläche des Druckbeaufschlagungsbauteils
an der Seite des elektromagnetischen Stellglieds zum Drücken der
Grundfläche
des ausgesparten Abschnitts gegeben, die als eine zweite Arbeitsfläche dient.
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Diese
Anordnung lässt
zu, dass das Druckbeaufschlagungsbauteil gestützt wird und in Richtung des
axialen Zentrums des Schiebers angezogen wird, wodurch eine schlechte
Ausrichtung des Druckbeaufschlagungsbauteils an der zweiten Arbeitsfläche verhindert
wird. Andererseits wird die Berührung der
zweiten Arbeitsfläche
zwischen einer abgeschrägten
Fläche
und einer sphärischen
Fläche
realisiert, wodurch diese stabilisiert wird, selbst bei dem Beisein
einer Neigung des Druckbeaufschlagungsbauteils. Daher verhindert
dies eine Radialkraft (eine Kraft, die die Lagerung drückt), die
von einer Neigung oder einer schlechten Ausrichtung des Druckbeaufschlagungsbauteils
an der Lagerung resultiert, wodurch zugelassen wird, dass der Schieber
glatt gleitet.
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Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die erste und
zweite Arbeitsfläche
des Magnetspulenschieberventils an einer Grundfläche eines axial ausgesparten
Abschnitts an den beiden Endabschnitten des Schiebers ausgebildet.
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Diese
Anordnung ermöglicht
es, dass die erste und zweite Arbeitsfläche axial innerhalb beider der
axialen Endabschnitte der Lagerung angeordnet sind.
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Bei
einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die
erste und zweite Arbeitsfläche
des Magnetspulenschieberventils axial innerhalb beider der axialen
Endabschnitte der Lagerung in der Hülse angeordnet, ungeachtet
des Beiseins des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds.
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Diese
Anordnung macht es immer möglich, eine
Radiallast zu minimieren, die auf die Lagerung auferlegt wird, ungeachtet
des Beiseins des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds.
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Bei
einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jeder
der ersten und zweiten Arbeitsfläche
des Magnetspulenschieberventils nahe der beiden axialen Endabschnitte
der Lagerung in der Hülse
angeordnet.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein OCV, das derart
beschaffen ist, dass die Radiallast, die durch den Schieber auf
die Lagerung auferlegt wird, verringert wird, wodurch zugelassen wird,
dass sich der Schieber glatt bewegt. Das OCV wird mit einem variablem
Ventilsteuerzeitmechanismus (nachstehend als VCT bezeichnet) kombiniert, so
dass während
einer Betätigung
des Verbrennungsmotors ein hydraulischer Druck, der in einer hydraulischen
Druckquelle erzeugt wird, der Vorsetzwinkelkammer oder der Verzögerungswinkelkammer zugeführt wird
oder von diesen abgelassen wird.
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Das
OCV, das zulässt,
dass der Schieber glatt gleitet, wird für das variable Ventilsteuerzeitgerät (nachstehend
als VCT bezeichnet) verwendet, welches einen hydraulischen Kreis
und ein VCT hat, wodurch zugelassen wird, dass das Leistungsvermögen des
VCT gesteigert wird.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden gewürdigt, ebenso
wie Verfahren des Betriebs und die Funktion von zugehörigen Teilen,
nämlich
durch Studium der folgenden ausführlichen
Beschreibung, den beigefügten
Ansprüchen
und Zeichnungen, wovon alle einen Teil dieser Anmeldung ausbilden.
In den Zeichnungen:
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1A ist
eine Querschnittsseitenansicht eines Ölströmungssteuerventils (OCV) eines
Magnetspulenschieberventils gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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1B ist
eine Seitenansicht des OCV von 1A, das
in Übereinstimmung
mit einem ersten Ausführungsbeispiel
des Magnetspulenschieberventils der vorliegenden Erfindung betätigt wird;
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2 ist
eine schematische Abbildung eines variablen Ventilsteuerzeitgeräts (VVT)
in Übereinstimmung
mit dem Magnetspulenschieberventil des ersten Ausführungsbeispiels;
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3 ist
eine detaillierte Querschnittsseitenansicht des OCV von 1A;
und
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4 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Ölströmungssteuerventils
(OCV) eines Magnetspulenschieberventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ein
Magnetspulenschieberventil gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
hat ein Steuerschieberventil, das eine zylindrische Hülse und
einen Schieber, der axial gleitend innerhalb der Hülse gestützt ist,
eine Feder, die gegen eine erste Arbeitsfläche an einer Seite des Schiebers
anliegt, und ein elektromagnetisches Stellglied zum Bereitstellen
einer axialen Antriebskraft zu einer zweiten Arbeitsfläche an der
anderen Seite des Schiebers hat.
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Die
erste und die zweite Arbeitsfläche
sind axial innerhalb beider Axialendabschnitte einer Lagerung zum
gleitenden Stützen
des Schiebers in der Hülse
angeordnet.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
wird mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben,
bei welchem die vorliegende Erfindung bei einem OCV angewandt wird,
das für
einen hydraulischen Kreis eines VVT verwendet wird.
