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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
für Brennkraftmaschinen.
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In
der WO 01/055562 wird eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung des Flügelradtyps
für Brennkraftmaschinen
vorgesehen, die ein Gehäuse
aufweist, einen Flügelradrotor,
der in dem Gehäuse
angeordnet ist, wobei Hydraulikkammern zwischen dem Gehäuse und
dem Flügelradrotor
vorgesehen sind, und mehrere Federn in den Hydraulikkammern durch
Halter gehaltert sind, um den Flügelradrotor
in eine vorbestimmte Drehlage in Bezug auf das Gehäuse zu zwingen,
und dann, wenn die Brennkraftmaschine nicht läuft, eine Ventilanhebephase
so einzustellen, dass ein ordnungsgemäßes Anlassverhalten der Brennkraftmaschine
erreicht wird.
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Die
voranstehend geschilderte Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung ist so ausgebildet,
dass sie einen direkten Kontakt zwischen Gleitstücken des Gehäuses und
Flügelräder des
Rotors bei Drehung des Rotors gegen die Spannung der Federn ermöglicht. Allerdings
kann bei dieser Konstruktion Abriebstaub infolge des Kontakts zwischen
den Federn und den Gleitstücken/Flügelrädern oder
infolge von Gleitreibung zwischen den Federhaltern und den Gleitstücken/Flügelrädern während des
Zusammendrückens der
Federn auftreten. Es entsteht das Problem, dass sich das Reaktionsverhalten
des Rotors verschlechtert, wenn derartiger Abriebstaub in Gleitspalten
beim Kontakt zwischen den Gleitstücken und den Flügelrädern eingefangen
wird. Wenn der Abriebstaub zu große Abmessungen aufweist, als
dass er durch einen Hydraulikkanal der Einrichtung hindurchgehen könnte, nehmen
die inneren Volumina der Hydraulikkammern ab, so dass die Flügelräder in Kontakt
mit dem Gehäuse
gelangen, und hierdurch eine Pulverisierung des Staubs eingeleitet
wird. Der pulverisierte Staub fließt in ein Hydraulik-Stellglied
durch den Hydraulikkanal, und wird zu einer Ursache eines Defekts
oder einer Störung
des Stellglieds.
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Daher
besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung des Flügelradtyps für Brennkraftmaschinen,
welch eine Beeinträchtigung
des Betriebsverhaltens infolge von Abriebstaub (Teilen) verhindern
kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
für Brennkraftmaschinen
zur Verfügung
gestellt, bei welcher vorgesehen sind: ein Drehteil, das durch eine Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine gedreht wird, ein Gehäuse, das entweder am Drehteil
oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist, wobei
das Gehäuse
einen Gehäusekörper und
Gleitstücke
aufweist, die gegenüber
einer Innenumfangsoberfläche
des Gehäusekörpers vorstehen,
um dazwischen Betätigungsräume auszubilden;
ein Flügelradrotor,
der in dem Gehäuse
angeordnet ist, und an dem anderen Teil von dem Drehteil und der
Nockenwelle befestigt ist, wobei der Flügelradrotor einen Rotorkörper und
Flügelräder aufweist,
die gegenüber
einer Außenumfangsoberfläche des
Rotorkörpers
in jeweilige Betätigungsräume vorstehen,
um die Betätigungsräume in in
Umfangsrichtung abwechselnde erste und zweite Hydraulikkammern zu unterteilen;
ein Fluidzufuhr/Ablassblock, durch welchen Hydraulikfluid der ersten
und zweiten Hydraulikkammer zugeführt bzw. aus diesem abgelassen
wird; mehrere Federeinheiten, die in zumindest entweder den ersten
Hydraulikkammern oder den zweiten Hydraulikkammern angeordnet sind,
um den Flügelradrotor
in Drehrichtung in Bezug auf das Gehäuse vorzuspannen; und ein Drehteileinschränkungsmechanismus,
welcher eine Relativdrehung des Gehäuses und des Flügelradrotors
einschränken
kann, um zu verhindern, dass die Gleitstücke und die Flügelräder in Kontakt
miteinander in zumindest entweder den ersten Hydraulikkammern oder
den zweiten Hydraulikkammern gelangen, in welchen die Federeinheiten angeordnet
sind.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
für Brennkraftmaschinen
zur Verfügung
gestellt, bei welcher vorgesehen sind: ein Drehteil, das durch eine Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine gedreht wird; ein Gehäuse, das entweder an dem Drehteil
oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist, wobei
das Gehäuse
einen Gehäusekörper und Gleitstücke aufweist,
die gegenüber
einer Innenumfangsoberfläche
des Gehäusekörpers vorstehen,
um dazwischen Betätigungsräume auszubilden;
ein Flügelradrotor,
der in dem Gehäuse
angeordnet ist, und an dem anderen Teil unter dem Drehteil und der
Nockenwelle befestigt ist, wobei der Flügelradrotor einen Rotorkörper und
Flügelräder aufweist,
die gegenüber
einer Außenumfangsoberfläche des
Rotorkörpers
in die jeweiligen Betätigungsräume vorstehen,
um die Betätigungsräume in in
