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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitabstimmungsgerät
zum Einstellen einer Zeitabstimmung (einer Ventilzeitabstimmung)
zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils
oder eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine.
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Ein
herkömmliches Ventilzeitabstimmungseinstellgerät
ist bekannt, das ein Gehäuse, das als antriebseitiger Rotor
dient, der synchron mit einer Kurbelwelle drehbar ist, und einen
Flügelrotor aufweist, der als abtriebseitiger Rotor dient,
der synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist. Bei dem vorstehend
beschriebenen Ventilzeitabstimmungseinstellgerät weist
das Gehäuse Gleitstücke auf und weist der Flügelrotor
Flügel auf und sind eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer
zwischen dem Gleitstück und dem Flügel definiert,
die nacheinander in einer Drehrichtung angeordnet sind. Durch Zuführen
eines Arbeitsfluids zu der Vorstellkammer oder zu der Nachstellkammer
wird der Flügelrotor relativ zu dem Gehäuse in
eine Vorstellrichtung oder eine Nachstellrichtung gedreht. Als Folge
wird eine Phase (eine Kraftmaschinenphase) der Nockenwelle mit Bezug
auf die Kurbelwelle, die zum Bestimmen der Ventilzeitabstimmung
verwendet wird, eingestellt (beispielsweise
JP-A-2002-357105 entsprechend
US6779499 ).
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Bei
dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das in
JP-A-2002-357105 beschrieben
ist, wird durch Eingreifen des Flügelrotors mit dem Gehäuse
beim Anhalten und Starten der Brennkraftmaschine die Kraftmaschinenphase
auf einer Zwischenphase gehalten, die zwischen einer Vollvorstellphase
und einer Vollnachstellphase definiert ist. Aufgrund der vorstehend
genannten Technologie wird auch dann, wenn die Nockenwelle ein variables
Drehmoment, das versucht, den Flügelrotor relative zu dem
Gehäuse abwechselnd in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung
zu drehen, aufbringt, die Kraftmaschinenphase mechanisch auf der
Zwischenphase beim Anhalten und Starten der Brennkraftmaschine gehalten,
während der Druck des Arbeitsfluids relativ gering ist.
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Das
variable Drehmoment (die Drehmomentumkehrung) wird periodisch erzeugt,
so dass das variable Drehmoment versucht, die Nockenwelle gemäß der
Drehung der Brennkraftmaschine vorzustellen oder nachzustellen.
Beispielsweise wird ein variables Drehmoment durch eine Federreaktionskraft einer
Ventilfeder des Ventils verursacht, das durch die Nockenwelle geöffnet
und geschlossen wird. Ebenso kann das variable Drehmoment durch
eine Antriebsreaktionskraft von einer mechanischen Pumpe in dem
Fall verursacht werden, dass die mechanische Pumpe durch die Nockenwelle
betrieben wird.
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Ebenso
hat bei dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät, das in
JP-A-H10-252420 entsprechend
US5775279 beschrieben ist, eine
Torsionsfeder ein Ende, das mit dem abtriebseitigen Rotor verbunden ist,
und das andere Ende, das mit dem antriebseitigen Rotor verbunden
ist. Genauer gesagt wird, wenn das eine Ende der Torsionsfeder relativ
in die Nachstellrichtung durch die Rotationskraft des abtriebseitigen
Rotors verdreht wird, eine Rückstellkraft in die Vorstellrichtung
erzeugt und auf den abtriebseitigen Rotor aufgebracht. Als Folge
dreht die Rückstellkraft der Torsionsfeder rasch den abtriebseitigen
Rotor relativ zu dem antriebseitigen Rotor in die Vorstellrichtung
und wird dadurch das Ansprechverhalten verbessert. Wenn die Zufuhr
des Fluids angehalten wird, spannt ebenso die Rückstellkraft
der Torsionsfeder den abtriebseitigen Rotor in die Vorstellrichtung
relativ zu dem abtriebseitigen Rotor vor. Daher wird auch in einem
Fall, dass das variable Drehmoment von der Nockenwelle auf den antriebseitigen
Rotor aufgebracht wird, eine „Schwankung der Nockenphase", die
eine Geräuschentwicklung verursachen kann, erfolgreich
unterdrückt und kann dadurch die Kraftmaschinenphase auf
einer Vollvorstellphase gehalten werden.
