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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung,
die die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors
steuert.
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HINTERGRUND
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Eine
bekannte Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung, die für eine Änderung
der Öffnungs-
und Schließzeiten
eines Einlass- oder Auslassventils als Antwort auf eine Antriebsbedingung
eines Verbrennungsmotors geeignet ist, ist an einem Ende einer Nockenwelle
befestigt.
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Die
Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung, die zum Beispiel in der JPH09-151711A
offengelegt ist, ist eine Steuervorrichtung des Flügeltyps,
die bei einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird und ein Drehmoment
des Motors von einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle über eine
Drehmomentübertragungseinrichtung
wie einen Zahnriemen oder eine Steuerkette überträgt. Ferner ist ein Rotor mit
mehreren in radialer Richtung verlaufenden Flügeln an der Nockenwelle befestigt,
und eine Steuerscheibe ist koaxial so am Rotor befestigt, dass mehrere
Hydraulikdruckkammern darin rundherum angeordnet sind, und einjeweiliger
Flügel
ist in eine jeweilige Hydraulikdruckkammer eingesetzt, so dass er
als Kolben wirkt.
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Bei
diesem Aufbau arbeitet eine Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung, indem
eine Relativphase zwischen der Nockenwelle und der Steuerscheibe dadurch
geändert
wird, dass Hydraulikdruck für
einen Frühverstellwinkel
oder Hydraulikdruck für
einen Spätverstellwinkel
in eine erste Hydraulikdruckkammer oder eine zweite Hydraulikdruckkammer
angelegt wird, wobei die Hydraulikdruckkammern durch den Flügel in die
erste und die zweite Hydraulikdruckkammer aufgeteilt sind.
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Genauer
enthält
die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung einen Rotor mit mehreren in
radialer Richtung verlaufenden Flügeln und einem Gehäuse, in
dem sich der Rotor befindet. Zwischen dem Rotor und dem Gehäuse sind
rund geformte Hydraulikdruckkammern gebildet, und ein jeweiliger
Flügel
ist in einer jeweiligen Hydraulikdruckkammer positioniert und Fluid
für den
Frühverstellwinkel
und den Spätverstellwinkel
fließt
darin.
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Ein
Fluiddurchlass mit einem Hauptdurchlass, der sich in einer axialen
Richtung der Nockenwelle erstreckt, und mit einem Abzweigdurchlass,
der sich in einer radialen Richtung vom Hauptdurchlass erstreckt,
ist entweder an einer ersten Hydraulikdruckkammer oder einer zweiten
Hydraulikdruckkammer vorgesehen, die durch Teilen der Hydraulikdruckkammer
durch jeden der Flügel
gebildet ist, und die Flüssigkeit
wird durch den Flüssigkeitsdurchlass eingeleitet.
Da die Flüssigkeit über den
Abzweigdurchlass gleichzeitig und gleichmäßig in jede der Hydraulikdruckkammern
eingeleitet wird, ist die Ansprechempfindlichkeit und der gleichmäßige Betrieb der
Ventilsteuerzeitsteuerung verbessert worden.
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Wenn
eine Motordrehzahl niedrig ist, ist die Menge des Hydrauliköls im Allgemeinen
gering. Daher ist der an die Hydraulikdruckkammern angelegte Druck
niedrig.
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Um
eine erforderliche Drehkraft gewährleisten
zu können,
sind somit mehr Hydraulikdruckkammern erforderlich. So sind beispielsweise
bei der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung sechs Kammern vorgesehen.
Andererseits ist dann, wenn die Motordrehzahl hoch ist, die Menge
des Hydrauliköls
groß. Daher
ist die Drehkraft bei jeder Kammer relativ groß. Somit kann, selbst wenn
die Anzahl der Hydraulikdruckkammern gering ist, ein erforderliches
Drehmoment für
den Ventilsteuerzeitsteuervorgang erhalten werden. Ist die Drehzahl
des Motors jedoch hoch, ist die Drehzahl der Nockenwelle ebenfalls
hoch. Daher muss die Betriebsdrehzahl der Ventilsteuerzeitsteuerung
so erhöht
werden, dass sie höher
ist als die der niedrigen Drehzahl.