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Zuerst
wird unter Bezugnahme auf 2 das VVT
beschrieben.
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Das
VVT, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, ist an einer Nockenwelle (beliebige Nockenwelle für ein Ansaugventil,
ein Auslassventil oder ein Ansaug- und Auslassventil) für einen Verbrennungsmotor
(nachstehend als ein Motor bezeichnet) angebracht, und dazu im Stande,
die Zeitgebung zum Öffnen
und Schließen
des Ventils kontinuierlich zu Variieren.
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Das
VVT hat einen VCT 1, einen hydraulischen Kreis 3 mit
einem OCV 2 und eine ECU (elektronische Steuereinheit) 4 zum
Steuern des OCV 2.
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Die
VCT 1 hat ein Schuhgehäuse 5 (das
einem drehend angetriebenen Körper
entspricht), welches drehend mit der Kurbelwelle des Motors angetrieben
wird, und einen Schaufelrotor 6 (der einem Rotationsmitläufer entspricht),
welcher relativ zu dem Schuhgehäuse 5 drehbar
vorgesehen ist und einstückig
mit der Nockenwelle dreht. Der VCT 1 lässt ebenso zu, dass ein hydraulisches
Stellglied, das in dem Schuhgehäuse 5 ist,
den Schaufelrotor 6 relativ zu dem Schuhgehäuse 5 drehend
antreibt, wodurch zugelassen wird, dass sich die Nockenwelle in
Richtung der vorgesetzten oder verzögerten Winkelseite verlagert.
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Zum
Beispiel ist das Schuhgehäuse 5 an
einem Zahnrad angeschraubt, welches drehend durch die Kurbelwelle
des Motors durch einen Zahnriehmen oder eine Steuerkette angetrieben
wird, sodass dieses einstückig
mit dem Zahnrad dreht. Wie in 2 gezeigt
ist, ist eine Vielzahl vom im Allgemeinen kreissektorförmigen ausgesparten
Abschnitten 7 (drei in dem ersten Ausführungsbeispiel) innerhalb des
Schuhgehäuses 5 ausgebildet.
Das Schuhgehäuse 5 dreht
in 2 im Uhrzeigersinn, dessen Rotationsrichtung die
vorgesetzte Winkelseite ist.
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Andererseits
ist z. B. der Schaufelrotor 6 zum Positionieren an einem
Ende der Nockenwelle befestigt und dann fest an dem Ende der Nockenwelle
angeschraubt, wodurch es ermöglicht
wird, dass dieser einstückig
mit der Nockenwelle dreht.
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Der
Schaufelrotor 6 hat Schaufeln 6a, wovon jede das
Innere von jedem ausgespartem Abschnitt 7 des Schuhgehäuses 5 in
eine Vorsetzwinkelkammer 7a und eine Verzögerungswinkelkammer 7b teilt.
Der Schaufelrotor 6 ist drehbar innerhalb eines vorbestimmten
Winkels relativ zu dem Schuhgehäuse 5 angeordnet.
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Die
Vorsetzwinkelkammer 7a ist eine hydraulische Kammer, die
in dem ausgesparten Abschnitt 7 an der Gegenrotationsrichtungsseite
der Schaufel 6a ausgebildet ist, nämlich zum Antreiben der Schaufel 6a in
Richtung der Vorsetzwinkelseite durch hydraulischen Druck. Umgekehrt
ist die Verzögerungswinkelkammer 7b eine
hydraulische Kammer zum Antreiben der Schaufel 6a in Richtung
der Verzögerungswinkelseite
durch hydraulischen Druck. Jede der Kammern 7a und 7b ist
fest abgedichtet, wobei ein Dichtungsbauteil 8 oder dergleichen
verwendet wird.
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Der
hydraulische Kreis 3 ist eine Einrichtung zum Zuführen oder
Ablassen von Öl
zu oder aus der Vorsetzwinkelkammer 7a und der Verzögerungswinkelkammer 7b,
nämlich
zum Schaffen einer Differenz des hydraulischen Drucks zwischen der
Vorsetzwinkelkammer 7a und der Verzögerungswinkelkammer 7b,
wodurch es zugelassen wird, dass der Schaufelrotor 6 relativ
zu dem Schuhgehäuse 5 dreht.
Der hydraulische Kreis 3 hat eine Ölpumpe 9, die durch
die Nockenwelle oder dergleichen angetrieben wird, und das OCV 2 zum
wahlweisen Zuführen
von Öl,
das durch die Ölpumpe 9 druckgespeist
wird, nämlich
zu der Vorsetzwinkelkammer 7a oder der Verzögerungswinkelkammer 7b.
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Nun
wird der Aufbau des OCV 2 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Das
OCV 2, ein Beispiel eines Magnetspulenschieberventils (Magnetspulensteuerschieberventil),
ist eine Kombination aus einem Schieberventil 10, das aus
einer Hülse 11 und
einem Schieber 12 besteht, und einem elektromagnetischen
Stellglied 13 zum axialen Treiben des Schiebers 12.