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Wenn
bei
JP-A-2002-357105 die
Brennkraftmaschine angehalten wird, werden beispielsweise die Rotationen
des Flügelrotors relativ zu dem Gehäuse in die
Vorstell- und Nachstellrichtung durch unterschiedliche Begrenzungsmechanismen
entsprechend begrenzt, um die Kraftmaschinenphase zuverlässig
auf der Zwischenphase zu halten und um die Kraftmaschinenphase oder
der Ventilzeitabstimmung auf eine geeignete Weise für den
Betriebszustand der Brennkraftmaschine einzustellen. Jeder dieser Begrenzungsmechanismen
weist einen Steuerstift auf, der durch ein Fluid betätigt
wird, und der Steuerstift wird in den Flügelrotor eingebaut.
Da der Steuerstift von jedem der Begrenzungsmechanismen unabhängig
betätigt wird, ist ein Strömungskanalaufbau entsprechend
kompliziert.
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Dagegen
wird die Rückstellkraft der Torsionsfeder durch ein Torsionsmoment
bei dem Gerät von
JP-A-H10-252420 verursacht.
Wenn die Rotationskraft in die Vorstellrichtung die den Verbindungsendabschnitt
der Torsionsfeder verdreht, der mit dem abtriebseitigen Rotor verbunden
ist, wird die Rückstellkraft, die an den abtriebseitigen
Rotor abgegeben wird, gegenüber der relativen Rotationskraft
vergrößert. Die Rückstellkraft der vorstehend
genannten Torsionsfeder stellt ein Drehmoment bereit, das versucht,
die Kraftmaschinenphase auf einer Zwischenphase zu halten. Jedoch
ist es schwierig, die Kraftmaschinenphase auf der Zwischenphase
unter Verwendung der Rückstellkraft der Torsionsfeder zu
halten.
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Auch
in einem Fall, dass die Rückstellkraft der Torsionsfeder
verwendet wird, um die Kraftmaschinenphase auf die Zwischenphase
beim Starten der Brennkraftmaschine oder später beim Stoppen der
Zufuhr des Arbeitsfluids vorzuspannen, ist erforderlich, dass die
Rückstellkraft auf eine Größenordnung
eingestellt wird, die gleich wie oder größer als ein
gewisses Drehmoment ist, so dass die Rückstellkraft die
Kraftmaschinenphase gegen das Durchschnittsdrehmoment des variablen
Drehmoments vorstellt oder nachstellt. Die Rückstellkraftcharakteristik
der Torsionsfeder zum Sicherstellen des vorstehend genannten gewissen
Drehmoments verursacht eine Vergrößerung des Drehmoments
pro Änderungseinheit der Phase. Wenn eine Nachführsteuerung
zum Verursachen, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt,
oder eine andere Steuerung zum Begrenzen der Kraftmaschinenphase
innerhalb der Zwischenphasenregion ausgeführt wird, ist
der Änderungsbetrag des Drehmoments, das zum Verringern
des Spalts zwischen der Kraftmaschinenphase und der Sollphase (der
Zwischenphase) erforderlich ist, im Wesentlichen groß.
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Daher
kann sich die Steuerbarkeit verschlechtern und kann es dadurch schwierig
werden, die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase einzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend angegebenen
Nachteile gemacht, und daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät mit einer
einfachen Konfiguration zu schaffen, die eine Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine sicherstellt, und die eine Ventilzeitabstimmung
erzielt, die für einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
geeignet ist.
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Zum
Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät zum
Einstellen einer Zeitabstimmung eines Ventils vorgesehen, das durch
eine Nockenwelle durch ein Drehmoment geöffnet und geschlossen
wird, das von einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine übertragen
wird, wobei das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät einen
antriebseitigen Rotor, einen abtriebseitigen Rotor und einen Vorspannmechanismus
aufweist. Der antriebseitige Rotor ist synchron mit der Kurbelwelle
drehbar. Der abtriebseitige Rotor ist synchron mit der Nockenwelle
drehbar. Der abtriebseitige Rotor und der antriebseitige Rotor definieren
dazwischen eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer, die nacheinander
in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Der abtriebseitige Rotor
wird relativ zu dem antriebseitigen Rotor in eine Vorstellrichtung gedreht,
wenn ein Arbeitsfluid zu der Vorstellkammer von einer externen Fluidzuführung
zugeführt wird, die zusammen mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine
arbeitet. Der abtriebseitige Rotor wird relativ zu dem antriebseitigen
Rotor in eine Nachstellrichtung gedreht, wenn ein Arbeitsfluid zu
der Nachstellkammer von der Fluidzuführung zugeführt
wird. Der Vorspannmechanismus ist an einem des antriebseitigen und
des abtriebseitigen Rotors vorgesehen. Der Vorspannmechanismus weist
ein elastisches Element und einen Vorsprungabschnitt auf. Der Vorsprungabschnitt
ist synchron mit dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen
Rotors drehbar. Der Vorsprungabschnitt ist relativ zu dem anderen
des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors drehbar und berührt
einen Kontaktabschnitt des anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen
Rotors. Der Vorsprungabschnitt und das elastische Element sind so
angeordnet, dass die Rückstellkraft des elastischen Elements
auf den anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors
aufgebracht wird. Der Kontaktabschnitt des anderen des antriebseitigen und
des abtriebseitigen Rotors weist einen Aufnahmeabschnitt auf, der
zum Stützen des Vorsprungabschnitts konfiguriert ist. Der
Aufnahmeabschnitt ist so konfiguriert, dass er die Rückstellkraft
des elastischen Elements erhöht, wenn der andere des antriebseitigen
und des abtriebseitigen Rotors relativ zu dem einen des antriebseitigen
und des abtriebseitigen Rotors in der Vorstellrichtung oder der
Nachstellrichtung gedreht wird.