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Somit
besteht ein Bedürfnis
für eine
Technologie, bei der das Antriebsdrehmoment der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
unter einer Bedingung gewährleistet
ist, bei der die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig ist und
bei der die Menge des zugeführten
Hydrauliköls
gering ist. Gleichzeitig wird die Ansprechgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
unter einer Bedingung verbessert, bei der die Drehzahl des Verbrennungsmotors
hoch ist und bei der die Menge des zugeführten Hydrauliköls groß ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
eine Drehwelle zum Steuern eines Ventils, ein Drehmomentübertragungselement,
das so an der Drehwelle befestigt ist, dass es innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs relativ drehbar ist und ein von einer Kurbelwellenscheibe übertragenes
Drehmoment überträgt, eine
Mehrzahl von Flügeln,
die jeweils entweder an der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement
befestigt sind, eine Mehrzahl von Flüssigkeitskammern, von denen
jede zwischen der Drehwelle und dem Drehmomentübertragungselement ausgebildet
ist, eine Mehrzahl von ersten Kammern und zweiten Kammern, wobei
die Flüssigkeitskammern
jeweils von einem der Flügel
in eine erste Kammer und eine zweite Kammer geteilt sind, eine Mehrzahl
von ersten Flüssigkeitsdurchlässen, durch
jeden von denen die Flüssigkeit
einer jeweiligen ersten Kammer zugeleitet oder von dieser abgeleitet
wird, eine Mehrzahl von zweiten Flüssigkeitsdurchlässen, durch
jeden von denen Flüssigkeit einer
jeweiligen zweiten Kammer zugeleitet oder von dieser abgeleitet
wird, eine Einrichtung zum Öffnen/Schließen von
wenigstens einem der ersten Flüssigkeitsdurchlässe und
von wenigstens einem der zweiten Flüssigkeitsdurchlässe, und
eine Einrichtung zum Öffnen/Schließen von
wenigstens einer der ersten Kammern und wenigstens einer der zweiten Kammern.
Bei dieser Ausführungsform
werden dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig, die
Menge des Hydrauliköls
gering und der Hydraulikdruck niedrig ist, alle ersten und zweiten
Flüssigkeitsdurchlässe so gesteuert,
dass sie sich in geöffnetem
Zustand befinden; gleichzeitig werden alle ersten und zweiten Kammern
so gesteuert, dass sie sich in geschlossenem Zustand befinden, um
ein erforderliches Drehmoment gewährleisten zu können. Ferner
werden dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors hoch, die
Menge des Hydrauliköls groß und der
Hydraulikdruck hoch ist, einige der ersten und der zweiten Flüssigkeitsdurchlässe so gesteuert,
dass sie sich in einem geschlossenen Zustand befinden; gleichzeitig
werden die ersten und zweiten Kammern, die den geschlossenen Flüssigkeitsdurchlässen entsprechen,
so gesteuert, dass sie sich in einem geöffneten Zustand befinden, so
dass die geringe Menge an Hydrauliköl den Flüssigkeitskammern zugeführt werden
kann. Als Ergebnis dessen kann die Ansprechgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
weiter verbessert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung öffnet/schließt die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
entweder den wenigstens einen der ersten Flüssigkeitsdurchlässe oder
den wenigstens einen der zweiten Flüssigkeitsdurchlässe auf
der Basis der Drehzahl von entweder der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement,
und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern öffnet/schließt entweder
die wenigstens eine der ersten Kammern oder die wenigstens eine
der zweiten Kammern auf der Basis einer Drehzahl von entweder der
Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement.
Bei dieser Konfiguration sind die Steuerungen der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern vereinfacht worden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wechselt die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Kammern in einen geschlossenen Zustand, während sich die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
in einem geöffneten Zustand
befindet, und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern wechselt in einen geöffneten
Zustand, während
sich die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
in einem geschlossenen Zustand befindet. Bei dieser Ausführungsform kann
der Druck des Hydrauliköls
effektiv genutzt werden, und die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
arbeitet gleichmäßig.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
ein Ventilelement und ein Vorspannelement, und das Vorspannelement
legt eine Vorspannkraft an das Ventilelement derart an, dass sich
das Ventilelement zu einer Wellenmitte bzw. einem Wellenzentrum
der Drehwelle bewegt; und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern enthält
ein Ventilelement und ein Vorspannelement, und das Vorspannelement
legt eine Vorspannkraft an das Ventilelement derart an, dass sich
das Ventilelement zu einer Wellenmitte bzw. einem Wellenzentrum
der Drehwelle bewegt. Bei dieser Ausführungsform können die
Drehwelle und die Drehmomentübertragungseinrichtung
unter Verwendung von Zentrifugalkraft betätigt werden, und der Aufbau
der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe und
der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern kann dadurch vereinfacht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wechselt die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
von einem geöffneten Zustand
in einen geschlossenen Zustand, wenn die Drehzahl von entweder der
Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement
eine vorbestimmte Drehzahl erreicht. Bei dieser Ausführungsform kann
die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Durchlässe gemäß der Drehzahl
des Verbrennungsmotors gesteuert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wechselt die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Kammern von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten
Zustand, wenn die Drehzahl von entweder der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement
eine vorbestimmte Drehzahl erreicht. Bei dieser Ausführungsform kann
die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern gemäß der Drehzahl
des Verbrennungsmotors gesteuert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung öffnet/schließt die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Kammern eine Verbindungsöffnung,
durch die entweder die wenigstens eine erste Kammer oder die wenigstens
eine zweite Kammer mit Luft in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform
kann der Hydraulikdruck in einer von der ersten und der zweiten
Kammer gemindert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind das Ventilelement
der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und das Ventilelement der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern integral ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann der Aufbau
der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern vereinfacht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher, wobei:
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1 einen
Querschnitt entlang einer Linie I-I der 2 einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung zeigt;
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2 einen
Querschnitt der in 1 gezeigten Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
entlang einer Linie II-II der 1 zeigt;
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3A einen
Querschnitt der in 2 gezeigten Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
entlang einer Linie III-O der 2 zeigt,
wobei sich ein Öffnungs-/Schließventil
in einem geschlossenen Zustand befindet; und
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3B einen
Querschnitt der in 2 gezeigten Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
entlang einer Linie III-O der 2 zeigt,
wobei sich das Öffnungs-/Schließventil
in einem geöffneten
Zustand befindet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
wird anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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Eine
in den 1 bis 3B dargestellte Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 enthält eine
Nockenwelle 10, die drehbar von einem Zylinderkopf 100 eines
Verbrennungsmotors gehalten wird und ein Rotorelement 2 zur
Ventilsteuerung, das aus einem Rotor 20 (z.B. einer Drehwelle)
besteht, der an einem Endbereich der Nockenwelle 10 so
befestigt ist, dass sie ein Teil bilden.
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Die
Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 enthält weiter
ein Gehäuseelement 3,
das aus einem Gehäuse 30 (z.B.
einem Drehmomentübertragungselement),
einer Frontplatte 50 und einer Rückplatte 51 besteht,
die so am Rotor 20 befestigt sind, dass sie innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs integral drehbar sind.
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Ein
Steuerzahnkranz 31 ist an einem Außenumfang des Gehäuses 30 integral
ausgebildet. Die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 enthält ferner eine
Torsionsfeder 60, fünf
Flügel 70,
von denen jeder am Rotor 20 angebracht ist, und einen am
Gehäuse 30 befestigten
Verriegelungsstecker 80. Die Torsionsfeder 60 ist
zwischen dem Rotor 20 und der Frontplatte 50 so
vorgesehen, dass sie dazwischen verbunden ist.
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Ein
Drehmoment von der Kurbelwelle 110 (z.B. eine Kurbelwellenscheibe)
wird auf herkömmliche
Weise über
einen (nicht dargestellten) Zahnkranz und eine Steuerkette 120 so
zum Steuerzahnkranz 31 übertragen,
dass der Steuerzahnkranz 31 im Uhrzeigersinn gedreht wird,
was in 2 durch einen Pfeil in Drehrichtung der Nockenwelle
dargestellt ist.
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Bei
der Ausführungsform
wird das Drehmoment von der Kurbelwelle 110 des Verbrennungsmotors
zum Steuerzahnkranz 31 des Gehäuses 30 über die
Steuerkette 120 übertragen;
die Ausführungsform kann
jedoch modifiziert werden. Beispielsweise kann das Drehmoment von
der Kurbelwelle 110 zum Steuerzahnkranz 31 über ein
Riemenelement anstelle der Steuerkette 120 oder über eine
Riemenscheibe anstelle des Steuerzahnkranzes 31 übertragen
werden.
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Die
Nockenwelle 10 enthält
eine bekannte (nicht dargestellte) Nocke zum Öffnen und Schließen eines
(nicht dargestellten) Auslassventils, und in einem Innenbereich
der Nockenwelle 10 sind ein Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass
(Hydraulikdruckschaltkreis) 11 und ein Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass
(Hydraulikdruckschaltkreis) 12 vorgesehen. Sowohl der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass
als auch der Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass
sind so geformt, dass sie sich in einer axialen Richtung der Nockenwelle 10 erstrecken.
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Der
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 11 ist
mit einem ersten Verbindungsanschluss 202 eines Schaltventils 200 über einen
Durchlass 71, eine ringförmige Nut 14 und einen
Verbindungsdurchlass 15 verbunden. Der Durchlass 71 und
die ringförmige
Nut 14 sind so an der Nockenwelle 10 ausgebildet,
dass sie sich in einer radialen Richtung von ihr erstrecken, und
der Verbindungsdurchlass 15 ist am Zylinderkopf 100 ausgebildet.
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Der
Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 12 ist
mit einem zweiten Verbindungsanschluss 201 eines Schaltventils 200 über einen
Durchlass 72, eine ringförmige Nut 13 und einen
Verbindungsdurchlass 16 verbunden. Der Durchlass 72 und
die ringförmige
Nut 13 sind so an der Nockenwelle ausgebildet, dass sie
sich in einer radialen Richtung von ihr erstrecken, und der Verbindungsdurchlass 16 ist am
Zylinderkopf 100 ausgebildet.