Das OCV 2 ist an dem Motor (ein Befestigungsbauteil) befestigt,
der eine Halterung (nicht gezeigt) oder dergleichen verwendet.
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Die
Hülse 11 hat
im Allgemeinen eine zylindrische Gestalt und eine Vielzahl von Eingangs
und Ausgangskanälen.
Noch genauer hat die Hülse 11 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
eine Bohrung 11a, welche den Schieber 12 axial
gleitend stützt,
und einen hydraulischen Druckzuführkanal 11b,
welcher mit einem Ölauslaß der Ölpumpe 9 in Verbindung
steht. Die Hülse 11 hat
ebenso einen Vorsetzwinkelkammerverbindungskanal 11c, welcher
mit der Vorsetzwinkelkammer 7a in Verbindung steht, einen
Verzögerungswinkelkammerverbindungskanal 11d,
welcher mit der Verzögerungswinkelkammer 7b in
Verbindung steht, und Ablasskanäle 11e zum
Ablassen von Öl
zurück
in eine Ölwanne 9a.
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Der
hydraulische Druckzuführkanal 11b,
der Vorsetzwinkelkammerverbindungskanal 11c und der Verzögerungswinkelkammerverbindungskanal 11d sind
in die Seite der Hülse 11 gebohrt.
Der Ablasskanal 11e, der Vorsetzwinkelkammerverbindungskanal 11c,
der hydraulische Druckzuführkanal 11b,
der Verzögerungswinkelkammerverbindungskanal 11d und
der Ablasskanal 11e sind von links (die Gegenspulenseite)
nach rechts (die Spulenseite) in 3 ausgebildet.
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Der
Schieber 12 hat vier Abschnitte mit erhöhtem Durchmesser 12a (Spiegel),
mit welchem beabsichtigt wird, die Kanäle zu blockieren, und welche einen
Außendurchmesser
haben, der näherungsweise
gleich dem Innendurchmesser der Hülse 11 (dem Durchmesser
der Bohrung 11a) ist.
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Ein
Vorsetzwinkelkammerablassabschnitt mit verringertem Durchmesser 12b,
ein Hydraulikdruckzuführabschnitt
mit verringertem Durchmesser 12c und ein Verzögerungswinkelkammerablassabschnitt
mit verringertem Durchmesser 12d sind zwischen jedem der
Abschnitte mit erhöhtem
Durchmesser 12a ausgebildet, nämlich zum ändern des Verbindungszustands
der Vielzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen (11b bis 11e)
im Ansprechen auf die Axialposition des Schiebers 12.
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Der
Vorsetzwinkelkammerablassabschnitt mit verringertem Durchmesser 12b lässt den
hydraulischen Druck der Vorsetzwinkelkammer 7a ab, während der
Verzögerungswinkelkammer 7b ein
hydraulischer Druck zugeführt
wird. Der Hydraulikdruckzuführabschnitt
mit verringertem Durchmesser 12c führt einen hydraulischen Druck
entweder der Vorsetzwinkelkammer 7a oder der Verzögerungswinkelkammer 7b zu.
Der Verzögerungswinkelkammerablassabschnitt
mit verringertem Durchmesser 12d lässt den hydraulischen Druck
der Verzögerungswinkelkammer 7b ab,
während
der Vorsetzwinkelkammer 7a ein hydraulischer Druck zugeführt wird.
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Das
elektromagnetische Stellglied 13 hat einen Kolben 15,
einen Stator 16, eine Spule 17, ein Joch 18 und
einen Verbinder 19.
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Der
Kolben 15 ist aus einem magnetischen Metall ausgebildet,
der durch den Stator 16 (beispielsweise Eisen oder ein
ferromagnetisches Material, das einen magnetischen Kreis ausbildet)
angezogen wird, und wird axial gleitend innerhalb des Stators 16 (noch
genauer innerhalb einer öldichtenden Schalenführung 20)
gestützt.
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Der
Stator 16 ist im Allgemeinen eine ringförmige Scheibe aus einem magnetischen
Metall (z. B. Eisen oder ein ferromagnetisches Material, das einen magnetischen
Kreis ausbildet), die zwischen der Hülse 11 und der Spule 17 zwischengelegt
ist, nämlich mit
einem Hauptspalt MG (magnetischer Anziehungsspalt), der zwischen
dem inneren Umfangsabschnitt des Stators 16 und dem Kolben 15 ausgebildet
ist.
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Der
innere Umfangsabschnitt des Stators 16 nimmt einen Endabschnitt
des Kolbens 15 ohne Berührung
auf und ist derart angeordnet, dass der Stator 16 axial
einen Teil des Kolbens 15 schneidet. Der innere Umfangssabschnitt
des Stators 16 ist mit einem abgeschrägten Abschnitt 16a vorgesehen
und hat solche eine Eigenschaft, dass jeglicher Hubbetrag des Kolbens 15 die
magnetische Anziehung nicht beeinflussen wird.