Umfangsrichtung abwechselnde erste und zweite Hydraulikkammern zu
unterteilen; ein Fluidzufuhr/Ablassblock, durch welchen Hydraulikfluid
den ersten und zweiten Hydraulikkammern zugeführt und von diesen abgelassen
wird; und mehrere Federn, die in zumindest entweder den ersten Hydraulikkammern
oder den zweiten Hydraulikkammern angeordnet sind, um den Flügelradrotor
in einer Drehrichtung in Bezug auf das Gehäuse vorzuspannen, wobei im
Falle eines Bruchs der Federn zumindest entweder die ersten Hydraulikkammern
oder die zweiten Hydraulikkammern, in welchen die Federn angeordnet
sind, einen Raum ermöglichen,
um darin gebrochene Teile der Federn aufzunehmen, während eines
maximalen Zusammendrückens
der Federn.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird eine Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
für Brennkraftmaschinen
zur Verfügung
gestellt, bei welcher vorgesehen sind: ein Drehteil, das durch eine Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine gedreht wird; ein Gehäuse, das entweder am Drehteil
oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist, wobei
das Gehäuse
einen Gehäusekörper aufweist, und
Gleitstücke,
die gegenüber
einer Innenumfangsoberfläche
des Gehäusekörpers vorstehen,
um dazwischen Betätigungsräume vorzusehen;
ein Flügelradrotor,
der in dem Gehäuse
angeordnet ist, und an dem anderen Teil unter dem Drehteil und der
Nockenwelle befestigt ist, wobei der Flügelradrotor einen Rotorkörper und
Flügelräder aufweist,
die gegenüber
einer Außenumfangsoberfläche des
Rotorkörpers
in die jeweiligen Betätigungsräume vorstehen,
um die Betätigungsräume in in
Umfangsrichtung abwechselnde erste und zweite Hydraulikkammern zu
unterteilen; ein Fluidzufuhr/Ablassblock, durch welchen Hydraulikfluid
den ersten und zweiten Hydraulikkammern zugeführt und aus diesen abgelassen
wird; mehrere Federn, die in zumindest entweder den ersten Hydraulikkammern
oder den zweiten Hydraulikkammern angeordnet sind, um den Flügelradrotor
in einer Drehrichtung in Bezug auf das Gehäuse vorzuspannen; und ein Vorsprung,
der sich in Radialrichtung von der Außenumfangsoberfläche des Rotorkörpers zu
einer der Federn innerhalb irgendeiner der Hydraulikkammern erstreckt,
in welcher eine der Federn angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht eines Ventilsteuersystems für Brennkraftmaschinen gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht in Explosionsdarstellung einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung des
Ventilsteuersystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
Perspektivansicht einer Federeinheit der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
Schnittansicht der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung, wenn sie in eine
Winkelposition versetzt ist, an welcher die Ventilsteuerzeit am stärksten vorgestellt
ist, gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Schnittansicht der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung, wenn sie in eine
Winkelposition versetzt ist, in welcher die Ventilsteuerzeit am stärksten verzögert ist,
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung, wenn sie in
eine Winkelposition versetzt ist, an welcher die Ventilsteuerzeit
am stärksten
verzögert
ist, gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
Schnittansicht einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Schnittansicht einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung; und
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9 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird im einzelnen anhand der folgenden, ersten
bis vierten Ausführungsformen
beschrieben, bei welchen gleiche Teile und Abschnitte mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind, um eine wiederholte Erläuterung
zu vermeiden.
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Zunächst wird
die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert.
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Wie
in 1 gezeigt, ist bei der ersten Ausführungsform
ein Ventilsteuersystem für
Brennkraftmaschinen vorgesehen, das eine Ventilsteuerzeit-Einrichtung
(VTC-Einrichtung) 1 aufweist, eine Ölpumpe 4, ein Hydraulikstellglied 5,
und eine Steuerung 6. Die VTC-Einrichtung 1 ist
an einer Einlass- oder Auslassnockenwelle 2 der Brennkraftmaschine angebracht,
um die Drehphase der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Bezug auf
die Nockenwelle 2 zu ändern,
und hierdurch die Ventilöffnungs/Schließsteuerzeit
eines Einlass- oder Auslassventils der Brennkraftmaschine zu steuern,
in Reaktion auf die Zufuhr von Hydrauliköl von der Ölpumpe 4. Das Hydraulikstellglied 5 ist
zwischen der VTC-Einrichtung 1 und der Ölpumpe 4 angeordnet,
und wird abhängig von
einem Steuersignal von der Steuerung 6 betrieben, um die
Hydraulikölzufuhr
von der Ölpumpe 4 zur VTC-Einrichtung 1 einzustellen.