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Das
Schaltventil 200 weist eine bekannte Konfiguration auf,
wobei eine Spule 204 bewegt wird, indem ein Magnet 203 gegen
eine durch eine Feder aufgebrachte Vorspannkraft bewegt wird. Wenn
der Magnet 203 stromführend
ist, ist ein Zufuhranschluss 206, der mit einer Ölpumpe 205 verbunden
ist, mit dem ersten Verbindungsanschluss 201 verbunden, und
der zweite Verbindungsanschluss 202 ist mit einem Ablaufanschluss 207 verbunden.
Die Ölpumpe 205 wird
durch den Verbrennungsmotor angetrieben. Wenn andererseits der Magnet 203 nicht
stromführend
ist, wie in 1 dargestellt, ist der Zufuhranschluss 206 mit
dem zweiten Verbindungsanschluss 202 verbunden, und der
erste Verbindungsanschluss 201 ist mit dem Ablaufanschluss 207 verbunden.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird dann, wenn das Schaltventil 200 stromführend ist,
das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) dem Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 12 zugeführt, und
wenn das Schaltventil 200 nicht stromführend ist, wird das Hydrauliköl (Hydraulikdruck)
dem Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 11 zugeführt. Die
Einschaltdauer des Schaltventils 200 wird so gesteuert,
dass ein Verhältnis
der Stromführung
und ein Verhältnis
der Nicht-Stromführung
pro Zeiteinheit gesteuert wird. Beispielsweise wird das Schaltventil 20 bei
einer relativen Einschaltdauer von 50:50 gesteuert, wobei der erste
Verbindungsanschluss 201 und der zweite Verbindungsanschluss 202 nicht
mit dem Ablaufanschluss 206 und dem Ablaufanschluss 207 in
Verbindung stehen.
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Eine
Durchlassöffnung
ist in einer Mitte des Rotors 20 so ausgebildet, dass sie
sich in einer axialen Richtung zu ihm erstreckt, und ein einziger
Bolzen 95 wird in die Durchlassöffnung so eingeführt und
festgezogen, dass der Rotor 20 integral an der Nockenwelle 10 so
befestigt werden kann, dass das Rotorelement 2 gebildet
wird. Fünf
Flügelnuten 21 und
eine einzelne Verriegelungsnut 22 sind am Rotor 20 ausgebildet.
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Jeder
Flügel 70 ist
an jeder der Flügelnuten 21 so
befestigt, dass er sich radial bewegen kann. Eine Flügelfeder 73 ist
zwischen einem unteren Bereich der Flügelnut 21 und bei
einer Unterfläche
des Flügels 70 vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform gleitet,
da der Flügel 70 durch
die Flügelfeder 73 nach
außen
vorgespannt ist, der Flügel 70 auf
einer Gleitfläche
des Gehäuses 30,
indem er damit in Kontakt steht.
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Wenn
sich eine Drehposition der Nockenwelle 10 relativ zum Gehäuse 30 und
eine Drehposition des Rotors 20 relativ zum Gehäuse 30 bei
einer vorbestimmten Phase (stärkste
Spätverstellwinkelposition)
einander synchronisieren, wird der Verriegelungsbolzen 80 auf
eine Weise positioniert, bei der ein Teil des Verriegelungsbolzens 80 um
eine vorbestimmte Strecke in die Verriegelungsnut 22 eingeführt ist.
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Der
Rotor 20 enthält
ferner fünf
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 23,
vier Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 24 und
einen einzelnen Verriegelungsflüssigkeitsdurchlass 28,
die sich in eine radiale Richtung des Rotors 20 erstrecken. Der
Verriegelungsflüssigkeitsdurchlass 28 dient
auch als Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass.
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Jeder
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 23 ist
mit dem Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 11 über einen
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25 (z.B.
einen zweiten Flüssigkeitsdurchlass)
verbunden, der in einer axialen Richtung ausgebildet ist. Der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 11 ist
ferner mit dem Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 15 über den
Flüssigkeitsdurchlass 71 und
die Spätverstellwinkel-Ringnut 14 verbunden.
Der Flüssigkeitsdurchlass 71 ist
so geformt, dass er sich in einer radialen Richtung der Nockenwelle 10 erstreckt.
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Der
Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 24 und
der Verriegelungsflüssigkeitsdurchlass 28,
der als Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass dient,
sind mit dem Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 12 über einen
Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26 (z.B.
einen ersten Flüssigkeitsdurchlass)
verbunden, der sich in einer axialen Richtung der Nockenwelle 10 erstreckt.