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Die
Erfindung wird gemeinsam mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und ihren Vorteilen am Besten aus der folgenden Beschreibung, den
beigefügten Ansprüchen und den zugehörigen
Zeichnungen verständlich.
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Schnittansicht einer Antriebseinheit entlang einer Linie II-II
in 1;
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3A ist
eine Seitenansicht eines Stützwellenabschnitts, der in
einer Richtung III in 1 betrachtet wird;
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3B ist
eine Schnittansicht des Stützwellenabschnitts;
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3C ist
eine weitere Seitenansicht des Stützwellenabschnitts, der
in einer Richtung betrachtet wird, die entgegengesetzt zu der Richtung
III ist;
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4A ist
ein Diagramm, das einen Kontaktabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt
eines Vorspannmechanismus des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts
in 1 darstellt;
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4B ist
ein Diagramm, das eine Rückstellkraft (eine Vorspannlast)
eines elastischen Elements des Vorspannmechanismus darstellt;
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4C ist
ein Charakteristikdiagramm, das das Vorspanndrehmoment des Vorspannmechanismus
darstellt;
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5 ist
ein schematisches Diagramm zum Erklären eines Beispiels
der Umwandlung der Rückstellkraft in ein Vorspanndrehmoment
durch den Vorspannmechanismus in 1;
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6 ist
schematisches Diagramm zum Erklären eines variablen Drehmoments;
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7 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8A ist
ein Diagramm, das einen Kontaktabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt
eines Vorspannmechanismus eines Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts
in 7 darstellt;
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8B ist
ein Diagramm, das die Rückstellkraft (Vorspannlast) eines
elastischen Elements des Vorspannmechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels
darstellt;
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8C ist
ein Charakteristikdiagramm, das ein Vorspanndrehmoment des Vorspannmechanismus
des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
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9 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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10 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät
gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit mehreren Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In jedem der Ausführungsbeispiele ist ein entsprechendes
Bauteil mit selben Bezugszeichen angegeben und wird dadurch die
sich überschneidende Erklärung ausgelassen.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 zeigt
ein Beispiel, bei dem ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine
eines Fahrzeugs angewendet wird. Das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 ist
ein ölbetätigtes Ventilzeitabstimmungseinstellgerät,
das ein Hydrauliköl einsetzt, das als „Arbeitsfluid"
dient, und das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 stellt eine
Ventilzeitabstimmung eines Auslassventils ein, das als „Ventil"
dient.
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(Grundlegende Konfiguration)
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Im
Folgenden werden grundlegende Bauteile des Ventilzeitabstimmungssteuergeräts 1 beschrieben.
Das Ventilzeitabstimmungssteuergerät 1 hat eine
Antriebseinheit 10 und eine Steuereinheit 30.
Die Antriebseinheit 10 ist mit einem Antriebskraftübertragungssystem
versehen, die eine Antriebskraft einer Kurbelwelle (nicht gezeigt)
der Brennkraftmaschine auf eine Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine überträgt,
und die Antriebseinheit 10 ist mit dem Hydrauliköl
betrieben. Die Steuereinheit 30 steuert eine Zufuhr des
Hydrauliköls zu der Antriebseinheit 10. In dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Kurbelwelle
als „Antriebswelle" und dient die Nockenwelle 2 als „Abtriebswelle".