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Die
Spule 17 ist eine Magnetkrafterzeugungseinrichtung zum
Erzeugen einer Magnetkraft, wenn diese erregt ist, nämlich zum
Zulassen, dass der Stator 16 den Kolben 15 magnetisch
anzieht, und hat eine Anzahl von Wicklungen eines Emailledrahts um
einen Kunststoffkern 17a.
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Das
Joch 18 ist aus einem magnetischen Metall (z. B. Eisen
oder einem ferromagnetischen Material, das einen magnetischen Kreis
ausbildet) ausgebildet, das die Spule 17 zum Zulassen eines magnetischen
Flusses umgibt, und hat Klauen, die an dessen Ende ausgebildet sind,
welche auf die Hülse 11 gebogen
sind, so dass diese fest damit gekoppelt sind. Das Joch 18 ist
an dessen Innenumfang mit einem inneren zylindrischen Abschnitt 18a vorgesehen,
welcher den gesamten Umfang eines Teils des Kolbens 15 abdeckt,
wobei das Joch 18 und der innere zylindrische Abschnitt 18a miteinander
magnetisch gekoppelt sind. Der innere zylindrische Abschnitt 18a dient
zum Durchführen
eines magnetischen Flusses zu und von dem Kolben 15, nämlich mit
einem Seitenspalt FG (magnetischer Fluss durchlassender Spalt) zwischen
dem Kolben 15 und dem inneren zylindrischen Abschnitt 18a.
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Der
Verbinder 19 ist eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen
Verbinden mit der ECU 4 über ein Verbindungskabel und
hat Anschlüsse 19a daran,
die jeweils mit beiden Endabschnitten der Spule 17 verbunden
werden.
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Das
OCV 2 hat eine Feder 21, die an der linken Seite
des Schiebers 12 in 3 angeordnet
ist, nämlich
zum Betätigen
des Schiebers 12 und des Kolbens 15 in Richtung
der rechten Seite in 3.
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An
der rechten Seite des Schiebers 12 in 3 ist
ein Schaft 22 zum Übertragen
der Axialkraft des Kolbens 15 zu dem Schieber 12 platziert.
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Der
Schaft 22, der als eine separate Komponente zu dem Schieber 12 und
dem Kolben 15 vorgesehen ist, ist zwischen dem Schieber 12 und
dem Kolben 15 zwischengelegt, sodass beide Enden des Schafts 22 an
dem Schieber 12 und dem Kolben 15 angliegen.
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Der
Schaft 22 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist in einen zweiten ausgesparten Abschnitt C2 (später diskutiert;
siehe 1 für das Bezugszeichen) eingesetzt,
der an einem Ende des Schiebers 12 ausgebildet ist, und
wird innerhalb des Innendurchmessers des zweiten ausgesparten Abschnitts
C2 gestützt.
Der Schaft 22 kann ebenso axial gleitend an der Innenumfangsfläche einer
zylindrischen Manschette gestützt
werden, die in der Hülse 11 oder
dem Stator 16 angeordnet ist. Alternativ kann der Schaft 22 an
dem Kolben 15 fixiert sein, sodass der Kolben 15 den
Schaft 22 stützt.
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Mit
der ausgeschaltenen Spule 17 lässt das OCV 2 zu,
dass der Schieber 12 und der Kolben 15 in Richtung
der Spule (die rechte Seite in 3) durch
die Betätigungskraft
verlagert werden, die durch die Feder 21 ausgeübt wird,
und dann angehalten wird.
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Diese
Halteposition definiert den maximalen Hauptspalt MG, der zulässt, dass
der Schieber 12 relativ zu der Hülse 11 positioniert
wird.
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Das
Bezugszeichen 23, das in 3 gezeigt ist,
bezeichnet einen dichtenden O-Ring. Ein Ölweg 24a, der den
Schieber 12 axial durchdringt, ein Ölweg 24b, der den
Schaft 22 axial durchdringt und ein Ölweg 24c, der den
Kolben 15 axial durchdringt, sind als ein Entlüftungsdurchgang
zum Verbinden mit einem volumenvariablen Raum in dem OCV 2 vorgesehen.
All diese Wege stehen ebenso mit einem externen Niederdruckabschnitt über einen
Ablasskanal 25 in Verbindung, der an dem linken Endabschnitt
der Hülse 11 in 3 ausgebildet
ist.
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Die
ECU 4 stellt die Steuerung des Betrags des Stroms bereit,
der der Spule 17 des elektromagnetischen Stellglieds 13 (nachstehend
als der Betrag des Zuführstroms
bezeichnet) durch eine Tastverhältnissteuerung
zugeführt
wird. Die ECU 4 steuert die Axialposition des Schiebers 12 linear
durch Einstellen des Betrags des Zuführstroms durch die Spule 17.
Dies lässt
die Erzeugung eines Arbeitshydraulikdrucks in der Vorsetzwinkelkammer 7a und
der Verzögerungswinkelkammer 7b im
Ansprechen auf den Betriebszustands des Motors zu, um eine variable
Steuerung kontinuierlich der Vorsetzwinkelphase der Nockenwelle
bereitzustellen.