Die Steuerung 6 empfängt
eine Eingangsgröße in Bezug
auf Brennkraftmaschinenbetriebszustände, beispielsweise die Temperatur,
die Drehzahl und die Belastung der Brennkraftmaschine, über einen
Kühlmitteltemperatursensor,
einen Kurbelwinkelsensor und einen Drosselklappenöffnungssensor,
und betreibt das Stellglied 5 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine. Nachstehend ist der Begriff "x-Achse" definiert als eine Achse, die parallel
zur Nockenwelle 2 in Richtung eines Pfeils X in den 1 und 2 verläuft, und
sind die Begriffe "vorn" und "hinten" in Bezug auf die
x-Achse in der folgenden Beschreibung definiert. Es wird darauf
hingewiesen, dass diese Begriffe zum Zwecke der Beschreibung verwendet
werden, um Relativpositionen verschiedener Teile anzugeben, ohne
die Orte der Teile auf derartige Positionen festzulegen.
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Die
VTC-Einrichtung 1 weist ein zylindrisches Gehäuse (Körper) 10 auf,
einen Flügelradrotor 20,
der in dem Gehäuse 10 angeordnet
ist, und an einem hinteren Ende der Nockenwelle 2 durch
einen Nockenbolzen 3 so befestigt ist, dass sich der Flügelradrotor 20 zusammen
mit der Nockenwelle 2 relativ zum Gehäuse 10 dreht, ein
Kettenrad 30 (als Drehteil), das in einem Vorderende des
Gehäuses 10 befestigt
ist, und durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über eine
Kette gedreht wird, und einen Ölzufuhr/Ablassblock 7,
der in dem Flügelradrotor 20 angeordnet
ist, wie dies in den 1 und 2 gezeigt
ist. Die Begriffe "normale
Drehung" und "entgegengesetzte
Drehung" werden
hier in Bezug auf die Drehung des Flügelradrotors 20 in
Bezug auf das Gehäuse 10 in
Gegenuhrzeigerrichtung verwendet, wie durch einen Pfeil Y in den 2, 4 und 5 angedeutet,
bzw. in Uhrzeigerrichtung, gesehen in der x-Achsenrichtung, zum
Zwecke der Erläuterung.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Achse der Relativdrehung
zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Flügelradrotor 20 parallel
zur x-Achse verläuft.
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Das
Gehäuse 10 weist
mehrere Gleitstücke 110 auf,
die radial nach innen von dessen Innenumfangsoberfläche vorstehen,
und hierdurch einen Spalt zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flügelradrotor 20 in
Betätigungsräume unterteilen.
Bei der ersten Ausführungsform
sind vier Gleitstücke 110 gleichmäßig in Umfangsrichtung
beabstandet um das Gehäuse 10 herum
vorgesehen, so dass vier Betätigungsräume ausgebildet
werden. Ein Plattenteil 60 ist an dem Gehäuse 10 durch
Bolzen 61 befestigt, um ein hinteres, offenes Ende des
Gehäuses 10 durch
das Plattenteil 60 abzudichten.
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Der
Flügelradrotor 20 weist
einen Rotorkörper 230 und
mehrere Flügelräder auf:
drei erste Flügelräder 210 und
ein einzelnes, zweites Flügelrad 220,
die radial nach außen
von einer Außenumfangsoberfläche des
Rotorkörpers 230 in
den jeweiligen Betätigungsraum
vorstehen, und hierdurch die Betätigungsräume in erste
Hydraulikkammern 500 und zweite Hydraulikkammern 600 unterteilen,
so dass sich die ersten Hydraulikkammern 500 in Umfangsrichtung
mit den zweiten Hydraulikkammern 600 abwechseln. Die ersten
Hydraulikkammern 500 liegen auf den normalen Drehseiten
der Flügelräder 210 und 220,
wogegen die zweiten Hydraulikkammern 600 an den entgegengesetzten
Drehseiten der Flügelräder 210 und 220 liegen.
Die Flügelräder 210 und 220 sind
in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet
um den Rotorkörper 230 vorgesehen,
um den Gewichtsausgleich des Flügelradrotors 20 zu
verbessern, und ein Rütteln
des Flügelradrotors 20 bei
Betätigung
der VTC-Einrichtung 1 zu minimieren. Weiterhin ist das
zweite Flügelrad 220 mit
einer größeren Breite
in Umfangsrichtung versehen als die ersten Flügelräder 210, und weist
ein Durchgangsloch 223 entlang der x-Achsenrichtung auf.
