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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zum Steuern einer Öffnungs-
und Schließtaktung
von zumindest entweder einem Einlassventil oder einem Ablassventil
eines Verbrennungsmotors basierend auf einem Betriebszustand des
Motors.
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HINTERGRUND
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Eine
bekannte Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung vom Schiebertyp ist
in der
JP 11-294121A offenbart.
Die offenbarte Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung steuert eine Öffnungs-
und Schließtaktung
von Ventilen eines Verbrennungsmotors durch Zufuhr und Abgabe eines
Arbeitsfluids bezüglich
einer Fluidkammer, die zwischen einem Gehäuseelement und einem Schieberrotor
geformt ist. Das Gehäuseelement
ist eines von Rotationselementen, die sich integral mit einer Riemenscheibe
oder einem Zahnkranz drehen, der sich synchron zu einer Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors dreht. Der Schieberrotor ist das andere der
Rotationselemente, einschließlich
eines Schiebers, der zum Teilen der Fluidkammer in zwei Arbeitskammern
verwendet wird, und dreht sich auf einer radial inneren Seite des
Gehäuseelements.
Der Schieberrotor ist so vorgesehen, dass er koaxial und drehbar
mit dem Gehäuseelement
ist, und sich integral mit einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors
zum Öffnen
und Schließen der
Ventile des Verbrennungsmotors dreht. Die zwei Arbeitskammern entsprechen
einer Kammer vorauseilenden Winkels, die eine Relativrotationsphase
des Schieberrotors zu dem Gehäuse
in eine Richtung vorauseilenden Winkels durch eine Zufuhr eines
Arbeitsfluids an die Kammer vorauseilenden Winkels verschiebt, und
einer Kammer nacheilenden Winkels, die eine Relativrotationsphase
des Schieberrotors zu dem Gehäuse
in einer Richtung nacheilenden Winkels durch die Zufuhr des Arbeitsfluids
an die Kammer nacheilenden Winkels verschiebt. Die Kammer vorauseilenden
Winkels und die Kammer nacheilenden Winkels sind voneinander durch
den Schieber getrennt. Dann wird ein Fluiddruck in der Kammer vorauseilenden
Winkels und der Kammer nacheilenden Winkels justiert, um dadurch
die Relativrotationsphase zwischen dem Gehäuseelement und dem Schieberrotor
zu steuern. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit von einem Betriebszustand
des Motors eine Rotation der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle gesteuert
wird, um dadurch eine Öffnungs-
und Schließtaktung
der Ventile zu steuern. Die Steuerleistung hängt von einem Druck aufnehmenden
Gebiet und einem Volumen der Fluiddruckkammer und Ähnlichem
ab.
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Beispielsweise
wird das Einlassventil auf der Seite eines am weitesten verzögerten Winkels
beim Start des Verbrennungsmotors, in einem Leerlauffahrzustand
und Ähnlichem
gesteuert und dann in Richtung auf die Seite vorauseilenden Winkels
in Abhängigkeit
von einer Zunahme von Umdrehungen des Verbrennungsmotors gesteuert.
Das Arbeitsfluid (beispielsweise Öl) wird durch die Leistung
des Verbrennungsmotors aktiviert und wird durch eine Ölpumpe zugeführt, die
eine Saugkapazität
aufweist, in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Im Fall von geringen Drehzahlen
des Verbrennungsmotors nimmt der Fluiddruck ab und somit werden
ein ausreichendes Druck aufnehmendes Gebiet und das Volumen der
Fluiddruckkammer zum Sicherstellen des notwendigen Ansprechverhaltens vorgesehen.
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Wenn
andererseits der Verbrennungsmotor in einen stabilen Betriebszustand
gelangt, sollte das Einlassventil passend zwischen der Seite vorauseilenden
Winkels und der Seite nacheilenden Winkels abhängig von dem Betriebszustand
des Motors gesteuert werden. Da jedoch Öl als Schmiermittel des Verbrennungsmotors
oder eines Getriebemechanismus verwendet wird, kann eine Zunahme
der Temperatur eine Abnahme der Viskosität des Öls hervorrufen. Als Folge kann
ein Leckstrom möglicherweise auftreten,
um dadurch eine Abnahme eines Hydraulikdrucks zu induzieren. Ferner
kann möglicherweise aufgrund
eines Drucksteuerventils, das normalerweise im Hydraulikdrucksystem
vorgesehen ist, nicht die gesamte Saugkraft der Ölpumpe, die in Abhängigkeit von
der Drehzahl des Verbrennungsmotors zunimmt, genutzt werden. Entsprechend
ist es möglich,
dass ein erforderliches Ansprechverhalten im Betrieb nicht erhalten
wird. Um das Ansprechverhalten zu verbessern, ist es effektiv, das
Volumen der Fluiddruckkammer zu reduzieren. Die Erzeugung eines
Drehmoments kann jedoch ebenfalls verringert sein, um dadurch die
Steuerfähigkeit
insbesondere bei niedrigen Drehzahlen zu beeinträchtigen.
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Somit
besteht eine Notwendigkeit für
eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung, die ein herausragendes
Ansprechverhalten im Betrieb unabhängig von der Umdrehungszahl
eines Verbrennungsmotors hat.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
ein Rotationselement der Antriebsseite, das synchron mit einer Kurbelwelle
eines Verbrennungsmotors drehbar ist, ein Rotationselement der angetriebenen
Seite, das koaxial zu dem Rotationselement der Antriebsseite angeordnet
ist und synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, die eine Öffnungs- und
Schließtaktung
von Ventilen des Verbrennungsmotors steuert, eine Mehrzahl von Fluiddruckkammern,
die zwischen dem Rotationselement der Antriebsseite und dem Rotationselement
der angetriebenen Seite geformt sind, und die jeweils eine Kammer
vorauseilenden Winkels und eine Kammer nacheilenden Winkels enthalten,
wobei die Kammer vorauseilenden Winkels eine Relativrotationsphase
des Rotationselements der angetriebenen Seite zu dem Rotationselement
der Antriebsseite in einer Richtung vorauseilenden Winkels durch
eine Zufuhr eines Fluids an die Kammer vorauseilenden Winkels verschiebt,
die Kammer nacheilenden Winkels die Relativrotationsphase des Rotationselements
der angetriebenen Seite zum Rotationselement der Antriebsseite in
einer Richtung nacheilenden Winkels durch die Zufuhr des Fluids
an die Kammer nacheilenden Winkels verschiebt, eine Mehrzahl von
Schiebern, die an entweder dem Rotationselement der Antriebsseite
oder dem Rotationselement der angetriebenen Seite vorgesehen sind
und jeweils die Fluiddruckkammer in die Kammer vorauseilenden Winkels
und die Kammer nacheilenden Winkels teilen, ein Zwischenelement,
von dem ein Teil in der Fluiddruckkammer vorgesehen ist und mit
dem Rotationselement der Antriebsseite und dem Rotationselement der
angetriebenen Seite in Eingriff bringbar ist, und ein Eingriffselement
zum Bewirken, dass das Zwischenelement mit dem Rotationselement
der Antriebsseite oder dem Rotationselement der angetriebenen Seite
in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors in Eingriff gelangt.
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Gemäß der beschriebenen
Erfindung kann das Zwischenelement mit einem der beiden Rotationselemente
in Abhängigkeit
vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors in Eingriff gelangen.
Die Druck aufnehmende Fläche,
d.h. der Schieber, wird variabel in Abhängigkeit davon gemacht, auf
welchem Rotationselement das Zwischenelement, von dem ein Teil in
der Fluiddruckkammer vorgesehen ist, in Eingriff ist. Alternativ
wird das Volumen der Fluiddruckkammer variabel gemacht. Entsprechend
sind die Druck aufnehmende Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl
des Verbrennungsmotors justierbar. Die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
mit dem herausragenden Ansprechverhalten im Betrieb kann unabhängig von
der Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors vorgesehen werden. Bei
einem alternativen Verfahren kann die Druck aufnehmende Fläche der
Fluiddruckkammer verringert werden, indem ein Zufuhrweg des Fluids
an mehrere Fluiddruckkammern blockiert wird. Gemäß einem solchen Verfahren wird
jedoch eine große Änderung
für den
Fluiddruckkreis benötigt.