Der Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 12 ist
mit dem Frühverstellwinkel- Verbindungsdurchlass 16 über den
Flüssigkeitsdurchlass 72,
der in einer radialen Richtung der Nockenwelle 10 gebildet
ist, und der Frühverstellwinkel-Ringnut 13 in
Verbindung.
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Bei
jedem der vier Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 26a und
jedem der vier Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 25a ist
ein Öffnungs-/Schließventil 40 (z.B.
eine Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und eine Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern) so vorgesehen, dass es zu den Durchlässen orthogonal und in einer
radialen Richtung der Nockenwelle 10 bewegbar ist.
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Eine
Konfiguration des Öffnungs-/Schließventils 40 wird
anhand eines Beispiels erläutert,
bei dem das Öffnungs-/Schließventil 40 am
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a angeordnet
ist. Die gleiche Konfiguration wird bei den anderen Öffnungs-/Schließventilen 40 verwendet,
die sowohl an den Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässen 26a als
auch den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässen 25a angeordnet
sind.
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Das Öffnungs-/Schließventil 40 enthält einen Ventilkörper 41 (z.B.
ein Ventilelement) und eine Schraubenfeder 42 (z.B. ein
Vorspannelement). Die Schraubenfeder 42 besteht aus einem
elastischen Element und ist vorgesehen, um den Ventilkörper 41 mit
einer Vorspannkraft zu einer Wellenmitte der Nockenwelle 20 hin
zu beaufschlagen. Der Ventilkörper 41 ist
säulenartig
geformt, und ein Durchmesser bei einem Mittelbereich in Längsrichtung
von ihm ist kleiner als ein Durchmesser in anderen Bereichen von ihm.
Insbesondere enthält
der Ventilkörper
drei Bereiche, einen Innenbereich, einen Zentralbereich und einen
Außenbereich.
Der Innenbereich ist an einer Innenseite des Ventilkörpers 41 in
einer radialen Richtung der Nockenwelle 10 gebildet, der
Außenbereich
ist an einer Außenseite
des Ventilkörpers 41 in einer
radialen Richtung der Nockenwelle 10 gebildet und der Zentralbereich
ist zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich gebildet. Der Innenbereich
und der Außenbereich
weisen einen identischen Durchmesser auf, und der Durchmesser des Zentralbereichs
ist kleiner als der Durchmesser des Innen- und des Außenbereichs.
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Der
Innenbereich des Ventilkörpers 41 wirkt so,
dass er den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a öffnet bzw.
schließt,
und der Außenbereich des
Ventilkörpers 41 wirkt
so, dass er eine Verbindungsöffnung 43 öffnet bzw.
schließt,
die für
die Verbindung des Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlasses 25a mit
Luft vorgesehen ist.
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Bei
dieser Konfiguration befindet sich dann, wenn sich der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a in
einem geöffneten
Zustand befindet, die Verbindungsöffnung 43 in einem
geschlossenen Zustand, wie in 3A gezeigt,
und wenn sich der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a in
einem geschlossenen Zustand befindet, befindet sich die Verbindungsöffnung 43 in
einem geöffneten
Zustand, wie in 3B gezeigt.
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Wie
in 1 dargestellt, enthält das Gehäuseelement 3 das Gehäuse 30,
die Frontplatte 50 und die Rückplatte 51. Insbesondere
sind die Frontplatte 50, die Rückplatte 51 und das
Gehäuse 30 mittels mehrerer
Bolzen 90 so aneinander befestigt, dass sie integral sind.
Bei dieser Ausführungsform
werden sechs Bolzen 90 verwendet. Das Gehäuseelement 3, das
ein Ganzes aus dem Gehäuse 30,
der Frontplatte 50 und der Rückplatte 51 bildet,
ist an der Außenumfangsfläche des
Rotors 20 so befestigt, dass es innerhalb eines vorbestimmten
Winkels eine Relativdrehung ausführt.
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Der
Steuerzahnkranz 31 ist an einem Außenumfang des Gehäuses 30 integral
ausgebildet, und fünf
vorspringende Bereiche 33 sind an einer Innenumfangsfläche des
Gehäuses 30 ausgebildet.
Das Gehäuse 30 ist
durch den Rotor 30 so drehbar gehalten, dass eine Innenumfangsfläche jedes
vorspringenden Bereichs 33 eine Außenumfangsfläche des Rotors 30 berührt.
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An
einem der vorspringenden Bereiche 33 sind eine den Verriegelungsbolzen 80 aufnehmende Abzugsnut 34 und
eine die Feder 81 aufnehmende Gehäuseöffnung 35 ausgebildet.
Die in der Gehäuseöffnung 35 aufgenommene
Feder 81 spannt den Verriegelungsbolzen 80 so
vor, dass er sich in einer radialen Richtung der Nockenwelle 10 nach
innen bewegt.