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Auf
das Vorsetzen des Winkels der Nockenwelle im Ansprechen auf den
Betriebszustand des Fahrzeugs hin, erhöht die ECU 4 den Grad
des Zuführstroms
durch die Spule 17. Dies resultiert in einer Erhöhung der
magnetischen Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt wird,
wodurch verursacht wird, dass der Kolben 15 und der Schieber 12 in
Richtung der Gegenspulenseite (die linke Seite in 3 oder
die Vorsetzwinkelseite) bewegt werden. Dies verursacht wiederum
eine Erhöhung
des Verhältnisses
der Verbindung des Hydraulikdruckzuführkanals 11b und des
Vorsetzwinkelkammerverbindungskanals 11c, sowie eine Erhöhung des
Verhältnisses
der Verbindung des Verzögerungswinkelkammerverbindungskanals 11d und
den Ablasskanälen 11e.
Dies resultiert in einer Erhöhung
des hydraulischen Drucks der Vorsetzwinkelkammer 7a, wohingegen
eine Verringerung des Hydraulikdrucks der Verzögerungswinkelkammer 7b resultiert.
Dies verursacht wiederum, dass der Schaufelrotor 6 in Richtung
der Vorsetzwinkelseite relativ zu dem Schuhgehäuse 5 verlagert wird
und dass die Nockenwelle um einen Winkel vorgesetzt wird.
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Umgekehrt
verringert die ECU 4 auf das Verzögern der Nockenwelle im Ansprechen
auf den Betriebszustands des Fahrzeugs hin den Betrag des Zuführstroms
durch die Spule 17. Dies resultiert in einer Verringerung
der magnetischen Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt
wird, wodurch verursacht wird, dass der Kolben 15 und der
Schieber 12 in Richtung der Spulenseite (die rechte Seite
in 3 oder die Verzögerungswinkelseite) bewegt
werden. Dies wiederum verursacht eine Erhöhung des Verhältnisses der
Verbindung des Hydraulikdruckzuführkanals 11b und
des Verzögerungswinkelkammerverbindungskanals 11d,
sowie einen Anstieg des Verhältnisses
der Verbindung des Vorsetzwinkelkammerverbindungskanals 11c und
der Ablasskanäle 11e.
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Dies
resultiert in einer Erhöhung
des hydraulischen Druckes der Verzögerungswinkelkammer 7b, wohingegen
dies in einer Verringerung des hydraulischen Druckes in der Vorsetzwinkelkammer 7a resultiert.
Dies wiederum verursacht, dass der Schaufelrotor 6 in Richtung
der Verzögerungswinkelseite
relativ zu dem Schuhgehäuse 5 verlagert
wird und die Nockenwelle um einen Winkel verzögert wird.
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Nun
wird die Stützanordnung
des Schiebers 12 in dem Schieberventil 10 mit
Bezug auf 1 beschrieben.
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Das
Schieberventil 10 ist derart aufgebaut, dass die Feder 21 den
Schieber 12 an einer Seite (der linken Seite in 1) betätigt,
wobei das elektromagnetische Stellglied 13 zum Herstellen
einer Axialkraft zum Drücken
des Schiebers 12 an der anderen Seite (die rechte Seite
in 1) betätigt wird.
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Der
Schieber 12 hat eine erste Arbeitsfläche A1, an welcher die Feder 21 anliegt
und durch die Betätigungskraft
eingewirkt wird, die durch die Feder 21 erzeugt wird. Der
Schieber 12 hat ebenso eine zweite Arbeitsfläche A2,
an welcher der Schaft 22 anliegt und durch die Antriebsaxialkraft
eingewirkt wird, die durch den Kolben 15 hergestellt wird.
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Das
heißt,
dass der Schieber 12 sowohl der Kraft ausgesetzt ist, die
durch die Feder 21 an der ersten Arbeitsfläche A1 an
der linken Seite in 1 ausgeübt wird,
als auch der Kraft, die durch den Schaft 22 an der zweiten
Arbeitsfläche
A2 an der rechten Seite in 1 ausgeübt wird.
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Andererseits
ist die Hülse 11 mit
Lagerungen B versehen, welche den Schieber 12 gleitend
stützen.
Die Lagerung B ist die Innenumfangsfläche der Hülse 11, welche gleitend
mit dem Schieber 12 in Berührung steht. Die Lagerung B
hat einen Zwischenraum, der zwischen dem Schieber 12 und
der Hülse 11 ausgebildet
ist, um zuzulassen, dass der Schieber 12 gleitet.
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Die
Neigung des Schiebers 12 wird an den beiden Axialenden
B1 und B2 der Lagerung B (die äußersten
Enden von allen der Lagerungen B, welche den Schieber 12 stützen) beschränkt.
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Wie
an der linken Seite von 1B gezeigt, würde eine
Neigung oder eine schlechte Ausrichtung der Feder 21 eine
geneigte Kraft F1 verursachen, so dass diese auf den Schieber 12 aufgebracht
wird. Die geneigte Kraft F1 ist eine Kombination aus einer Axialkraft
F2 (einer Kraft, die den Schieber 12 axial nach hinten
drückt)
und einer Radialkraft F3 (eine Kraft, die die Lagerung B radial
drückt).