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(Antriebseinheit)
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Wie
in den 1, 2 gezeigt ist, weist die Antriebseinheit 10 ein
Gehäuse 11, das als „antriebseitiger
Rotor" dient, und einen Flügelrotor 14 auf, der als „abtriebseitiger
Rotor" dient. Das Gehäuse 11 weist ein Gleitstückgehäuse 12 und
ein Kettenrad 13 auf.
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Das
Gleitstückgehäuse 12 besteht aus Metall
und weist einen rohrförmigen Abschnitt 12a und mehrere
Gleitstücke 12b, 12c, 12d, 12e auf.
Der rohrförmige Abschnitt 12a hat eine hohlzylindrische Gestalt
mit einem Boden und die Gleitstücke 12b, 12c, 12d, 12e dienen
als Unterteilungsabschnitt.
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Die
entsprechenden Gleitstücke 12b bis 12e sind
in dem rohrförmigen Abschnitt 12a an Positionen mit
im Wesentlichen gleichen Intervallen in der Drehrichtung angeordnet
und stehen nach innen in einer radialen Richtung von den vorstehend
genannten angeordneten Positionen vor. Eine radial nach innen weisende
Fläche von jedem der Gleitstücke 12b bis 12e hat
eine bogenförmige Einschnittgestalt im Schnitt bei Betrachtung
in einer axialen Richtung des Gehäuses 11 und
die radial nach innen weisende Fläche Steht in Gleitkontakt
mit einer äußeren Umfangswandfläche eines
Nabenabschnitts 14a des Flügelrotors 14.
Jede Kammer 50 ist entsprechend zwischen angrenzenden der
Gleitstücke 12b bis 12e definiert, die
benachbart zueinander in der Drehrichtung angeordnet sind.
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Das
Kettenrad 13 besteht aus Metall und hat eine kreisförmige
Plattengestalt. Das Kettenrad 13 ist koaxial an einer Öffnungsseite
des rohrförmigen Abschnitts 12a durch eine Schraube
fixiert. Das Kettenrad 13 ist mit der Kurbelwelle durch
eine Zeitabstimmungskette (nicht gezeigt) verbunden. Aufgrund des vorstehend
genannten Aufbaus wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine
die Antriebskraft von der Kurbelwelle auf das Kettenrad 13 übertragen, so
dass das Gehäuse 11 synchron mit der Kurbelwelle
in Uhrzeigerrichtung in 2 gedreht wird.
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Das
Gehäuse 11 nimmt koaxial den Flügelrotor 14 auf
und der Flügelrotor 14 hat entgegengesetzte längsgerichtete
Endflächen, die gleitfähig mit einer Bodenwandfläche
des rohrförmigen Abschnitts 12a bzw. mit einer
Innenwandfläche des Kettenrads 13 sind. Der Flügelrotor 14 besteht
aus Metall und weist den Nabenabschnitt 14a, der eine zylindrische
Gestalt hat, und mehrere Flügel 14b, 14c, 14d, 14e auf, die
von dem Nabenabschnitt 14a vorstehen.
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Der
Nabenabschnitt 14a ist koaxial mit der Nockenwelle 2 durch
eine Schraube fixiert. Bei dieser Anordnung wird der Flügelrotor 14 synchron
mit der Nockenwelle 2 in der Uhrzeigerrichtung in 2 gedreht
und ist relativ mit Bezug auf das Gehäuse 11 drehbar.
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Die
Flügel 14b bis 14e sind an Positionen des
Nabenabschnitts 14a an im Wesentlichen gleichen Intervallen
in der Drehrichtung angeordnet und stehen nach außen in
der radialen Richtung von den vorstehend genannten Positionen vor.
Die Flügel 14b bis 14d sind in den entsprechenden
Kammern 50 untergebracht. Die radial nach außen
weisende Fläche von jedem der Flügel 14b bis 14d hat
eine bogenförmige vorstehende Gestalt im Schnitt entlang
einer Ebene, die senkrecht zu der axialen Richtung des Gehäuses 11 ist,
wie in 2 gezeigt ist, und die radial nach außen
weisende Fläche ist in Gleitkontakt mit einer inneren Umfangswandfläche
des rohrförmigen Abschnitts 12a.