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Eine
Flüssigkeitskammer
R0, die im Gehäuse 30 definiert
ist, der Rotor 20 und zwei vorspringende Bereiche 33,
die sich in einer Umfangsrichtung nebeneinander befinden, sind durch
jeden der Flügel 70 so
in Abteile geformt, dass sie zwei Kammern bilden, eine Frühverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R1 (z.B. die erste Kammer) und eine Spätverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R2 (z.B. die zweite Kammer).
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An
einer Seite des größten Spätverstellwinkels
ist eine Relativbewegung zwischen dem Rotor 20 und dem
Gehäuse 30 derart
begrenzt, dass der Flügel 70 (dargestellt
als ein Flügel 70a)
eine Fläche 33a des
vorspringenden Bereichs 33 in einer Umfangsrichtung des
Rotors 20 berührt,
und an einer Seite des größten Frühverstellwinkels
ist die Relativbewegung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 derart
begrenzt, dass der Flügel 70 (dargestellt als
ein Flügel 70b)
die andere Fläche 33b des
vorspringenden Bereichs 33 in der Umfangsrichtung des Rotors 20 berührt. Da
der Verriegelungsbolzen 80 in die Verriegelungsnut 22 eingeführt ist,
ist an der Seite des Spätverstellwinkels
die Relativbewegung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 begrenzt.
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Die
Torsionsfeder 60 ist zwischen der Frontplatte 50 und
dem Rotor 20 so angeordnet, dass ein Ende der Torsionsfeder 60 mit
der Frontplatte 50 verbunden ist und das andere Ende der
Torsionsfeder 60 mit dem Rotor 20 so verbunden
ist, so dass eine Vorspannkraft an den Rotor 20 in der
Seite des Frühverstellwinkels
(im Uhrzeigersinn in 2) so angelegt wird, dass sich
der Rotor 20 relativ zum Gehäuse 30, der Frontplatte 50 und
der Rückplatte 51 drehen kann.
Bei dieser Konfiguration wird das Ansprechen hinsichtlich der Betätigung des
Rotors 20 in einer Frühverstellwinkelrichtung
erhöht.
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Ein
Betrieb der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 wird bei
der Ausführungsform
mit vorstehend genannter Konfiguration nun genauer erläutert. Während der
Verbrennungsmotor stoppt, stoppt die Ölpumpe 205 ebenfalls,
das Schaltventil ist daher nicht stromführend und das Hydrauliköl (Hydraulikdruck) wird
der Flüssigkeitskammer
R0 nicht zugeführt.
An diesem Punkt wird, wie in 2 gezeigt,
der Verriegelungsbolzen 80 in die Verriegelungsnut 22 eingeführt, um
die Relativbewegung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 zu
begrenzen.
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Wenn
der Verbrennungsmotor startet und die Ölpumpe 205 betätigt wird,
wird während
eines Zeitraums, in dem eine relative Einschaltdauer zum Betreiben
des Schaltventils 200 klein ist (während das Verhältnis des
stromführenden
Zeitraums relativ zum nicht stromführenden Zeitraum pro Zeiteinheit
klein ist), wird das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) nur der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R2 über
den Verbindungsdurchlass 15, den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 11 und
den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25 zugeführt, so
dass die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 im gesperrten Zustand
bleiben kann.
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Unter
einem bestimmten Fahrzustand des Verbrennungsmotors, wenn der Rotor 20 in
die Richtung des Frühverstellwinkels
gedreht werden muss, um die Ventilsteuerzeiten steuern zu können, wird
die relative Einschaltdauer des dem Schaltventil 200 zugeführten elektrischen
Stromes erhöht
und die Position der Spule 204 geändert.
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Ferner
wird das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) von der Ölpumpe 205 der
Frühverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R1 über
den Verbindungsdurchlass 16 und die Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 12, 26 und 24 zugeführt.
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Gleichzeitig
wird das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) auch der Verriegelungsnut 22 über den
Verriegelungsflüssigkeitsdurchlass 28 zugeführt, der
auch als Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass
dient, und wird schließlich
zu einem Endbereich 80a des Verriegelungsbolzens 80 eingeführt.
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An
diesem Punkt wird, da der Hydraulikdruck dem Endbereich 80a des
Verriegelungsbolzens 80 in einer Auswärtsrichtung zugeführt wird,
der Verriegelungsbolzen 80 aus der Verriegelungsnut 22 geschoben.
Danach ist der Rotor 20 relativ zum Gehäuse 30 drehbar.
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Andererseits
wird das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) in der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R1 über
den Verbindungsdurchlass 15 abgezogen und vom Ablaufkanal 207 des
Schaltventils 200 abgeführt.
Danach wird der Rotor 20 relativ zum Gehäuse 30 in
die Richtung des Frühverstellwinkels
gedreht. Wenn die Seitenfläche
des Flügels 70b die Seitenfläche 33b des
vorspringenden Bereichs 33 berührt, ist die Drehung des Rotors 20 relativ
zum Gehäuse 30 in
Richtung des Frühverstellwinkels
begrenzt.