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Das
Hydrauliköl
von der Ölpumpe 4 wird
den Hydraulikkammern 500 und 600 selektiv über den Ölzufuhr/Ablassblock 7 zugeführt, bzw.
aus diesem abgelassen, damit die Drehung zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Flügelradrotor 20 über das
Hydrauliköl übertragen
wird. Dichtungen 40 und 50 sind in Außenumfangsoberflächen der
Flügelräder 210 und 220 vorgesehen,
und in Innenumfangsoberflächen der
Gleitstücke 110,
und werden durch Dichtungsfedern 41 und 51 zur
Innenumfangsoberfläche
des Gehäuses 10 bzw.
zur Außenumfangsoberfläche des Rotorkörpers 230 gedrückt. Die
Hydraulikkammern 500 und 600 werden daher durch
die Dichtungen 40 und 50 gegen ein Leck des Hydrauliköls aus den
Hydraulikkammern 500 und 600 abgedichtet. Durch
die Einstellung der Hydraulikölzufuhr
zu den Hydraulikkammern 500 und 600 werden die
inneren Volumina der Hydraulikkammern 500 und 600 so
eingestellt, dass eine Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Rotor 20 hervorgerufen wird, und dann die Drehphase
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine relativ zur Nockenwelle 2 geändert wird.
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Die
VTC-Einrichtung 1 weist weiterhin einen Verriegelungsmechanismus
auf, der den Flügelradrotor 20 in
einer vorgegebenen Drehlage in Bezug auf das Gehäuse 10 verriegeln
kann, einen Federmechanismus, der den Flügelradrotor 20 in
entgegengesetzter Drehrichtung in Bezug auf das Gehäuse 10 vorspannen
kann, und einen Dreheinschränkungsmechanismus,
der die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flügelradrotor 20 so
einschränken
kann, dass verhindert wird, dass sich die Gleitstücke 110 und
die Flügelräder 210 und 220 voneinander
trennen, wenn sich der Federmechanismus im komprimierten Zustand
befindet.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, weist der Verriegelungsmechanismus
einen Verriegelungsstift 21 auf, einen Federhalter 22,
eine Feder 23, und eine Muffe 11. Der Verriegelungsstift 20 ist
gleitbeweglich in das Durchgangsloch 223 des zweiten Flügelrades 220 eingeführt. Die
Feder 23 ist um den Verriegelungsstift 21 aufgepasst,
und wird durch den Federhalter 22 gehalten, um den Verriegelungsstift 21 in die
x-Achsenrichtung zu zwingen, und zu verursachen, dass der Verriegelungsstift 21 gegenüber dem Loch 223 des
zweiten Flügelrades 220 vorsteht.
Die Muffe 11 ist an dem Gehäuse 10 in Kontakt
mit einem Muffenhalter 31 des Kettenrades 30 angebracht,
um einen Endabschnitt des Verriegelungsstifts 21 aufzunehmen,
und eine Verschiebung in Axialrichtung des Verriegelungsstiftes 21 zu
verhindern. Wenn die Brennkraftmaschine anhält, entspannen sich die Hydraulikdrucke
in den Hydraulikkammern 500 und 600. Der Verriegelungsstift 21 steht
dann im Eingriff in der Muffe 11 unter der Spannung der
Feder 23, um so die Relativdrehung des Gehäuses 10 und
des Flügelradrotors 20 einzuschränken, und
die Drehphase der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine relativ zur Nockenwelle 2 zu
sichern, die für
ein erneutes Anlassen der Brennkraftmaschine geeignet ist.
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In
einem derartigen, verriegelten Zustand kann verhindert werden, dass
beim Flügelradrotor 20 eine
Schlagbewegung auftritt, infolge eines wechselnden Drehmoments,
das durch die Wechselwirkung zwischen einem Antriebsnocken und einer
Ventilfeder des Ventils hervorgerufen wird. Wenn die Hydraulikkammern 500 und 600 nach
dem Anlassen der Brennkraftmaschine mit Hydrauliköl versorgt
werden, wird der Verriegelungsstift 21 gegen die Spannung der
Feder 23 bewegt, und außer Eingriff von der Muffe 11 gebracht,
um die Relativdrehung des Gehäuses 10 und
des Flügelradrotors 20 zu
ermöglichen.
(Es dient nämlich
das Hydrauliköl
als Mittel zum außer Eingriff
bringen des Verriegelungsstiftes 21 von der Muffe 11 in
Abhängigkeit
von einer Anlassbedingung der Brennkraftmaschine bei der ersten
Ausführungsform).
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Der
Federmechanismus weist Federeinheiten 300 auf, die zumindest
entweder den Hydraulikkammern 500 und den Hydraulikkammern 600 angeordnet
sind. Bei der ersten Ausführungsform
sind die Federeinheiten 300 in den jeweiligen ersten Hydraulikkammern 500 angeordnet,
wie in den 4 und 5 gezeigt
ist.
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Jede
der Federeinheiten 300 weist erste und zweite Schraubenfedern 310 bzw. 320 auf,
die in einer parallelen, regelmäßigen Anordnung
angeordnet sind, und zumindest einen Federhalter 330 zum
Haltern der Schraubenfedern 310 und 320 auf solche Weise,
dass die Schraubenfedern 310 und 320 in Radialrichtung
an zumindest einem Ende der regelmäßigen Anordnung gehaltert werden.
Bei der ersten Ausführungsform
weist jede Federeinheit 300 zwei Federhalter 330 auf,
die sandwichartig zwischen sich die Schraubenfedern 310 und 320 einschließen, so dass
die Schraubenfedern 310 und 320 in Radialrichtung
in entgegengesetzten Enden der regelmäßigen Anordnung gehaltert werden,
wie dies in 3 gezeigt ist.