Andererseits ist gemäß den vorherigen
Ausführungsformen
das Volumen der Fluiddruckkammer variabel, wobei der Zufuhr- und
Abgabeweg des Fluids relativ zur Fluiddruckkammer nach wie vor beibehalten
ist, so dass dadurch das Ansprechverhalten im Betrieb mit einer
einfachen Struktur verbessert wird.
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Es
wird bevorzugt, dass die variable Ventilsteuerungsvorrichtung weiter
ein Vorbelastungsmittel zum Vorbelasten des Eingriffselements in
einer Richtung, in der das Zwischenelement mit entweder dem Rotationselement
der Antriebsseite oder dem Rotationselement der angetriebenen Seite,
an dem die Schieber vorgesehen sind, in Eingriff gelangt, und ein den
Eingriff schaltendes Mittel zum Verschieben einer Position des Eingriffselements
gegen eine vorbelastende Kraft des Vorbelastungsmittels enthält, so dass
ein Eingriff zwischen dem Zwischenelement und entweder dem Rotationselement
der Antriebsseite oder dem Rotationselement der angetriebenen Seite,
an dem die Schieber vorgesehen sind, aufgehoben wird und gleichzeitig
bewirkt wird, dass das Zwischenelement und entweder das Rotationselement
der angetriebenen Seite oder das Rotationselement der Antriebsseite,
an dem die Schieber nicht vorgesehen sind, in Eingriff gebracht
werden.
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Entsprechend
wird das Eingriffselement durch das Vorbelastungsmittel vorbelastet,
so dass dadurch bewirkt wird, dass das Zwischenelement und eines
der Rotationselemente, an dem die Schieber vorgesehen sind, miteinander
in Eingriff gebracht werden. Somit können im Anfangszustand, wie
z.B. dem Anlassen des Verbrennungsmotors, die maximale Druck aufnehmende
Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer erreicht werden. Da zusätzlich das
Eingriffselement durch das den Eingriff schaltende Mittel in einer
Richtung entgegengesetzt zur Vorbelastungsrichtung verschoben wird,
können die
Druck aufnehmenden Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer nach Bedarf verringert werden,
um dadurch das Ansprechverhalten im Betrieb zu verbessern.
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Zusätzlich wird
es bevorzugt, dass das Zwischenelement angeordnet ist, indem es
durch das Rotationselement der Antriebsseite und das Rotationselement
der angetriebenen Seite sandwichartig aufgenommen wird, die aufeinander
in einer Radialrichtung davon gerichtet sind, und das Eingriffselement
so vorgesehen ist, dass es in der Radialrichtung des Rotationselements
der Antriebsseite und des Rotationselements der angetriebenen Seite
verschiebbar ist.
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Gemäß einer
solchen Struktur kann das Zwischenelement den gesamten einzelnen
Schieber bilden. Wenn dann das Zwischenelement mit einem der Rotationselemente,
an dem die Schieber vorgesehen sind, in Eingriff gelangt, kann das
Zwischenelement als der Schieber verwendet werden. In den Fällen, in denen
das Zwischenelement mit dem anderen der Rotationselemente in Eingriff
gelangt, an dem die Schieber nicht vorgesehen sind, wird das Zwischenelement,
d.h. der Schieber, befestigt, d.h. das Zwischenelement dient als
eine festgelegte Wand der Fluiddruckkammer. Somit wird zumindest
eine der mehrfachen Fluiddruckkammern vorübergehend daran gehindert,
als die Fluiddruckkammer zu wirken, wobei der Zufuhr- und der Abgabedurchlass
für das Arbeitsfluid
beibehalten bleiben. Als Folge können die
Druck aufnehmenden Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer verringert werden, dass dadurch
das Ansprechverhalten im Betrieb verbessert wird.
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Weiter
wird es bevorzugt, dass das den Eingriff schaltende Mittel eine
Position des Eingriffselements durch entweder einen Hydraulikdruck
des Fluids oder eine zentrifugale Kraft, die in Abhängigkeit von
einer Rotation von entweder dem Rotationselement der Antriebsseite
oder dem Rotationselement der angetriebenen Seite erzeugt wird,
verschiebt.
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Zum
Zeitpunkt des Anlassens des Verbrennungsmotors ist die Zufuhr des
Arbeitsfluids gering und der Fluiddruck ist ebenfalls niedrig. Um
das erforderliche Drehmoment zu erzielen, werden somit die maximale
Druck aufnehmende Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer benötigt. Wenn andererseits die
Drehzahl des Verbrennungsmotors zunimmt, ist es wünschenswert,
die Druck aufnehmende Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer zu reduzieren, so dass eine
sofortige Steuerung erreicht wird. Wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors
zunimmt, nehmen die Umdrehungen des Rotationselements der Antriebsseite
und des Rotationselements der angetriebenen Seite ebenfalls zu.
Entsprechend wird das Eingriffselement in der Radialrichtung nach
außen
von beiden Rotationselementen verschoben, indem es die Zentrifugalkraft
aufnimmt, die in Abhängigkeit
zur Zunahme der Umdrehungszahl der Rotationselemente zunimmt. Dann
werden die Druck aufnehmende Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer reduziert, dass dadurch das
Ansprechverhalten im Betrieb mit einer einfachen Struktur verbessert
wird. Wenn ferner die Umdrehungszahl der Rotationselemente zunimmt,
kann eine ausreichende Zufuhr des Arbeitsfluids und des Fluiddrucks
erhalten werden. Somit kann das Eingriffselement verschoben werden
aufgrund des Drucks des Arbeitsfluids, dass dadurch eine zuverlässige und genaue
Steuerung erzielt wird.
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Weiter
wird es bevorzugt, dass das Zwischenelement angeordnet ist, indem
es durch das Rotationselement der Antriebsseite und das Rotationselement
der angetriebenen Seite, die aufeinander in einer Rotationsachsenrichtung
von ihnen gerichtet sind, sandwichartig aufgenommen ist, und das
Eingriffselement ist so vorgesehen, dass es in der Rotationsachsenrichtung
des Rotationselements der Antriebsseite und des Rotationselements
der angetriebenen Seite verschiebbar ist.
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Wenn
das Zwischenelement mit dem Rotationselement in Eingriff gelangt,
an dem die Schieber vorgesehen sind, kann das Zwischenelement als
der Schieber verwendet werden. In Fällen, in denen das Zwischenelement
mit dem Rotationselement in Eingriff gelangt, an dem die Schieber
nicht vorgesehen sind, wird das Zwischenelement als eine festgelegte Wand
der Fluiddruckkammer verwendet. Somit können die Druck aufnehmende
Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer, an der das Zwischenelement
vorgesehen ist, verringert werden, um das Ansprechverhalten im Betrieb
zu verbessern.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass das Zwischenelement, das in den Fluiddruckkammern
angeordnet ist, kontinuierlich in einer Umfangsrichtung davon geformt
ist.
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Gemäß der vorher
beschriebenen Struktur sind jeweilige Bereiche des Zwischenelements
an den mehreren Fluiddruckkammern vorgesehen, die in der Umfangsrichtung
angeordnet sind. Das bedeutet, dass das Zwischenelement an allen
Fluiddruckkammern vorgesehen sein kann. Ferner bilden die jeweiligen
Bereiche des Zwischenelements ein einziges Zwischenelement, indem
sie in der Umfangsrichtung verbunden sind. Somit kann die Funktion
des Zwischenelements in jeweiligen Fluiddruckkammern gemeinsam geschaltet
oder verändert
werden durch einen Eingriff an einem einzigen Bereich, an dem die jeweiligen
Bereiche des Zwischenelements miteinander verbunden sind. Gemäß einer
solchen Struktur kann es unabhängig
davon, ob der Fluiddruck gleich ist oder absichtlich unter den jeweiligen
Fluiddruckkammern unausgeglichen ist, einfach sein, einen geeigneten
Ausgleich zwischen den Fluiddruckkammern zu erzielen. Als Folge
kann die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung mit dem hervorragenden
Ansprechverhalten im Betrieb erzielt werden.