Dementsprechend würde
eine Neigung oder eine schlechte Ausrichtung der Feder 21 eine
Radiallast F4 verursachen, so dass diese durch den Schieber 12 auf
die Lagerung B auferlegt wird.
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Gleichermaßen würde eine
Neigung oder eine schlechte Ausrichtung des Schafts 22,
wie dies auf der rechten Seite in 1B gezeigt
ist, eine geneigte Kraft F1' verursachen,
so dass diese auf den Schieber 12 aufgebracht wird. Die
geneigte Kraft F1' ist
eine Kombination aus einer Axialkraft F2' (einer Axialkraft, die den Schieber 12 treibt)
und einer Radialkraft F3' (einer
Kraft, die die Lagerung B radial drückt). Dementsprechend würde eine
Neigung oder eine schlechte Ausrichtung des Schafts 22 eine
Radiallast F4' verursachen,
so dass diese durch den Schieber 12 auf die Lagerung B
auferlegt wird.
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Bei
der herkömmlichen
Technik war die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2 jeweils axial
außerhalb
der Enden B1 und B2 gelegen, so dass die Punkte, auf welche die
mechanische Kraft aufgebracht wurde (die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und
A2), außerhalb
der Stützpunkte
(die Enden B1 und B2) geblieben sind. Bei dieser Anordnung würde eine
Neigung oder eine schlechte Ausrichtung der Feder 21 oder
des Schafts 22 verursachen, dass die Radiallasten F4 und
F4', die auf die
Lagerung B auferlegt werden, sich dem Hebelgesetz folgend erhöhen. Dies
wiederum verursachte, dass ein Teil der Lagerung B hart gegen einen
Teil des Schiebers 12 reibt, was in einem Anstieg der Reibung
resultiert, wodurch eine glatte Bewegung des Schiebers 12 verhindert
wird.
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Um
diesen Nachteil zu vermeiden, ist das erste Ausführungsbeispiel derart angepasst,
dass die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2 axial innerhalb
der Enden B1 und B2 angeordnet sind, wie dies in 1 gezeigt
ist.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind ein erster und zweiter axial ausgesparter Abschnitt C1 und
C2 an beiden Enden des Schiebers 12 ausgebildet, nämlich mit
der ersten und zweiten Arbeitfläche A1
und A2, die an der Grundfläche
des ersten und zweiten ausgesparten Abschnitts C1 und C2 ausgebildet
sind. Daher sind die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2 axial innerhalb
der Enden B1 und B2 angeordnet.
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Die
erste und zweite Arbeitsfläche
A1 und A2 sind axial innerhalb der Enden B1 und B2 angeordnet, unabhängig von
dem Beisein des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds 13.
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Zusätzlich sind
die erste und zweite Arbeitsfläche
A1 und A2 jeweils nahe den Enden B1 und B2 angeordnet, d.h. innerhalb
der Gleitfläche
der Lagerung B (oder nahe innerhalb der Gleitfläche).
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Wie
in 1B gezeigt ist, lässt das OCV 2, das
wie oben ausgestattet ist, zu, dass zwei Punkte der mechanischen
Kraft (die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2) zwischen den
zwei Stützpunkten
(den Enden B1 und B2) bleiben. Dementsprechend würde eine Neigung oder schlechte
Ausrichtung der Feder 21 oder des Schafts 22 verursachen, dass
die Radialkräfte
F3 und F3' an dem
Schieber 12 zwischen den Enden B1 und B2 hergestellt werden. Basierend
auf dem Hebelgesetz wird es daher möglich gemacht, die Radiallasten
F4 und F4', die
durch den Schieber 12 auf die Lagerung B auferlegt werden,
zu minimieren.
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Die
Radiallasten F4 und F4',
die durch den Schieber 12 auf die Lagerung B auferlegt
werden, werden auf diese Weise verringert. Es wird daher möglich, den
Nachteil zu vermeiden, dass ein Teil der Lagerung B und ein Teil
des Schiebers 12 hart gegeneinander gerieben werden, was
in einer Erhöhung
der Reibung resultiert, wodurch es ermöglicht wird, den Schieber glatt
zu bewegen.
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Des
Weiteren machen die erste und die zweite Arbeitsfläche A1 und
A2, die zwischen den Enden B1 und B2 bleiben, es möglich, den
Raum zum Unterbringen der Feder 21 und des Schafts 22 zu
verringern, wodurch die gesamte Länge des Schieberventils 10 verringert
wird.
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Das
OCV 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
hat die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2, die an der Grundfläche des
ersten und zweiten ausgesparten Abschnitts C1 und C2 vorgesehen sind,
welche an den Enden des Schiebers 12 ausgebildet sind.
Diese Anordnung lässt
zu, dass die erste und zweite Arbeitsfläche A1 und A2 axial innerhalb der
Enden B1 und B2 angeordnet sind.