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Die
Schraubenfedern 310 und 320 sind entlang der Richtung
der Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flügelradrotor 20 ausgerichtet, und
symmetrisch in Bezug auf die x-Achsenrichtung. Weiterhin weisen
die Schraubenfedern 310 und 320 dieselbe Länge und
dieselbe Spannkraft auf, sind jedoch bei der ersten Ausführungsform
entgegengesetzt gewickelt. Obwohl die Federeinheit 300 zwei Schraubenfedern 310 und 320 bei
der ersten Ausführungsform
aufweist, gibt es keine spezielle Einschränkung für die Anzahl an Federteilen
in jeder Federeinheit 300. Die Federeinheit 300 kann
alternativ mit einer oder mehreren zusätzlichen Schraubenfedern versehen
sein.
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Die
Federhalter 330 werden so hergestellt, dass mit rechteckigen
Metallblechen eine Pressbearbeitung so durchgeführt wird, dass entgegengesetzte Enden
der Federhalter 330 nach innen gebogen werden. Zwei zylindrische
Vorsprünge 331 sind
auf jedem Federhalter 330 so vorgesehen, dass sie sich
in derselben Richtung senkrecht zum Federhalter 330 erstrecken.
Die Durchmesser der Vorsprünge 331 sind
so gewählt,
dass die Schraubenfedern 310 und 320 um den jeweiligen
Vorsprung 331 herum aufgepasst sind. Nach Befestigen der
entgegengesetzten Enden der Schraubenfedern 310 und 320 um
die Vorsprünge 331,
können
die Schraubenfedern 310 und 320 senkrecht zu den
Federhaltern 330 gehalten werden, und kann verhindert werden,
dass sie sich schräg
stellen, und miteinander in Berührung
gelangen, während
des Zusammendrückens
der Schraubenfedern 310 und 320, um so eine Verbesserung der
Standfestigkeit zu erreichen.
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Ausnehmungen 112, 212 und 222 sind
in Seitenwänden
der Gleitstücke 110 und
der Flügelräder 210 und 220 vorgesehen,
jeweils den Hydraulikkammern 500 zugewandt, so dass sie
sich entlang der x-Achsenrichtung erstrecken. Die Federhalter 330 gelangen
in Eingriff mit der jeweiligen Ausnehmung 112, 212 bzw. 222 nach
dem Einführen
der Federeinheiten 300 in die jeweilige Hydraulikkammer 500 von
der Rückseite
zur Vorderseite hin, wodurch eine Gleitverschiebung in Radialrichtung
der Federhalter 330 relativ zum Gehäuse 10 und zum Flügelradrotor 20 verhindert
wird.
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Der
Dreheinschränkungsmechanismus
weist einen Vorsprung 240 auf, der sich von dem Flügelradrotor 200 in
irgendeine der Hydraulikkammern 500 erstreckt, in welcher
die Federeinheiten 300 angeordnet sind, wie in den 4 und 5 gezeigt,
um die Relativdrehung des Gehäuses 10 und
des Flügelradrotors 20 nach
Kontakt des Vorsprungs 240 mit dem Gleitstück 110 einzuschränken. Bei
der ersten Ausführungsform
ist der Vorsprung 240 an einem Ort in der Nähe des zweiten
Flügelrades 220 (auf
der normalen Drehseite des zweiten Flügelrades 220) vorgesehen,
so dass er sich radial nach außen
von der Außenumfangsoberfläche des
Rotorkörpers 230 zur
Federeinheit 300 erstreckt. Da der Vorsprung 240 einstückig mit
dem Rotorkörper 230 zum
Zeitpunkt des Gesenkformens und Sinterns des Flügelradrotors 20 ausgebildet
werden kann, so dass er dieselbe Form kontinuierlich von einem Rotorende
zum anderen Rotorende entlang der x-Achsenrichtung aufweist, kann
der Dreheinschränkungsmechanismus eine
einfache Konstruktion aufweisen, ohne dass es erforderlich ist,
ein oder mehrere spezielle Teile getrennt vorsehen zu müssen.