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Weiter
wird es bevorzugt, dass das Zwischenelement, das mit einem von dem
Rotationselement der Antriebsseite und dem Rotationselement der
angetriebenen Seite durch das Eingriffselement in Eingriff ist,
eine längere
Länge in
Umfangsrichtung in einer der Fluiddruckkammern als eine Umfangslänge des
in jeder der Fluiddruckkammern vorgesehenen Schiebers aufweist.
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Bei
dem Zwischenelement, das als der Schieber dient, wenn es mit einem
der Rotationselemente in Eingriff gelangt, an dem die Schieber vorgesehen
sind, ist ein Teil des Zwischenelements, der als der Schieber dient,
länger
in der Länge
der Umfangsrichtung als die Umfangslänge des Rotationselements,
das konstant als der Schieber dient. Das Zwischenelement sollte,
nachdem es sich von dem einen der Rotationselemente getrennt hat
und mit dem anderen der Rotationselemente in Eingriff gelangt ist, an
dem die Schieber nicht vorgesehen sind, in den Ausgangszustand zurückkehren,
in dem das Zwischenelement mit einem der Rotationselemente in Eingriff
gelangt, an dem die Schieber vorgesehen sind. Da das Eingriffselement
in einer Richtung vorbelastet ist, so dass es mit einem der Rotationselemente
in Eingriff gelangt, kann das Zwischenelement in den Ausgangszustand
zurückkehren,
solange Positionen von einem der Rotationselemente und dem Zwischenelement
einander entsprechen. In Fällen,
in denen die Umfangslänge
des Zwischenelements lang ist, ist eine Bewegungsstrecke davon in
der Fluiddruckkammer gering und somit kann die Positionierung zwischen
einem der Rotationselement und dem Zwischenelement einfach durchgeführt werden. Nachdem
das Zwischenelement mit dem anderen der Rotationselemente in Eingriff
gelangt, wird eine ausreichende Bewegungsstrecke für die Schieber des
einen der Rotationselemente sichergestellt, die unabhängig die
Relativrotationsphase zwischen den beiden Rotationselementen justieren.
Somit kann die Druck aufnehmende Fläche der Fluiddruckkammer variabel
sein und das Zwischenelement kann einfach in den Ausgangszustand
zurückkehren,
um dadurch die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung vorzusehen mit
dem herausragenden Ansprechverhalten im Betrieb.
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Ferner
wird es bevorzugt, dass das den Eingriff schaltende Mittel eine
Position des Eingriffselements durch einen Hydraulikdruck des Fluids
verschiebt.
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Beim
Anlassen des Verbrennungsmotors ist die Zufuhr des Arbeitsfluids
klein und der Fluiddruck ist auch niedrig. Somit werden zum Erzielen
des erforderlichen Drehmoments die maximale Druck aufnehmende Fläche und
das maximale Volumen der Fluiddruckkammer benötigt. Wenn andererseits die Umdrehungszahl
des Verbrennungsmotors zunimmt, ist es wünschenswert, die Druck aufnehmende
Fläche
und das Volumen der Fluiddruckkammer zu verringern, so dass eine
unmittelbare Steuerung erzielt wird. Wenn die Drehzahlen der Rotationselemente zunehmen,
können
eine ausreichende Zufuhr des Arbeitsfluids und der Fluiddruck erhalten
werden. Somit kann das Eingriffselement durch den Druck des Arbeitsfluids
verschoben werden, dass dadurch eine zuverlässige und genaue Steuerung
erzielt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorhergehenden und zusätzlichen
Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen zu sehen ist, wobei:
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1 eine
Querschnittsansicht unter Bezug auf eine Rotationsachse einer Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
senkrechte Querschnittsansicht zur 1 zum Darstellen
eines Ausgangszustands (d.h. eines Zustands vor einem Eingriffsschaltvorgang)
eines Rotationselements der Antriebsseite, eines Rotationselements
der angetriebenen Seite und eines Zwischenelements ist;
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3A eine
senkrechte Querschnittsansicht im Bezug zur Rotationsachse der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zum Darstellen eines Zustands unmittelbar vor dem Eingriffsschaltvorgang
ist;
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3B eine
vergrößerte Ansicht
eines Eingriffsbereichs zwischen einem Eingriffselement und dem
Rotationselement der angetriebenen Seite ist;
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4A eine
senkrechte Querschnittsansicht im Bezug zur Rotationsachse der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zum Darstellen eines Zustands unmittelbar nach dem Eingriffsschaltvorgang
ist;
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4B eine
vergrößerte Ansicht
des Eingriffsbereichs zwischen dem Eingriffselement und dem Rotationselement
der Antriebsseite ist;
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5A eine
senkrechte Querschnittsansicht in Bezug zur Rotationsachse der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zum Darstellen eines Zustands nach dem Eingriffsschaltvorgang ist;
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5B eine
vergrößerte Ansicht
des Eingriffsbereichs zwischen dem Eingriffselement und dem Rotationselement
der Antriebsseite ist;
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6 eine
senkrechte Querschnittsansicht unter Bezug zur Rotationsachse der
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung zum Darstellen eines Zwischenelements
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der ersten Ausführungsform
ist;
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7 ein
Taktungsdiagramm ist, das ein Beispiel des Eingriffsschaltvorgangs
und einer Phasensteuerung darstellt;
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8 eine
Querschnittsansicht unter Bezug zu einer Rotationsachse einer Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist;
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9 eine
senkrechte Querschnittsansicht von 8 zum Darstellen
eines Ausgangszustands (d.h. eines Zustands vor einem Eingriffsschaltvorgang)
eines Rotationselements der Antriebsseite, eines Rotationselements
der angetriebenen Seite und eines Zwischenelements ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht ist, die ein Eingriffsverhältnis zwischen
dem Rotationselement der angetriebenen Seite und dem Zwischenelement
veranschaulicht;
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11A eine Draufsicht ist, die das Rotationselement
der angetriebenen Seite veranschaulicht;
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11B eine Draufsicht ist, die das Zwischenelement
veranschaulicht;
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12A eine senkrechte Querschnittsansicht im Bezug
zur Rotationsachse der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung zum Darstellen
eines Zustands des Eingriffsschaltvorgangs ist;
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12B einen Zustand unmittelbar vor dem Eingriffsschaltvorgang
darstellt;
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12C einen Zustand unmittelbar nach dem Eingriffsschaltvorgang
darstellt;
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13A eine senkrechte Querschnittsansicht in Bezug
zur Rotationsachse der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung zum Veranschaulichen
eines Zustands nach dem Eingriffsschaltvorgang ist;
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13B einen Zustand nach dem Eingriffsschaltvorgang
veranschaulicht;
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14A und 14B Draufsichten
sind, die das Rotationselement der angetriebenen Seite und das Zwischenelement
jeweils darstellen, gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der zweiten Ausführungsform;
und
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15 eine
Ansicht ist, die eine Struktur der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erklärt.
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Eine
erste Ausführungsform
wird nachfolgend erklärt. 1 ist
eine Querschnittsansicht in einer Rotationsachsenrichtung einer
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Öffnungs- und
Schließtaktung
von zumindest einem aus einem Einlassventil und einem Ablassventil
eines Motors (d.h. Verbrennungsmotors) basierend auf einem Betriebszustand
des Motors. 2 ist eine Querschnittsansicht
senkrecht zu 1. 15 ist
eine Ansicht, die eine Struktur der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
veranschaulicht. Wie es in 1, 2 und 15 gezeigt
ist, enthält
die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung vom Schiebertyp gemäß der ersten Ausführungs form
ein Rotationselement der Antriebsseite 1A, ein Rotationselement
der angetriebenen Seite 3A, Fluiddruckkammern 5 und
Schieber 4. Jeder Schieber 4 ist als ein Element
vorgesehen, das einen Bereich zum Abteilen der Fluiddruckkammer enthält. Somit
ist die vorliegende Ausführungsform nicht
durch einen Unterschied in der Struktur des Schiebers 4,
wie z.B. eine Blockgestalt und eine Plattenform, begrenzt, noch
dadurch, ob der Schieber integral mit dem Rotationselement gebildet
oder separat gebildet ist.