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Darüberhinaus
hat das OCV 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
die erste und zweite Arbeitsfläche
A1 und A2, welche zwischen den Enden B1 und B2 angeordnet sind,
unabhängig
von dem Beisein des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds 13.
Dies macht es immer möglich,
die Radiallasten F4 und F4' zu
minimieren, die durch den Schieber 12 auf die Lagerung
B auferlegt werden. Dies lässt
es zu, dass der Schieber 12 sich glatt bewegt, unabhängig von
dem Beisein des Betriebs des elektromagnetischen Stellglieds.
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Des
Weiteren macht es das OCV 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
möglich,
einen Anstieg des Gleitwiderstands des Schiebers 12 zu
vermeiden, der durch eine Neigung oder eine schlechte Ausrichtung
der Feder 21 oder des Schafts 22 verursacht wird,
wodurch es zugelassen wird, dass der Schaft 22 glatt gleitet.
Es wird daher möglich
gemacht, das Leistungsvermögen
des VVT zu steigern, welches den hydraulischen Kreis 3 hat,
der solch ein vorteilhaftes OCV 2 und das VTT 1 verwendet.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
wird nun unter Bezugnahme auf 4 erläutert. In 4 bezeichnen
gleiche Bezugszeichen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels die gleich
wirkenden Komponenten.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Grundfläche
des zweiten ausgesparten Abschnitts C2, die als die zweite Arbeitsfläche A2 dient,
an der abgeschrägten
Fläche α vorgesehen,
welche in Richtung des elektromagnetischen Stellglieds mündet. Zusätzlich ist
die Druckbeaufschlagungsfläche
des Schafts 22 (die Druckbeaufschlagungsfläche an der Seite
des elektromagnetischen Stellglieds), welche die Grundfläche des
zweiten ausgesparten Abschnitts C2 drückt, die als die zweite Arbeitsfläche A2 dient,
an einer sphärischen
Fläche β vorgesehen.
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Wie
oben erwähnt
wird, ist die zweite Arbeitsfläche
A2 an der abgeschrägten
Fläche α vorgesehen,
wobei die Druckbeaufschlagungsfläche
des Schafts 22, die an der abgeschrägten Fläche α anliegt, an der sphärischen
Fläche β vorgesehen.
Diese Anordnung lässt
es zu, dass der Schaft 22 gestützt wird, während diese in Richtung des
axialen Zentrums des Schiebers 12 angezogen wird, wodurch die
schlechte Ausrichtung des Schafts 22 an der zweiten Arbeitsfläche A2 verhindert
wird.
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Andererseits
steht der Schieber 12 mit des Schafts 22 zwischen
der abgeschrägten
Fläche α und der
sphärischen Fläche β an einem
ringförmigen Berührungsabschnitt
in Berührung,
welcher an einer festen Position ausgebildet werden wird, nämlich innerhalb
der abgeschrägten
Fläche α, selbst
wenn der Schaft 22 geneigt ist. Dies macht den Berührungszustand
stabil, selbst bei Beisein einer axialen schlechten Ausrichtung
zwischen dem Schieber 12 und dem Schaft 22.
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Daher
wird die Radiallast, welche von einer Neigung oder einer schlechten
Ausrichtung des Schafts 22 resultiert und welche auf die
Lagerung B (eine Kraft, die die Lagerung drückt) auferlegt wird, verhindert,
wodurch zugelassen wird, dass der Schieber 12 noch glatter
gleitet.
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Bei
den zuvor erwähnten
Ausführungsbeispielen
wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem der Schaft 22 in
den zweiten ausgesparten Abschnitt C2, der an dem Endabschnitt des
Schiebers 12 zum Stützen
des Schafts 22 innerhalb des Innendurchmessers des zweiten
ausgesparten Abschnitts C2 ausgebildet ist, eingesetzt. Jedoch kann
der Schaft 22 ebenso an der Innenumfangsfläche einer zylindrischen
Manschette, die in der Hülse 11 oder dem
Stator 16 angeordnet ist, gestützt werden, oder alternativ
kann der Schaft 22 an dem Kolben 15 angebracht
sein. Es kann daher verhindert werden, dass das Eigengewicht des
Schafts 22 auf den Schieber 12 auferlegt wird.
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Durch
Verhindern, dass das Eigengewicht des Schafts 22 auf den
Schieber 12 auf diese Weise auferlegt wird, ist es möglich, den
Nachteil zu vermeiden, dass das Eigengewicht des Schafts 22 die
Radialkraft F3' verursacht,
so dass diese an dem Schieber 12 hergestellt wird. Dies
lässt es
zu, dass die Radialkraft F4',
die auf die Lagerung B auferlegt wird, weiter verringert wird, wodurch
eine weiter verringerte Reibung zwischen dem Schieber 12 und
der Lagerung B bereitgestellt wird.
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Der
VCT 1 gemäß den vorstehend
erwähnten
Ausführungsbeispielen
wurde lediglich mittels eines Beispiels für Veranschaulichungszwecke
gezeigt. Daher kann jeglicher anderer Aufbau ebenso verwendet werden,
solange der Aufbau eine Vorsetzwinkelsteuerung bereitstellen kann,
die ein hydraulisches Stellglied innerhalb des VCT 1 verwendet.