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Wenn
die Hydraulikdrucke in den zweiten Hydraulikkammern 600 größer sind
als die Summe der Hydraulikdrucke in den ersten Hydraulikkammern 500 und
der Spannungen der Schraubenfedern 310 und 320 der
Federeinheiten 300, werden das Gehäuse 10 und der Flügelradrotor 20 in
die negative Drehrichtung bzw. die normale Drehrichtung gezwungen, um
die inneren Volumina der ersten Hydraulikkammern 500 zu
minimieren, und die inneren Volumina der zweiten Hydraulikkammern 600 zu
maximieren, wie dies in den 5 und 6 gezeigt
ist. Die Drehphase der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine relativ
zur Nockenwelle 2 wird dann in eine Position mit einer
am stärksten
verzögerten
Phase verschoben. In diesem Zustand stößt der Vorsprung 240 das das
Gleitstück 100 an,
um die Flügelräder 210 und 220 vom
Kontakt mit den Gleitstücken 100 frei
zu halten, zumindest in den Hydraulikkammern 500, und ein
vollständiges
Zusammendrücken
und eine plastische Verformung der Schraubenfedern 310 und 320 zu
verhindern, ohne dass ein Kontakt zwischen Drahtwindungen der Federn 310 und 320 ermöglicht wird,
oder ein Kontakt und eine gegenseitige Störung zwischen den Vorsprüngen 331,
die auf den entgegengesetzten Oberflächen der Federhalter 330 in den
Federeinheiten 300 vorgesehen sind. Auf diese Weise kann
verhindert werden, dass bei dem Federmechanismus Änderungen
der Spannung der Federn 310 und 320 auftreten.
Weiterhin werden die Schraubenfedern 310 und 320 an
einem Kontakt mit dem Vorsprung 240 während des maximalen Zusammendrückens gehindert,
wie in der am stärksten
verzögerten
Drehphase der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine relativ zur Nockenwelle 2,
wie dies in den 5 und 6 gezeigt
ist.
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Wenn
keine Hydraulikdrucke auf die ersten und zweiten Hydraulikkammern 500 bzw. 600 einwirken,
oder wenn die Summe der Hydraulikdrucke in den ersten Hydraulikkammern 500 und
der Spannungen der Schraubenfedern 310 und 320 der
Federeinheiten 300 größer ist
als die Hydraulikdrucke in den zweiten Hydraulikkammern 600,
werden das Gehäuse 10 und
der Flügelradrotor 20 in
die normale Drehrichtung bzw. in die entgegengesetzte Drehrichtung gezwungen,
um die inneren Volumina der ersten Hydraulikkammern 500 zu
maximieren, und die inneren Volumina der zweiten Hydraulikkammern 600 zu
minimieren, wie in 4 gezeigt ist. Die Drehphase
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine relativ zur Nockenwelle 2 wird
dann in eine Position mit am stärksten
vorgestellter Phase verschoben. Der Vorsprung 240 wird
weg vom Gleitstück 110 bewegt,
wie in 4 gezeigt, wobei ein gewisser Zwischenraum zwischen
dem Vorsprung 240 und den Schraubenfedern 310 und 320 verbleibt.
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In
jenem Fall, in welchem die Drehphase der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
relativ zur Nockenwelle 2 von der Position mit am stärksten vorgestellter
Phase zur Position mit am stärksten
verzögerter
Phase geändert
wird, können
die Schraubenfedern 310 und 320 in Radialrichtung
während
des Zusammendrückens
nach innen verformt werden. In einem derartigen Fall dient jedoch
der radial außen
liegende Vorsprung 240 als Führung, um ein übermäßiges Ausmaß an radial
nach innen gerichteter Verformung der Schraubenfedern 310 und 320 zu
verhindern, und eine ordnungsgemäße Spannung
der Federn 310 und 320 sicher zu stellen.
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Die
VTC-Einrichtung 1 kann folgendermaßen hergestellt werden: Anordnen
des Flügelradrotors 2 in
dem Gehäuse 1;
Einführen
des Verriegelungsstiftes 21 in das Durchgangsloch 223 des
zweiten Flügelrades 220;
Anbringen der Feder 320 und des Federhalters 22 auf
dem Verriegelungsstift 21; Bringen der Federeinheiten 300 in
Eingriff in der jeweiligen Hydraulikkammer 500; Anbringen
des Kettenrades 30 am vorderen Ende des Gehäuses 10, wobei
die Muffe 11 und der Muffenhalter 31 koaxial zum
Durchgangsloch 223 ausgerichtet werden; und dann Befestigen
des Plattenteils 60 an dem hinteren Ende des Gehäuses 10 mit
den Bolzen 61.
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Die
VTC-Einrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform
weist Vorteile gegenüber
der früheren
Technik in der Hinsicht auf, dass sie eine Beeinträchtigung
des Betriebsverhaltens infolge von Abriebstaub verhindert, wie dies
nachstehend erläutert wird.
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Es
wird nunmehr angenommen, dass Abriebteile A und B auftreten, unter
der Bedingung, dass die Abriebteile A zu große Abmessungen aufweisen, als
dass sie durch einen Hydraulikölkanal
gelangen könnten,
und die Abriebteile B kleinere Abmessungen aufweisen, als der Durchmesser
des Hydraulikölkanals
beträgt.
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Bei
einer Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung des Flügelradtyps nach der früheren Technik
ist kein Dreheinschränkungsmechanismus
(Vorsprung) auf einem Flügelradrotor
vorgesehen, so dass Schraubenfedern so weit zusammengedrückt werden,
bis Federhalter aneinander anstoßen. Dies führt zu einem unzureichenden
Raum zum Aufnehmen der Abriebteilchen A und B in der am stärksten verzögerten Drehphase
zwischen Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Nockenwelle.