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Das
Rotationselement 1A der Antriebsseite ist synchron drehbar
in einer Richtung R in 2 mit einer Kurbelwelle 15 eines
Motors 6. Das Rotationselement 3A der angetriebenen
Seite ist so vorgesehen, dass es koaxial und relativ drehbar zu
dem Rotationselement 1A der Antriebsseite ist. Zusätzlich dreht
sich das Rotationselement 3A der angetriebenen Seite in
der Richtung R als eine Einheit mit einer Nockenwelle 10 zum Öffnen und
Schließen
von Ventilen 14 des Motors 6. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist, wie es in 1 und 2 dargestellt
ist, das Rotationselement 1A der Antriebsseite ein äußerer Rotor,
der an einer radial äußeren Seite eines
inneren Rotors angebracht ist, der das Rotationselement 3A der
angetriebenen Seite ist. Der äußere Rotor 1A enthält einen
Zahnkranz (oder eine Riemenscheibe) 11A, ein Gehäuse 12A und
eine Platte 13A. Eine Antriebskraft des Motors 6 wird
an den Zahnkranz 11A über
eine Taktungskette oder einen Taktungsriemen übertragen.
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Mehrere
Fluiddruckkammern 5 sind zwischen dem äußeren Rotor 1A und
dem inneren Rotor 3A geformt. Jede Fluiddruckkammer 5 ist
in eine Kammer 51 vorauseilenden Winkels und eine Kammer 52 nacheilenden
Winkels durch den Schieber 4 geteilt. Wenn ein Arbeitsfluid,
wie z.B. Öl,
an die Kammer 51 vorauseilenden Winkels zugeführt wird, wird
eine Relativrotationsphase des inneren Rotors 3A zu dem äußeren Rotor 1A in
einer Richtung verschoben, in der die Phase vorauseilt. Andererseits wird,
wenn das Öl
an die Kammer 52 nacheilenden Winkels zugeführt wird,
die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3A zum äußeren Rotor 1A in
einer Richtung verschoben, in der die Phase nacheilend ist. Das
bedeutet, dass aufgrund einer Zufuhr und einer Abgabe des Arbeitsfluids
relativ zu den Fluiddruckkammern 5 die erwähnte Relativrotationsphase
justiert wird. 2 stellt einen Zustand dar,
in dem die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3A zum äußeren Rotor 1A auf
der Seite eines am weitesten nacheilenden Winkels positioniert ist.
Beispielsweise dreht sich, wenn das Öl aus dem Zustand in 2 an
die Kammern 51 vorauseilenden Winkels über jeweilige Öldurchlässe 55 vorauseilenden
Winkels zugeführt
wird, der innere Rotor 3A relativ zum äußeren Rotor 1A in
einer Richtung eines Pfeils, der in der Fluiddruckkammer 5 in 2 dargestellt
ist. Das bedeutet, dass der innere Rotor 3A in der Richtung vorauseilenden
Winkels verschoben wird. Dabei wird das möglicherweise vorhandene Öl in den
Kammern 52 nacheilenden Winkels daraus über jeweilige Öldurchlässe 56 nacheilenden
Winkels abgegeben. Die Schieber 4 können entweder an dem äußeren Rotor 1A oder
dem inneren Rotor 3A vorgesehen sein. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
sind die Schieber 4 am inneren Rotor 3A vorgesehen.
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Ein
Zwischenelement 2A, das in 1 und 2 dargestellt
ist, ist mit dem äußeren Rotor 1A und
dem inneren Rotor 3A in Eingriff bringbar. Zumindest ein
Bereich des Zwischenelements 2A ist innerhalb der Fluiddruckkammer 5 angeordnet.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird einer der mehreren Schieber 4 für die jeweiligen Fluiddruckkammern 5 durch
das Zwischenelement 2A gebildet. Das Zwischenelement 2A ist
in Eingriff mit entweder dem äußeren Rotor 1A oder
dem inneren Rotor 3A über
einen Stift 7A (Eingriffselement) in Abhängigkeit vom
Betriebszustand des Motors 6.
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Der
Stift 7A wird durch eine Feder 8A (Vorbelastungsmittel)
in einer Richtung vorbelastet, in der das Zwischenelement 2A und
der innere Rotor 3A, der als das Rotationselement dient,
an dem die Schieber 4 vorgesehen sind, miteinander in Eingriff sind.
Das Zwischenelement 2A ist in Eingriff mit dem inneren
Rotor 3A, wenn es in einem Ausgangszustand ist (in einem
solchen Zustand, der in 2 dargestellt ist). Zu diesem
Zeitpunkt wirkt das Zwischenelement 2A als der Schieber 4.
Dann verschiebt ein den Eingriff schaltendes Mittel 9A eine
Position des Stifts 7A gegen die vorbelastende Kraft der
Feder 8A. Das den Eingriff schaltende Mittel 9A löst den Eingriff
zwischen dem inneren Rotor 3A und dem Zwischenelement 2A,
wobei es den äußeren Rotor 1A,
an dem die Schieber 4 nicht vorgesehen sind, dazu bringt,
mit dem Zwischenelement 2A in Eingriff zu gelangen. Dabei
wirkt das Zwischenelement 2A als eine Wandoberfläche des äußeren Rotors 1A. Das
bedeutet, dass ein Volumen, ein den Öldruck aufnehmendes Gebiet
und Ähnliches
der Fluiddruckkammer 5 in Abhängigkeit davon variieren, ob
das Zwischenelement 2A mit dem äußeren Rotor 1A oder dem
inneren Rotor 3A in Eingriff ist. Ein Betrieb, der durch
das den Eingriff schaltende Mittel 9A zum Verschieben einer
Position des Stifts 7A durchgeführt wird, so dass das Zwischenelement 2A mit
entweder dem äußeren Rotor 1A oder
dem inneren Rotor 3A in Eingriff gelangen kann, wird anschließend als
ein Eingriffsschaltvorgang bezeichnet.
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Das
den Eingriff schaltende Mittel 9A verschiebt die Position
des Stifts 7A durch einen Öldruck (Hydraulikdruck des
Fluids) oder eine Zentrifugalkraft, die in Bezug auf die Rotation
des äuße ren Rotors 1A oder
des inneren Rotors 3A erzeugt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Eingriffsschaltöldurchlass
als das den Eingriff schaltende Mittel 9A außer den Öldurchlässen 55 vorauseilenden
Winkels oder den Öldurchlässen 56 nacheilenden
Winkels vorgesehen.
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Eine
Arbeitsweise der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 zusätzlich
zu 1 und 2 erklärt. 3A, 4A und 5A sind
senkrechte Querschnittsansichten im Bezug auf eine Rotationsachse
des äußeren Rotors 1A und
des inneren Rotors 3A. 3B, 4B und 5B sind
vergrößerte Ansichten
eines Eingriffsbereichs zwischen dem Stift 7A und dem inneren
Rotor 3A oder dem äußeren Rotor 1A.
Wie oben erklärt,
ist 2 eine senkrechte Querschnittsansicht zu 1 zum
Erklären
des Ausgangszustands (d.h. des Zustands vor dem Eingriffsschaltvorgang)
des äußeren Rotors 1A,
des inneren Rotors 3A und des Zwischenelements 2A.
In 2 ist die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3A zum äußeren Rotor 1A auf
der Seite des am weitesten nacheilenden Winkels positioniert und
wird in Richtung auf die Seite vorauseilenden Winkels in einer wie
oben beschriebenen Weise verschoben.
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3A und 3B stellen
jeweils einen Zustand unmittelbar vor dem Eingriffsschaltvorgang
dar. 4A und 4B stellen
jeweils einen Zustand unmittelbar nach dem Eingriffsschaltvorgang
dar. 3A, 3B, 4A und 4B stellen
jeweils die Relativrotationsphase dar, die auf der Seite des am
weitesten vorauseilenden Winkels positioniert ist. Der Eingriffsschaltvorgang
wird jedoch nicht unbedingt in der Phase des am weitesten vorauseilenden Winkels
durchgeführt
und kann in einer Zwischenphase durchgeführt werden. Insbesondere stellt 3A eine
Relativrotationsphase des inneren Rotors 3A zum äußeren Rotor 1A dar
(die anschließend als
eine „Relativrotationsphase
der beiden Rotoren" bezeichnet
wird), bei der der Eingriffsschaltvorgang durchgeführt werden
kann. Der Stift 7A wird durch die Feder 8A innerhalb
eines Stiftlochs 29A des Zwischenelements 2A vorbelastet,
so dass er in ein Stiftloch 39A des inneren Rotors 3A eingeführt wird.