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Unter
einem bestimmen Fahrzustand des Verbrennungsmotors, wenn der Rotor 20 in
die Richtung des Spätverstellwinkels
gedreht werden muss, um die Ventilsteuerzeiten steuern zu können, wird
die relative Einschaltdauer des dem Schaltventil 200 zugeführten elektrischen
Stromes erhöht
und die Position der Spule 204 geändert. Das Hydrauliköl (Hydraulikdruck)
wird von der Ölpumpe 205 der
Spätverstellwinkel-Fltissigkeitskammer
R2 über
den Verbindungsdurchlass 15 und die Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlässe 11 und 23 zugeführt.
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Andererseits
wird das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) in der Frühverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R1 über
die Frühverstellwinkeldurchlässe 24 und 12 und
den Verbindungsdurchlass 16 abgezogen und vom Ablaufkanal 207 des
Schaltventils 200 abgeführt.
Daraufhin wird der Rotor 20 relativ zum Gehäuse 30 in
die Richtung des Spätverstellwinkels
gedreht. Wenn die Seitenfläche
des Flügels 70a die Seitenfläche 33a des
vorspringenden Bereichs 33 berührt, ist die Drehung des Rotors 20 relativ
zum Gehäuse 30 in
Richtung des Spätverstellwinkels
begrenzt.
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Nachdem
das Hydrauliköl
(Hydraulikdruck) aus der Verriegelungsnut 22 abgelaufen
ist, wird der am Gehäuse 30 vorgesehene
Verriegelungsbolzen 80 so bewegt, dass er in die Verriegelungsnut 22 eingeführt wird.
Dadurch wird die Drehung des Rotors 20 relativ zum Gehäuse 30 begrenzt.
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Wie
in 3 gezeigt, wird, während der
Verbrennungsmotor stoppt oder bei niedriger Drehzahl dreht, der
Ventilkörper 41 durch
die Schraubenfeder 42 zum Wellenzentrum der Nockenwelle 10 hin
vorgespannt. Dadurch wechselt das Öffnungs-/Schließventil 40 in
einen geöffneten
Zustand. Während
sich der Ventilkörper 41 im
geöffneten
Zustand befindet, passiert das Hydrauliköl jeweils den Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26a bzw.
den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a.
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An
diesem Punkt fließt
das Hydrauliköl
nicht zu einer Seite, die Luft enthält, da sich die Verbindungsöffnung 43 in
einem geschlossenen Zustand befindet. Wenn sich der Verbrennungsmotor
so dreht, dass seine Drehzahl höher
ist als eine vorbestimmte Drehzahl, wird aufgrund einer Zentrifugalkraft
der Ventilkörper
in einer radialen Richtung der Nockenwelle 10, wie in 4 gezeigt, gegen die durch die Schraubenfeder
angelegte Vorspannkraft nach außen
bewegt. An diesem Punkt befinden sich der Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26a und der
Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a in einem
geschlossenen Zustand, so dass das Hydrauliköl weder hinein- noch herausfließen kann.
Gleichzeitig wechselt die Verbindungsöffnung 43 in einen geöffneten
Zustand, und die Frühverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R1 und die Spätverstellwinkel-Flüssigkeitskammer
R2 sind mit der Luft enthaltenden Seite verbunden.
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Genauer,
wenn sich der Verbrennungsmotor mit geringer Drehzahl dreht und
die Hydraulikölmenge
gering ist, wird das Hydrauliköl
den fünf
Flüssigkeitskammern
R9 zugeführt,
damit der Betriebsdruck der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 aufrecht
erhalten werden kann.
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Andererseits
wird, wenn sich der Verbrennungsmotor mit hoher Drehzahl dreht und
die Hydraulikölmenge
groß ist,
das Hydrauliköl
nicht den vier Flüssigkeitskammern
R0 zugeführt,
bei denen die Öffnungs-/Schließventile 40 vorgesehen
sind, und die vier Flüssigkeitskammern
R0 stehen mit der Luft in Verbindung. Somit beziehen sich die vier
Flüssigkeitskammern
R0 nicht auf den Betrieb der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1,
und die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung 1 wird durch
die eine Flüssigkeitskammer
R0 betrieben. Daher arbeitet, wenn die Hydrauliköl menge groß ist, die Flüssigkeitskammer R0
mit einer Geschwindigkeit, die fünfmal
so hoch ist, wie in dem Fall, in dem die fünf Flüssigkeitskammern R0 betrieben
werden.
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Bei
der Ausführungsform
ist das Öffnungs-/Schließventil 40 an
jedem Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26a und
bei jedem Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a jeder
der vier Flüssigkeitskammern
R0 vorgesehen, jedoch kann die Anzahl der Öffnungs-/Schließventile 40 geändert werden.