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Zum
Beispiel wurde in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen ein solches
Beispiel gezeigt, bei welchem die drei ausgesparten Abschnitte 7 in
dem Schuhgehäuse 5 ausgebildet
sind und die drei Schaufeln 6A an dem äußeren Umfangsabschnitt des
Schaufelrotors 6 vorgesehen sind. Jedoch können ein
oder mehrere ausgesparte Abschnitte 7 oder Schaufeln 6A verwendet
werden, wodurch eine unterschiedliche Anzahl von ausgesparten Abschnitten 7 oder
Schaufeln 6A ebenso verwendet werden kann.
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Des
Weiteren wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem das Schuhgehäuse 5 synchron mit
der Nockenwelle dreht und der Schaufelrotor 6 einstückig mit
der Nockenwelle dreht. Jedoch kann der Schaufelrotor 6 alternativ
synchron mit der Nockenwelle gedreht werden, während das Schuhgehäuse 5 einstückig mit
der Nockenwelle dreht.
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Bei
den vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispielen
wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem der Schieber 12 verwendet
wird, der Abschnitte mit erhöhtem
Durchmesser 12a und Abschnitte mit verringertem Durchmesser 12b bis 12d hat.
Jedoch ist der Aufbau des Schiebers nicht darauf begrenzt, sondern
ebenso kann zum Beispiel ein zylindrischer Schieber verwendet werden.
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Bei
dem vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispiel
wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem Bohrungen an der Seitenfläche der
Hülse 11 zum
Ausbilden der Eingangs- und Ausgangskanäle geschaffen sind (solche
wie den hydraulischen Druckzuführkanal 11B,
dem Vorsetzwinkelkammerverbindungskanal 11C und den Verzögerungswinkelkammerverbindungskanal 11D in
den Ausführungsbeispielen).
Jedoch ist der Aufbau der Hülse 11 nicht darauf
beschränkt.
Zum Beispiel können
Durchgangsbohrungen in der Richtung des Durchmessers der Hülse 11 zum
Ausbilden einer Vielzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen vorgesehen
sein.
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Der
Aufbau des elektromagnetischen Stellglieds 13 gemäß dem vorstehend
erwähnten
Ausführungsbeispiel
wurde lediglich mittels eines Beispiels für Veranschaulichungszwecke
gezeigt, und es ist daher möglich,
andere Aufbauten zu verwenden. Zum Beispiel kann ebenso solch ein
Aufbau hingenommen werden, bei welchem der Kolben 15 in
der Axialrichtung der Spule 17 platziert ist.
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Bei
den vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispielen
wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem der Schieber 12 in
Richtung der Gegenspulenseite verlagert wird, wenn die Spule 17 angeschaltet wird.
Jedoch kann im Gegensatz dazu solch ein Beispiel verwendet werden,
bei welchem der Schieber 12 sich in Richtung der Spulenseite
verlagert, wenn die Spule 17 angeschaltet wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde auf das OCV 2 angewandt, welches
mit dem VCT 1 kombiniert ist. Jedoch kann die vorliegende
Erfindung ebenso auf andere OCVs angewandt werden, solche wie jene,
die für
die hydraulische Steuereinrichtung eines Automatikgetriebes angewandt
werden.
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Bei
den vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispielen
wurde solch ein Beispiel gezeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung
bei dem OCV 2 zum Schalten und Steuern des Hydraulikdruckes
angewandt wird. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso auf
andere Magnetspulenschieberventile angewandt werden (z.B. einem
Gas- oder Luftumschaltmagnetspulenschieberventil, oder einem Wasser-
oder Treibstoffumschaltmagnetspulenschieberventil).
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Ein
Magnetspulenschieberventil hat ein Steuerschieberventil (10),
eine Feder (21) und ein elektromagnetisches Stellglied
(13). Das Steuerschieberventil (10) hat eine im
Wesentlichen zylindrische Hülse
(11), die mit einem Fluideingangskanal und einem Fluidausgangskanal
ausgestattet ist, und einen Schieber 12, der in der Hülse (11)
zur axialen Verlagerung zum Umschalten zwischen dem Eingangs- und
Ausgangskanal gestützt
wird. Die Feder (21) grenzt an einer ersten Arbeitsfläche (A1)
des Schiebers (12) zum Betätigen des Schiebers (12)
in einer ersten Axialrichtung an. Das elektromagnetische Stellglied
(13) stellt eine axiale Antriebskraft zu einer zweiten
Arbeitsfläche
(A2) des Schiebers (12) in einer zweiten Axialrichtung
bereit, die im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Axialrichtung
ist. Die erste und zweite Arbeitsfläche (A1, A2) sind axial innerhalb
beider Axialendabschnitte (B1, B2) einer Lagerung (B) zum gleitenden
Stützen
des Schiebers (12) in der Hülse (11) jeweils angeordnet.