Somit sind das Zwischenelement 2A und der innere Rotor 3A miteinander
in Eingriff. Bei dieser Relativrotationsphase sind das Stiftloch 29A des
Zwischenelements 2A und ein Stiftloch 19A des äußeren Rotors 1A in
Verbindung miteinander. Wenn das Öl an das Stiftloch 29A des
Zwischenelements 2A über
den Eingriffsschaltöldurchlass 9A zugeführt wird,
wie es in 3A gezeigt ist, bewegt sich
der Stift 7A, dass er in das Stiftloch 19A des äußeren Rotors 1A gegen die
vorbelastende Kraft der Feder 8A eingeführt wird, wie es in 4A dargestellt
ist. Entsprechend wird die Funktion des Zwischenelements 2A von
dem Schieber 4, der am inneren Rotor 3A vorgesehen
ist, in einen Teil der Wandoberfläche des äußeren Rotors 1A verändert.
-
5A und 5B stellen
jeweils einen Zustand nach dem Eingriffsschaltvorgang dar. Wenn beide
Rotoren 1A und 3A sich relativ zueinander drehen,
wobei das Zwischenelement 2A mit dem äußeren Rotor 1A in
Eingriff ist, wird verhindert, dass das Öl über den Eingriffsschaltöldurchlass 9A an
das Stiftloch 29A des Zwischenelements 2A zugeführt wird.
Ein Ende des Stifts 7A, der in Richtung auf den inneren
Rotor 3A durch die Feder 8A vorbelastet ist, ist
jedoch in Eingriff mit einer Endoberfläche des inneren Rotors 3A.
Das andere Ende des Stifts 7A ist noch innerhalb des Stiftlochs 19A des äußeren Rotors 1A positioniert
und somit wird der Eingriff zwischen dem Zwischenelement 2A und
dem äußeren Rotor 1A beibehalten.
-
In
dem Zustand, wie er in 2 dargestellt ist, wird die
Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1A und 3A durch
die Zufuhr oder Abgabe des Öls relativ
zu vier Fluiddruckkammern 5 justiert. In dem Zustand, wie
er in 5A dargestellt ist, wird die
Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1A und 3A durch
die Zufuhr oder Abgabe des Öls
relativ zu drei Fluiddruckkammern 5 justiert, wobei eine
Fluidkammer 5 am Ort festgelegt ist. Das bedeutet, dass
das Volumen und die den Öldruck
aufnehmende Fläche der
Fluiddruckkammer 5 verändert
werden, um dadurch die Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1A und 3A zu
steuern. Zusätzlich
können
die mehreren Zwischenelemente 2A so vorgesehen sein, dass der
große
Variationsbereich des Volumens und der den Öldruck aufnehmenden Fläche der
Fluiddruckkammer 5 erzielt werden können.
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6 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht bezüglich der Rotationsachse des äußeren Rotors 1A und
des inneren Rotors 3A zum Erklären eines Zwischenelements 2C gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der ersten Ausführungsform.
Das Zwischenelement 2A, das in 2 bis 5 dargestellt ist, ist so angeordnet, dass
es durch den äußeren Rotor 1A und
den inneren Rotor 3A, die aufeinander in einer Radialrichtung
von ihnen gerichtet sind, sandwichartig dazwischen liegt und als
einer der Schieber 4 dient. Zusätzlich nimmt das Zwischenelement 2A selektiv
entweder den äußeren Rotor 1A oder
den inneren Rotor 3A mittels des Stifts 7A in
Eingriff, der in der Radialrichtung der beiden Rotoren 1A und 3A verschiebbar
ist. Das Zwischenelement 2C in 6 ist auch
so angeordnet, dass es durch den äußeren Rotor 1A und
den inneren Rotor 3A, die aufeinander in ihrer Radialrichtung
gerichtet sind, sandwichartig aufgenommen ist. Dann wird das Zwischenelement 2C durch
eine Feder 8C vorbelastet und gelangt selektiv mit entweder
dem äußeren Rotor 1A oder
einem inneren Rotor 3C mittels eines Stifts 7C in
Eingriff, der so vorge sehen ist, dass er in der Radialrichtung der
beiden Rotoren 1A und 3C verschiebbar ist. In
diesem Fall wirkt jedoch das Zwischenelement 2C nicht als
der gesamte einzelne Schieber 4 sondern wirkt als ein Teil
des einzelnen Schiebers 4, wie es in 6 gezeigt
ist. Selbst mit der Gestalt des Zwischenelements 2C, wie
sie in 6 gezeigt ist, können das Volumen und die den Öldruck aufnehmende Fläche der
Fluiddruckkammer 5 verändert
werden.
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7 ist
ein Taktungsdiagramm, das ein Beispiel des Eingriffsschaltvorgangs
und der Phasensteuerung veranschaulicht. „A" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3A auf der Seite
vorauseilenden Winkels positioniert ist, wie es in 3A dargestellt
ist, und dann sind das Zwischenelement 2A und der innere
Rotor 3A miteinander verbunden. „B" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3A auf der Seite
nacheilenden Winkels positioniert ist, wie es in 2 gezeigt
ist, und dann sind das Zwischenelement 2A und der innere
Rotor 3A miteinander verbunden. „C" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3A auf der Seite
vorauseilenden Winkels positioniert ist, wie es in 4A dargestellt
ist, und dann sind das Zwischenelement 2A und der äußere Rotor 1A miteinander verbunden. „D" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3A auf der Seite
nacheilenden Winkels, wie es in 5A gezeigt
ist, positioniert ist, und dann sind das Zwischenelement 2A und
der äußere Rotor 1A miteinander
verbunden.
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In
den Fällen,
in denen die Motorgeschwindigkeit gering ist, wie beim Anlassen
des Motors 6, ist der Hydraulikdruck des Motors 6 niedrig.
Die Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1A und 3A wird durch
ein OCV-Signal (Ölsteuerungsventilsignal
(Oil Control Valve Signal)) eingestellt. Beispielsweise wird die
Relativrotationsphase von der Seite vorauseilenden Winkels auf die
Seite nacheilenden Winkels (bei ungefähr dem Zeitpunkt t1 und t3)
aufgrund eines Anstiegs des OCV-Signals verändert. Andererseits wird die
Relativrotationsphase von der Seite nacheilenden Winkels auf die
Seite vorauseilenden Winkels (zum Zeitpunkt von etwa t2 und t4)
aufgrund eines Abfalls des OCV-Signals verändert. Zu diesem Zeitpunkt
sind das Zwischenelement 2A und der innere Rotor 3A miteinander
verbunden und der Phasenversatz wird zwischen den vorher erwähnten Zuständen A und
B durchgeführt.
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In
den Fällen,
in denen die Motorgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch der Hydraulikdruck
des Motors 6 zu (zu ungefähr dem Zeitpunkt t5). Zu ungefähr dem Zeitpunkt
t5 wird das Öl
an das Stiftloch 39A zugeführt und dann an das Stiftloch 29A über den
Eingriffsschaltöldurchlass 9A,
wobei die Relativrotationsphase auf der Seite vorauseilenden Winkels positioniert
ist. Das Zwi schenelement 2A trennt sich von dem inneren
Rotor 3A und gelangt dann in Eingriff mit dem äußeren Rotor 1A (d.h.
verändert
sich von einem Zustand von A nach C), wie es in 3A und 4A dargestellt
ist. Danach wird beispielsweise die Relativrotationsphase von der
Seite vorauseilenden Winkels auf die Seite nacheilenden Winkels aufgrund
des Anstiegs des OCV-Signals (zu ungefähr dem Zeitpunkt t6 und t8)
versetzt, oder von der Seite nacheilenden Winkels auf die Seite
vorauseilenden Winkels (zu ungefähr
dem Zeitpunkt t7 und t9) aufgrund des Abfalls des OCV-Signals versetzt.