Wenn die Abriebteile A in die Schraubenfedern hineingelangen, werden
die Abriebteile A zwischen Vorsprüngen der Federhalter zerquetscht/pulverisiert,
und werden dann in irgendwelchen Gleitteilen festgehalten, so dass
sie den Betrieb der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß der früheren Technik
stören.
Um derartige Störungen zu
vermeiden, könnte
man sich denken, keine Vorsprünge
auf den Federhaltern vorzusehen. Wenn die Abriebteile A zwischen
Drahtwindungen der Schraubenfedern festgehalten werden, können jedoch
die Schraubenfedern nicht in ausreichendem Ausmaß zusammengedrückt werden,
so dass die Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
nicht die am stärksten
vorgestellte Drehphase zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
und der Nockenwelle bei der früheren
Technik erreichen kann. Weiterhin können die Schraubenfedern brechen,
da die Abriebteile A zwischen Drahtwindungen der Schraubenfedern
gedrückt
werden, so dass die Bruchteile der Schraubenfedern zwischen dem
Flügelradrotor
und dem Gehäuse
festgehalten werden, wodurch die Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung
nach der früheren
Technik nicht mehr betriebsfähig
ist. Selbst wenn die Schraubenfedern allein, ohne Federhalter angeordnet
sind, können
die Abriebteile A zwischen Gleitstücken des Gehäuses und
Flügeln
des Rotors sowie zwischen Drahtwindungen der Schraubenfedern zerquetscht/pulverisiert
werden, und in irgendwelchen Gleitteilen festgehalten werden, so
dass sie den Betrieb der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß der früheren Technik
stören.
Auch die Abriebteile B können
an irgendwelchen Gleitteilen festgehalten werden, so dass sie den
Betrieb der Ventilsteuerzeit-Steuereinrichtung gemäß der früheren Technik stören.
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Im
Gegensatz hierzu liegt bei der ersten Ausführungsform der Vorsprung 240 gegen
das Gleitstück 110 an,
um einen Kontakt zwischen den Federhaltern 330 zu verhindern,
und einen gewissen Raum innerhalb der Schraubenfedern 310 und 320 und
zwischen den Drahtwindungen der Schraubenfedern 310 und 320 übrig zu
lassen, wenn die Schraubenfedern 310 und 320 in
den maximal zusammendrückten
Zustand gelangen, um die am stärksten
verzögerte
Drehphase der Kurbelwelle relativ zur Nockenwelle 2 zu
erreichen. Die Abriebteile A und B werden daher in dem Raum im Inneren
der Schraubenfedern 310 und 320 und zwischen den
Drahtwindungen der Schraubenfedern 310 und 320 suspendiert,
wie in 6 gezeigt, und es wird verhindert, dass sie zwischen
den Vorsprüngen 331 der
Federhalter 330 und zwischen den Gleitstücken 110 und
den Flügeln 210 und 220 zerquetscht/pulversiert
werden, und an irgendwelchen Gleitteilen der VTC-Einrichtung 1 festgehalten
werden. Im Falle eines Bruchs der Schraubenfedern 310 und 320 werden
die abgebrochenen Teile der Schraubenfedern 310 und 320 in
dem Raum aufgenommen, der im Inneren der Schraubenfedern 310 und 320 verbleibt,
und zwischen den Drahtwindungen der Schraubenfedern 310 und 320.
Daher wird ermöglicht,
das ordnungsgemäße Reaktionsverhalten
der VTC-Einrichtung 1 sicher zu stellen.
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Obwohl
bei der ersten Ausführungsform
die Federeinheiten 300 in den Hydraulikkammern 500 vorgesehen
sind, können
dieselben Auswirkungen dadurch erzielt werden, dass die Federeinheiten 300 entweder
in jeweiligen zweiten Hydraulikkammern 600 vorgesehen sind,
oder in den ersten und zweiten Hydraulikkammern 500 bzw. 600.
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Als
nächstes
wird die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Die
zweite Ausführungsform
ist konstruktiv ähnlich
der ersten Ausführungsform,
mit Ausnahme des Ortes für
den Dreheinschränkungsmechanismus.
Der Dreheinschränkungsmechanismus
gemäß der zweiten
Ausführungsform
weist einen Vorsprung 240a auf, der auf dem Rotorkörper 230 in
der Hydraulikkammer 500 in der Nähe eines der ersten Flügelräder 210 vorgesehen
ist, diagonal entgegengesetzt zum zweiten Flügelrad 220, wie in 7 gezeigt.
Bei einer derartigen Anordnung des Vorsprungs 240a wird
ermöglicht, den
Gewichtsausgleich des Flügelradrotors 20 weiter zu
verbessern, und ein Rütteln
des Flügelradrotors 20 nach
Betätigung
der VTC-Einrichtung 1 zu minimieren, obwohl das zweite
Flügelrad 20 größere Abmessungen
und ein höheres
Gewicht aufweist als die ersten Flügelräder 210.