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Ferner
wird bei der Ausführungsform
das einzelne Öffnungs-/Schließventil 40 verwendet,
um den Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26a oder
den Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a und
die Verbindungsöffnung 43 zu öffnen bzw.
zu schließen,
jedoch können
der Frühverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 26a,
der Spätverstellwinkel-Flüssigkeitsdurchlass 25a und
die Verbindungsöffnung 43 durch
einen jeweils vorgesehenen Ventilkörper geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform
enthält
die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung einen ersten Flüssigkeitsdurchlass,
durch den Flüssigkeit
der ersten Kammer zugeführt
bzw. von dieser abgeführt
wird, einen zweiten Flüssigkeitsdurchlass,
durch den Flüssigkeit
der zweiten Kammer zugeführt
bzw. von dieser abgeführt
wird, eine Einrichtung zum Öffnen/Schließen von
entweder dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeitsdurchlass, und eine
Einrichtung zum Öffnen/Schließen von
entweder der ersten oder der zweiten Kammer. Bei dieser Ausführungsform
ist, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig ist, die Hydraulikölmenge gering
und der Hydraulikdruck ist niedrig; alle ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlässe werden
so gesteuert, dass sie sich in einem geöffneten Zustand befinden; gleichzeitig
werden alle ersten und zweiten Kammern so gesteuert, dass sie sich
in einem geschlossenen Zustand befinden, um ein erforderliches Antriebsdrehmoment
gewährleisten
zu können.
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Wenn
ferner die Drehzahl des Verbrennungsmotors hoch ist, die Hydraulikölmenge groß und der
Hydraulikdruck hoch sind, werden einige der ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlässe so gesteuert,
dass sie sich in einem geschlossenen Zustand befinden, gleichzeitig
werden die ersten und zweiten Kammern, die den geschlossenen Flüssigkeitsdurchlässen entsprechen,
so gesteuert, dass sie sich in einem geöffneten Zustand befinden, so
dass die geringe Hydraulikölmenge
den Flüssigkeitskammern
zugeführt
werden kann. Somit kann die Ansprechgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung
weiter verbessert werden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Durchlässe öffnet bzw.
schließt
einen der ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlässe auf
der Basis einer Drehzahl von entweder der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement,
und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern öffnet
bzw. schließt
eine der ersten und zweiten Kammern auf der Basis einer Drehzahl
von entweder der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement. Somit sind
die Steuerungen der Einrichtungen zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und zum Öffnen/Schließen der
Kammern vereinfacht worden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Kammern
wechselt in einen geschlossenen Zustand, während sich die Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
in einem geöffneten
Zustand befindet, und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Kammern
wechselt in einen geöffneten
Zustand, während
sich die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
in einem geschlossenen Zustand befindet. Somit kann der Druck des
Hydrauliköls
effektiv genutzt und die Ventilsteuerzeitsteuervorrichtung gleichmäßig betrieben
werden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Durchlässe enthält ein Ventilelement
und ein Vorspannelement, und das Vorspannelement legt eine Vorspannkraft
an das Ventilelement so an, dass sich das Ventilelement zu einer
Wellenmitte der Drehwelle bewegen kann, und die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern enthält
ein Ventilelement und ein Vorspannelement, und das Vorspannelement
legt eine Vorspannkraft an das Ventilelement so an, dass sich das
Ventilelement zu einer Wellenmitte der Drehwelle bewegen kann. Somit
können
die Drehwelle und das Drehmomentübertragungselement
durch Zentrifugalkraft betrieben werden, und der Aufbau der Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern kann vereinfacht werden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Durchlässe wechselt
vom geöffneten
Zustand zum geschlossenen Zustand, wenn die Drehzahl von entweder
der Drehwelle oder dem Drehmomentübertragungselement eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht. Somit kann die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
gemäß der Drehzahl
des Verbrennungsmotors gesteuert werden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Kammern
wechselt vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand, wenn die Drehzahl
von entweder der Drehwelle oder dem Drehmoment übertragungselement eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht. Somit kann die Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern gemäß der Drehzahl
des Verbrennungsmotors gesteuert werden.
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Die
Einrichtung zum Öffnen/Schließen der Kammern öffnet bzw.
schließt
eine Verbindungsöffnung, über die
eine der ersten und zweiten Kammern mit Luft in Verbindung steht.
Somit kann der Hydraulikdruck in einer der ersten und zweiten Kammern
gemindert werden.
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Das
Ventilelement der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und das Ventilelement der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern sind integral geformt. Somit kann der Aufbau der Einrichtung
zum Öffnen/Schließen der
Durchlässe
und der Einrichtung zum Öffnen/Schließen der
Kammern vereinfacht werden.