Zu diesem Zeitpunkt gelangen das Zwischenelement 2A und
der äußere Rotor 1A miteinander
in Eingriff und der Phasenversatz wird zwischen den vorher erwähnten Zuständen C und
D durchgeführt.
Eine Übergangszeit
eines Phasenversatzwinkels um die Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 ist
kürzer
als um die Zeitpunkte t6, t7, t8 und t9. Das bedeutet, wenn das
Volumen und die den Öldruck
aufnehmende Fläche
der Fluiddruckkammer 5 verringert werden, wobei der Hydraulikdruck
des Motors 6 auf dem hohen Niveau ist, kann die Übergangszeit
des Phasenversatzes verringert werden und somit das Ansprechverhalten verbessert
werden.
-
Das
Zwischenelement 2A, das in Eingriff mit dem äußeren Rotor 1A gelangt
ist, wird dazu gebracht, wieder mit dem inneren Rotor 3A bei
einem Neustart des Motors 6 nach dem Anhalten in Eingriff gebracht
zu werden. Nach dem Motoranhalten nimmt der Hydraulikdruck des Motors 6 ab
und kein Öl
wird über
den Eingriffsschaltöldurchlass 9A zugeführt. Somit
wird der Stift 7A in Richtung auf den inneren Rotor 3A durch
die vorbelastende Kraft der Feder 8A verschoben. Zu einem
Zeitpunkt des Motorstarts ist die Relativrotationsphase zwischen
dem inneren Rotor 3A und dem äußeren Rotor 1A nicht
stabil und wird zwischen der Seite nacheilenden Winkels und der
Seite vorauseilenden Winkels verschoben. Zu diesem Zeitpunkt wird
der Stift 7A in das Stiftloch 39A des inneren
Rotors 3A verschoben, um dadurch den inneren Rotor 3A und
das Zwischenelement 2A dazu zu bringen, miteinander in
Eingriff zu kommen. In diesem Fall kann selbstverständlich die
Relativrotationsphase positiv auf die Seite des am weitesten nacheilenden
Winkels oder Ähnliches
verschoben werden, wo der Eingriffsschaltvorgang am Motorstart oder
Motorstopp möglich
ist, so dass der innere Rotor 3A und das Zwischenelement 2A miteinander
in Eingriff sind.
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Als
Nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 8 bis 15 erklärt. 8 ist
eine Querschnittsansicht einer Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform. 9 ist
eine Querschnittsansicht senkrecht zu 8. Wie es
in 8 und 9 dargestellt ist, enthält die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
vom Schiebertyp gemäß der zweiten
Ausführungsform
ein Rotationselement 1B der Antriebsseite, ein Rotationselement 3B der
angetriebenen Seite, Fluiddruckkammern 5 und Schieber 4.
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Das
Rotationselement 1B der Antriebsseite ist synchron in einer
Richtung R in 9 mit einer Kurbelwelle 15 eines
Motors 6 drehbar. Das Rotationselement 3B der
angetriebenen Seite ist so vorgesehen, dass es koaxial und relativ
drehbar zu dem Rotationselement 1 der Antriebsseite ist.
Zusätzlich dreht
sich das Rotationselement 3B der angetriebenen Seite in
der Richtung R als eine Einheit mit einer Nockenwelle 10 zum Öffnen und
Schließen
von Ventilen 14 des Motors 6. Entsprechend der
vorliegenden Ausführungsform
ist, wie es in 8 und 9 dargestellt
ist, das Rotationselement 1B der Antriebsseite ein äußerer Rotor,
der an einer radial äußeren Seite
eines inneren Rotors angebracht ist, was das Rotationselement 3B der
angetriebenen Seite ist. Der äußere Rotor 1B enthält einen
Kranz (oder eine Riemenscheibe) 11B, ein Gehäuse 12B und
eine Platte 13B. Eine Antriebskraft des Motors 6 wird
an den Kranz 11B über
eine Taktungskette oder einen Taktungsriemen übertragen.
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Eine
Mehrzahl von Fluiddruckkammern 5 sind zwischen dem äußeren Rotor 1B und
dem inneren Rotor 3B geformt. Jede Fluiddruckkammer 5 ist
in eine Kammer 51 vorauseilenden Winkels und eine Kammer 52 nacheilenden
Winkels durch den Schieber 4 geteilt. Wenn ein Arbeitsfluid,
wie z.B. Öl,
an die Kammer 51 vorauseilenden Winkels zugeführt wird, wird
eine Relativrotationsphase des inneren Rotors 3B zum äußeren Rotor 1B in
einer Richtung verschoben, in der die Phase vorauseilt. Andererseits
wird, wenn das Öl
an die Kammer 52 nacheilenden Winkels zugeführt wird,
die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3B zum äußeren Rotor 1B in
einer Richtung verschoben, in der die Phase nacheilend ist. Das
bedeutet, dass aufgrund einer Zufuhr und einer Abgabe des Arbeitsfluids
relativ zu den Fluiddruckkammern 5 die vorher erwähnte Relativrotationsphase
justiert wird. 9 stellt einen Zustand dar, in
dem die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3B zum äußeren Rotor 1B auf
einer Seite des am weitesten nacheilenden Winkels positioniert ist. Wenn
beispielsweise das Öl
an die Kammern 51 vorauseilenden Winkels über jeweilige Öldurchlässe 55 vorauseilenden
Winkels aus dem Zustand in 9 zugeführt wird,
dreht sich der innere Rotor 3B relativ zum äußeren Rotor 1B in
einer Richtung eines Pfeils, die in der Fluiddruckkammer 5 in 9 dargestellt ist.
Das bedeutet, dass der innere Rotor 3B in der Richtung
vorauseilenden Winkels verschoben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird
möglicherweise
in den Kammern 52 nacheilenden Winkels vorhandenes Öl daraus über jeweilige Öldurchlässe 56 nacheilenden Winkels
abgegeben. Die Schieber 4 können an entweder dem äußeren Rotor 1B oder
dem inneren Rotor 3B vorgesehen sein. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind die Schieber 4 am inneren Rotor 3B vorgesehen.
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Ein
Zwischenelement 2B, das in 8 und 9 dargestellt
ist, ist mit dem äußeren Rotor 1B und
dem inneren Rotor 3B in Eingriff bringbar. Zumindest ein
Teil des Zwischenelements 2B ist innerhalb der Fluiddruckkammer 5 angeordnet.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist einer der mehreren Schieber 4 für die jeweiligen Fluiddruckkammern 5 durch
das Zwischenelement 2B gebildet. Das Zwischenelement 2B gelangt
mit entweder dem äußeren Rotor 1B oder
dem inneren Rotor 3B über
einen Stift 7B (Eingriffselement) in Abhängigkeit
vom Betriebszustand des Motors 6 in Eingriff.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Eingriffsverhältnis zwischen
dem inneren Rotor 3B und dem Zwischenelement 2B veranschaulicht. 11A und 11B sind
Draufsichten auf den inneren Rotor 3B bzw. das Zwischenelement 2B.
Wie es in 8 bis 11 gezeigt
ist, ist das Zwischenelement 2B positioniert, indem es
durch den äußeren Rotor 1B und
den inneren Rotor 3B sandwichartig aufgenommen ist, die
aufeinander in einer Rotationsachsenrichtung von ihnen gerichtet
sind. Dann gelangt das Zwischenelement 2B mit entweder
dem äußeren Rotor 1B oder
dem inneren Rotor 3B durch den Stift 7B in Eingriff,
der in der Rotationsachsenrichtung des äußeren Rotors 1B und
des inneren Rotors 3B verschiebbar ist. Das Zwischenelement 2B enthält Arbeitsbereiche 2a, 2b, 2c und 2d und
einen Verbindungsbereich 2e. Die Arbeitsbereiche 2a bis 2d wirken
als die Schieber zusammen mit den Schiebern 4, die am inneren
Rotor 3B vorgesehen sind, in den Fällen, in denen das Zwischenelement 2B mit dem
inneren Rotor 3B in Eingriff ist. Die Arbeitsbereiche 2a bis 2d,
die in den jeweiligen Fluiddruckkammern 5 angeordnet sind,
sind miteinander in einer Umfangsrichtung durch den Verbindungsbereich 2e verbunden.