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Als
nächstes
wird nachstehend die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 erläutert. Die
dritte Ausführungsform
ist konstruktiv ähnlich
der ersten Ausführungsform,
mit Ausnahme der Konstruktion des Dreheinschränkungsmechanismus. Der Dreheinschränkungsmechanismus
gemäß der dritten
Ausführungsform
weist Vorsprünge 240b auf,
die sich von dem Rotorkörper 230 in
einige oder sämtliche der
Hydraulikkammern 500 erstrecken. Bei der dritten Ausführungsform
sind vier Vorsprünge 240b in den
Hydraulikkammern 500 vorgesehen, wie dies in 8 gezeigt
ist. Hierdurch wird ermöglicht,
die auf jeden Vorsprung 240b einwirkende Belastung zu verringern,
und die Standfestigkeit des Dreheinschränkungsmechanismus zu verbessern.
Wenn die Vorsprünge 240b in
einigen der Hydraulikkammern 500 vorgesehen werden, wird
ermöglicht,
eine Gewichtsabnahme des Dreheinschränkungsmechanismus zu erzielen,
während
die Standfestigkeit des Dreheinschränkungsmechanismus verbessert
ist, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem die Vorsprünge 240b in
sämtlichen
Hydraulikkammern 500 vorgesehen sind.
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Schließlich wird
als nächstes
nachstehend die vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 erläutert. Die
vierte Ausführungsform
ist konstruktiv ähnlich
der ersten bis dritten Ausführungsform,
mit Ausnahme der Konstruktion des Dreheinschränkungsmechanismus. Obwohl der
Vorsprung oder die Vorsprünge 240, 240a, 240b als
der Dreheinschränkungsmechanismus
bei der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform eingesetzt werden,
ist die Konstruktion des Dreheinschränkungsmechanismus nicht auf
einen derartigen Vorsprung oder auf derartige Vorsprünge 240, 240a, 240b beschränkt. Der
Dreheinschränkungsmechanismus
kann auch irgendeine andere Konstruktion aufweisen. So weisen beispielsweise
die Federhalter 330 Vorsprünge 331a auf, die länger ausgebildet
sind, um die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flügelradrotor 20 einzuschränken, und
die Gleitstücke 110 und
die Flügelräder 210, 220 voneinander
getrennt zu halten, selbst bei einem maximalen Zusammendrücken der Federn 310 und 320,
nach Kontakt der Vorsprünge 331a bei
der vierten Ausführungsform,
wie in 9 gezeigt. Der Dreheinschränkungsmechanismus kann daher
eine einfache Konstruktion aufweisen, und kostengünstig sein,
ohne dass es erforderlich ist, den Flügelradrotor 20 usw.
zu bearbeiten. Alternativ kann ein in Umfangsrichtung verlaufender
Anschlag, oder mehrere Anschläge,
auf irgendeinem der Gleitstücke 100 und
der Flügelräder 210 und 220 vorgesehen sein,
um als der Dreheinschränkungsmechanismus zu
dienen.
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Der
Gesamtinhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-270717 (eingereicht
am 17. September 2004) wird durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung eingeschlossen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die
voranstehend geschilderten Ausführungsformen
beschränkt.
Fachleuten auf diesem Gebiet werden angesichts der voranstehend
geschilderten Lehre verschiedene Modifikationen und Abänderungen der
voranstehend geschilderten Ausführungsformen einfallen.
Alternativ kann der Dreheinschränkungsmechanismus
in der zweiten Hydraulikkammer oder den zweiten Hydraulikkammern 600 nicht
nur bei der ersten Ausführungsform
angeordnet sein, sondern auch bei der zweiten bis vierten Ausführungsform. Obwohl
die VTC-Einrichtung 10 auf einer Einlass- oder Auslass-Nockenwelle 2 angebracht
ist, um die Öffnungs/Schließsteuerzeit
der Einlass- oder Auslassventile der Brennkraftmaschine bei der
ersten bis vierten Ausführungsform
zu steuern, können VTC-Einrichtungen 1 alternativ
auch sowohl bei den Einlass- und Auslass-Nockenwellen 2 vorgesehen sein,
um die Öffnungs/Schließsteuerzeit
der Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine zu steuern.
Weiterhin können
das Gehäuse 10 und
der Flügelradrotor 20 an
der Nockenwelle bzw. dem Kettenrad 30 befestigt sein. Die
Ventilkonstruktion der Brennkraftmaschine ist nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen
beschränkt.
So kann beispielsweise die Ventilkonstruktion alternativ so ausgelegt sein,
dass die Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine direkt über eine
Kette sowohl auf die Einlass- und Auslass-Nockenwellen 2 übertragen wird,
oder über
eine Kette auf entweder die Einlass- oder die Auslass-Nockenwelle 2 übertragen
wird, und dann auf die andere, also die Auslass- bzw. Einlassnockenwelle 2,
getrennt über
ein anderes Drehteil. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit
der vorliegenden Anmeldeunterlagen, und soll von den beigefügten Patentansprüchen umfasst
sein.