Entsprechend können
die Positionen der Arbeitsbereiche 2a bis 2d in
den mehreren Fluiddruckkammern 5 jeweils kollektiv an einem
Bereich, d.h. dem Verbindungsbereich 2e, des Zwischenelements 2B verändert oder
bewegt werden. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist ein Stiftloch 29B, an dem der Stift 7B untergebracht
ist, an einem der Arbeitsbereiche geformt, beispielsweise dem Arbeitsbereich 2a.
Wie es in 11A und 11B dargestellt
ist, sind eine Umfangslänge
C1 von jedem der Schieber 4, die am inneren Rotor 3B vorgesehen sind,
und eine Umfangslänge
C2 von jedem der Arbeitsbereiche 2a bis 2d zueinander
gleich. Jeder Schieber 4 wird durch den inneren Rotor 3B und
das Zwischenelement 2B, die miteinander in Eingriff sind, gebildet.
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Der
Stift 7B wird durch eine Feder 8B (Vorbelastungsmittel)
in einer Richtung vorbelastet, in der das Zwischenelement 2B und
der innere Rotor 3B, der als das Rotationselement dient,
an dem die Schieber 4 vorgesehen sind, miteinander in Eingriff sind.
Das Zwischenelement 2B gelangt mit dem inneren Rotor 3B wie
in einem Ausgangszustand (wie z.B. einem Zustand, der in 9 dargestellt
ist) in Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt wirkt das Zwischenelement 2B als
die Schieber 4. Dann verschiebt ein Eingriffsschaltmittel 9B eine
Position des Stifts 7B gegen die vorbelastende Kraft der
Feder 8B. Das Eingriffsschaltmittel 9B löst den Eingriff
zwischen dem inneren Rotor 3B und dem Zwischenelement 2B,
wobei es den äußeren Rotor 1B,
an dem die Schieber 4 nicht vorgesehen sind, dazu bringt,
mit dem Zwischenelement 2B in Eingriff zu sein. Zu diesem
Zeitpunkt wirkt das Zwischenelement 2B als eine Wandoberfläche des äußeren Rotors 1B.
Das bedeutet, dass das Volumen, die den Öldruck aufnehmende Fläche und Ähnliches
der Fluiddruckkammer 5 in Abhängigkeit davon variieren, ob
das Zwischenelement 2B mit dem äußeren Rotor 1B oder
dem inneren Rotor 3B in Eingriff ist. Eine Arbeitsweise,
die durch das Eingriffsschaltmittel 9B zum Verschieben einer
Position des Stifts 7B durchgeführt wird, so dass das Zwischenelement 2B in
Eingriff mit entweder dem äußeren Rotor 1B oder
dem inneren Rotor 3B gelangen kann, wird anschließend als
ein Eingriffsschaltvorgang bezeichnet.
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Das
Eingriffsschaltmittel 9B verschiebt die Position des Stifts 7B durch
den Öldruck.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist ein Eingriffsschaltöldurchlass
als das Eingriffsschaltmittel 9B außer den Öldurchlässen 55 nacheilenden
Winkels oder den Öldurchlässen 56 vorauseilenden
Winkels vorgesehen.
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Eine
Arbeitsweise der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 12 und 13 zusätzlich
zu 8 bis 11 erklärt. 12A und 13A sind
senkrechte Querschnittsansichten im Bezug auf eine Rotationsachse
des äußeren Rotors 1B und
des inneren Rotors 3B. 12B und 13B sind vergrößerte Ansichten
eines Eingriffsbereichs zwischen dem Stift 7B und dem inneren
Rotor 3B oder dem äußeren Rotor 1B.
Wie es oben stehend erklärt
ist, ist 9 eine senkrechte Querschnittsansicht
zu 8 zum Erklären
des Ausgangszustands (d.h. des Zustands vor dem Eingriffsschaltvorgang)
des äußeren Rotors 1B,
des inneren Rotors 3B und des Zwischenelements 2B.
In 9 ist die Relativrotationsphase des inneren Rotors 3B zum äußeren Rotor 1B auf
der Seite des am weitesten nacheilenden Winkels positioniert und
wird in Richtung der Seite vorauseilenden Winkels auf eine Weise
wie oben beschrieben verschoben.
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12B veranschaulicht einen Zustand unmittelbar
vor dem Eingriffsschaltvorgang. 12C veranschaulicht
einen Zustand unmittelbar nach dem Eingriffsschaltvorgang. Zusätzlich veranschaulichen 12A bis 12C die
Relativrotationsphase, die auf der Seite des am weitesten vorauseilenden
Winkels positioniert ist. Der Eingriffsschaltvorgang wird jedoch
nicht unbedingt in der Phase am weitesten vorauseilenden Winkels
durchgeführt
und kann in einer Zwischenphase durchgeführt werden. Weiter veranschaulicht 12A eine Relativrotationsphase des inneren Rotors 3B zum äußeren Rotor 1B (was
anschließend
als eine „Relativrotationsphase
der beiden Rotoren" bezeichnet
wird), zu der der Eingriffsschaltvorgang durchgeführt werden
kann. Der Stift 7B wird durch die Feder 8B innerhalb
des Stiftlochs 29B des Zwischenelements 2B so
vorbelastet, dass er in ein Stiftloch 39B des inneren Rotors 3B eingeführt wird.
Somit sind das Zwischenelement 2B und der innere Rotor 3B miteinander
in Eingriff. Bei dieser Relativrotationsphase sind das Stiftloch 29B des
Zwischenelements 2B und ein Stiftloch 19B des äußeren Rotors 1B in
Verbindung miteinander. Wenn das Öl an das Stiftloch 29B des
Zwischenelements 2B über den
Eingriffsschaltöldurchlass 9B zugeführt wird,
wie es in 12B gezeigt ist, bewegt sich
der Stift 7B, dass er in das Stiftloch 19B des äußeren Rotors 1B gegen
die vorbelastende Kraft der Feder 8B eingerührt wird,
wie es in 12C dargestellt ist. Entsprechend
wird die Funktion des Zwischenelements 2B von dem Schieber,
der an dem inneren Rotor 3B vorgesehen ist, in einen Bereich
der Wandoberfläche des äußeren Rotors 1B verändert.
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13A und 13B stellen
jeweils einen Zustand nach dem Eingriffsschaltvorgang dar. Wenn beide
Rotoren 1B und 3B sich relativ zueinander drehen,
wobei das Zwischenelement 2B in Eingriff mit dem äußeren Rotor 1B ist,
wird verhindert, dass Öl über den
Eingriffsschaltöldurchlass 9B an
das Stiftloch 29B des Zwischenelements 2B zugeführt wird. Ein
Ende des Stifts 7B, der in Richtung auf den inneren Rotor 3B durch
die Feder 8B vorbelastet ist, ist jedoch in Eingriff mit
einer Endoberfläche
des inneren Rotors 3B. Das andere Ende des Stifts 7B ist
nach wie vor innerhalb des Stiftlochs 19B des äußeren Rotors 1B positioniert,
und somit wird der Eingriff zwischen dem Zwischenelement 2B und
dem äußeren Rotor 1B aufrechterhalten.
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In
dem Zustand, wie er in 9 dargestellt ist, wird die
Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1B und 3B durch
das gesamte Volumen der vier Fluiddruckkammern 5 eingestellt.
In dem Zustand, wie er in 13A dargestellt
ist, wird die Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1B und 3B durch
die Zufuhr und Abgabe des Öls
relativ zu einem Teil des Volumens der Fluiddruckkammern 5 eingestellt.
Das bedeutet, dass das Volumen und die den Öldruck aufnehmende Fläche der
Fluiddruckkammer 5 verändert
werden, um dadurch die Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1B und 3B zu
steuern. Zusätzlich ist
es nicht erforderlich, dass das Zwischenelement 2B das
Volumen von allen Fluiddruckkammern 5 verändert, und
kann nur das Volumen von einigen der Fluiddruckkammern 5 verändern. In
den Fällen,
in denen das Volumen von allen Fluiddruckkammern 5 verändert wird,
wie bei der vorliegenden Ausführungsform,
kann die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung mit einem gut ausgeglichenen
Hydraulikdruck vor und nach dem Eingriffsschaltvorgang erhalten
werden. In diesem Fall können
selbstverständlich Volumenänderungen
in jeweiligen Fluiddruckkammern 5 positiv voneinander unterschiedlich
gemacht werden.
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7 ist
auch anwendbar zum Veranschaulichen eines Beispiels des Eingriffsschaltvorgangs und
der Phasensteuerung gemäß der zweiten
Ausführungsform. „A" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3B auf der Seite
vorauseilenden Winkels positioniert ist, wie es in 12A dargestellt ist, und dann werden das Zwischenelement 2B und
der innere Rotor 3B miteinander verbunden, wie es in 12B dargestellt ist. „B" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3B auf der Seite nacheilenden
Winkels positioniert ist, wie es in 9 dargestellt
ist, und dann werden das Zwischenelement 2B und der innere
Rotor 3B miteinander verbunden, wie es in 8 gezeigt
ist. „C" in 7 zeigt einen
Zustand, in dem der innere Rotor 3B auf der Seite vorauseilenden
Winkels positioniert ist, wie es in 12A gezeigt
ist, und dann werden das Zwischenelement 2B und der äußere Rotor 1B miteinander
verbunden, wie es in 12C gezeigt ist. „D" in 7 zeigt
einen Zustand, in dem der innere Rotor 3B auf der Seite
nacheilenden Winkels positioniert ist, wie es in 13A gezeigt ist, und dann werden das Zwischenelement 2B und
der äußere Rotor 1B miteinander
verbunden, wie es in B dargestellt ist.
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In
den Fällen,
in denen die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, wie z.B. beim Start
des Motors 6, ist der Hydraulikdruck des Motors 6 niedrig.
Die Relativrotationsphase der beiden Rotoren 1B und 3B wird
durch ein OCV-Signal (Ölsteuerungsventilsignal (Oil
Control Valve Signal)) eingestellt. Beispielsweise wird die Relativrotationsphase
von der Seite vorauseilenden Winkels auf die Seite nacheilenden
Winkels (zu ungefähr
dem Zeitpunkt t1 und t3) aufgrund eines Anstiegs des OCV-Signals
verändert.
Andererseits wird die Relativrotationsphase von der Seite nacheilenden
Winkels auf die Seite vorauseilenden Winkels (zu ungefär dem Zeitpunkt
t2 und t4) aufgrund eines Abfalls des OCV-Signals verändert. Zu
diesem Zeitpunkt sind das Zwischenelement 2B und der innere Rotor 3B miteinander
verbunden und der Phasenversatz wird zwischen den vorher erwähnten Zustanden A
und B durchgeführt.
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In
den Fällen,
in denen die Motorgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch der Hydraulikdruck
des Motors 6 zu (zu ungefähr dem Zeitpunkt t5). Zu ungefähr dem Zeitpunkt
t5 wird das Öl
an das Stiftloch 39B und dann an das Stiftloch 29B über den
Eingriffsschaltöldurchlass 9B zugeführt, während die Relativrotationsphase
auf der Seite vorauseilenden Winkels positioniert ist. Das Zwischenelement 2B trennt
sich von dem inneren Rotor 3B und gelangt dann mit dem äußeren Rotor 1B in
Eingriff (d.h. wird von einem Zustand A nach C verändert),
wie es in 12C gezeigt ist. Anschließend wird
die Relativrotationsphase von der Seite vorauseilenden Winkels auf
die Seite nacheilenden Winkels (zu ungefähr dem Zeitpunkt t6 und t8)
aufgrund des Anstiegs des OCV-Signals verschoben, oder von der Seite
nacheilenden Winkels auf die Seite vorauseilenden Winkels (zu ungefähr t7 und
t9) verschoben aufgrund des Abfalls des OCV-Signals. Zu diesem Zeitpunkt
sind das Zwischenelement 2B und der innere Rotor 3B miteinander
in Eingriff und der Phasenversatz wird zwischen den vorher erwähnten Zuständen C und
D durchgeführt.
Eine Übergangszeit
eines Phasenversatzwinkels um die Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 ist
kürzer
als um die Zeitpunkte t6, t7, t8 und t9. Das bedeutet, wenn das
Volumen und die den Öldruck
aufnehmende Fläche
der Fluiddruckkammer 5 verringert sind, wobei der Hydraulikdruck
des Motors 6 ein hohes Niveau hat, kann die Übergangszeit
des Phasenversatzes verringert werden und das Ansprechverhalten
kann verbessert werden.
-
Das
Zwischenelement 2B, das mit dem äußeren Rotor 1B in
Eingriff gebracht ist, wird dazu gebracht, wieder mit dem inneren
Rotor 3B bei einem Neustart des Motors 6 nach
dem Anhalten in Eingriff gebracht zu werden. Nach dem Motoranhalten
fällt der
Hydraulikdruck des Motors 6 ab und es wird kein Öl über den
Eingriffsschaltöldurchlass 9B zugeführt. Somit
wird der Stift 7B in Richtung auf den inneren Rotor 3B durch
die vorbelastende Kraft der Feder 8B versetzt. Zu einem
Zeitpunkt des Motorstarts ist die Relativrotationsphase zwischen
dem inneren Rotor 3B und dem äußeren Rotor 1B nicht
stabil und wird zwischen der Seite nacheilenden Winkels und der Seite
vorauseilenden Winkels verschoben. Zu diesem Zeitpunkt wird der
Stift 7B in das Stiftloch 39B des inneren Rotors 3B versetzt,
um dadurch den inneren Rotor 3B und das Zwischenelement 2B dazu zu
bringen, miteinander in Eingriff zu sein. Selbstverständlich kann
in diesem Fall die Relativrotationsphase positiv auf die Seite des
am weitesten nacheilenden Winkels oder Ähnliches, wo der Eingriffsschaltvorgang
möglich
ist, beim Motorstart oder Motoranhalten verschoben werden, so dass
der innere Rotor 3B und das Zwischenelement 2B miteinander
in Eingriff sind.
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14A und 14B sind
Draufsichten auf den inneren Rotor 3B bzw. das Zwischenelement 2B gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der zweiten Ausführungsform.
Gemäß der vorher
erwähnten zweiten
Ausführungsform
sind, wie es in 11A und 11B gezeigt
ist, die Umfangslänge
C1 des Schiebers 4 des inneren Rotors 3B und die
Umfangslänge
C2 des Arbeitsbereichs 2a zueinander gleich. Dann ist der
einzelne Schieber 4 durch den inneren Rotor 3B und
das Zwischenelement 2B, die miteinander in Eingriff sind,
gebildet. Gemäß dieser
alternativen Ausführungsform
ist, wie es in 14A und 14B gezeigt
ist, eine Umfangslänge
C3 des Schiebers 4 des inneren Rotors 3B länger als
eine Umfangslänge
C4 eines Arbeitsbereichs 2f, der dem Arbeitsbereich 2a in
der zweiten Ausführungsform entspricht.
Das bedeutet, dass zumindest in einer Fluiddruckkammer 5 ein
Zwischenelement 2D, das in Eingriff mit entweder dem inneren
Rotor 3B oder dem äußeren Rotor 1B durch
den Stift 7B ist, eine längere Länge in der Umfangsrichtung
als die Umfangslänge des
Schiebers 4 hat. Als Ergebnis kann ein Bewegungsbereich
des Zwischenelements 2D in dem Zustand, in dem die Relativrotationsphase
zwischen dem inneren Rotor 3B und dem äußeren Rotor 1B nicht
stabil ist, wie z.B. zu Beginn des Motors 6, kleiner gemacht
werden, so dass der Ausgangszustand einfach wiederhergestellt werden
kann. Da zusätzlich die
Schieber 4, die am inneren Rotor 3B vorgesehen sind,
bei der hohen Umdrehungszahl des Motors 6 verwendet werden,
kann der Phasenversatz mit hoher Genauigkeit erzielt werden.