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Jeder
der Flügel 14b bis 14d und das Gehäuse 11 definieren
dazwischen eine Vorstellkammer und eine Nachstellkammer durch Unterteilen
der entsprechenden Kammer 50 in Hälften in der
Drehrichtung. Genauer gesagt ist eine Nachstellkammer 52 zwischen
dem Gleitstück 12b und dem Flügel 14b definiert,
ist eine Nachstellkammer 53 zwischen dem Gleitstück 12c und
dem Flügel 14c definiert, ist eine Nachstellkammer 54 zwischen
dem Gleitstück 12d und dem Flügel 14d definiert
und ist eine Nachstellkammer 55 zwischen dem Gleitstück 12e und
dem Flügel 14e definiert. Ebenso ist eine Vorstellkammer 56 zwischen
dem Gleitstück 12e und dem Flügel 14b definiert,
ist eine Vorstellkammer 57 zwischen dem Gleitstück 12b und
dem Flügel 14c definiert, ist eine Vorstellkammer 58 zwischen
dem Gleitstück 12c und dem Flügel 14d definiert
und ist eine Vorstellkammer 59 zwischen dem Gleitstück 12d und
dem Flügel 14e definiert.
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Bei
der vorstehend genannten Antriebseinheit 10 wird dann,
wenn Hydrauliköl zu jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 zugeführt
wird, der Flügelrotor 14 mit Bezug auf das auf
Gehäuse 11 in der Vorstellrichtung gedreht, und
wird eine Phase der Nockenwelle 2 mit Bezug auf die Kurbelwelle
oder eine Kraftmaschinenphase, die eine Ventilzeitabstimmung bestimmt,
in die Vorstellrichtung verschoben. Dann wird jeder der Flügel 14b bis 14e in
Kontakt mit dem entsprechenden benachbarten Gleitstück 12b bis 12e an
der Vorstellseite des Flügels gebracht und wird dadurch
die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 zu der Vollvorstellposition.
Anders gesagt ist der Flügelrotor 14 vollständig vorgestellt
relativ zu dem Gehäuse 11. Somit wird die Kraftmaschinenphase
eine Vollvorstellphase.
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Wenn
dagegen bei der Antriebseinheit 10 das Hydrauliköl
zu jeder der Nachstellkammer 52 bis 55 zugeführt
wird, dreht sich der Flügelrotor 14 mit Bezug
auf das Gehäuse 11 in einer Nachstellrichtung und
wird die Kraftmaschinenphase in die Nachstellrichtung verschoben.
Wenn der Flügel 14b in Kontakt mit dem Gleitstück 12e gebracht
wird, der an einer Nachstellseite des Flügels 14b positioniert
ist, wird die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 eine Vollnachstellposition.
Anders gesagt ist der Flügelrotor 14 relativ zu
dem Gehäuse 11 vollständig nachgestellt.
Somit wird die Kraftmaschinenphase eine Vollnachstellphase.
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Es
ist anzumerken, dass die Rotationsposition des Flügelrotors 14 relativ
zu dem Gehäuse 11, wie in 1, 2 gezeigt
ist, eine Zwischenposition ist, an der der Start der Brennkraftmaschine
gestattet ist. Wenn ebenso die Rotationsposition des Flügelrotors 14 der
vorstehend genannten Zwischenposition entspricht, wird die Kraftmaschinenphase eine
Zwischenphase, die zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz ist. Die
relative Rotationsposition zwischen den Rotoren 11, 14,
die in den 1, 2 gezeigt
ist, wird als „Startzwischenposition" bezeichnet und die
Kraftmaschinenphase, die durch die vorstehend genannte relative
Rotationsposition verursacht wird, wird als „Startzwischenphase"
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert. Die
Kraftmaschinenphase im Fall des Starts der Brennkraftmaschine ist
nicht auf die Startzwischenphase beschränkt und kann alternativ
als vorstehend genannte Vollvorstellphase eingestellt werden. Somit
ist die Kraftmaschinenphase im Fall des Starts auf eine der Startzwischenphase
und der Vollvorstellphase unter Verwendung eines Sperrstifts 20 und
dergleichen beschränkt.
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Wie
in den 1, 2 gezeigt ist, ist die Antriebseinheit 10 ferner
mit dem Sperrstift 20, der als „Sperrelement"
dient, und mit einem Vorspannelement 22 versehen.
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Der
Sperrstift 20 besteht aus Metall und hat eine zylindrische
Säulenform. Der Sperrstift 20 ist ständig
in ein Aufnahmeloch 24 gesetzt. Das Aufnahmeloch 24 ist
so konfiguriert, das es sich zu einer Endfläche des Flügels 14b in
Richtung auf das Kettenrad 13 öffnet und einen
Boden hat. In dem vorstehend genannten gesetzten Zustand ist der
Sperrstift 20 linear und hin- und herbewegbar in einer
Längsrichtung verschiebbar, die parallel zu einer Drehachse
des Flügelrotors 14 ist.
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Das
Vorspannelement 22 besteht aus einer Kompressionsschraubenfeder
und ist in dem Aufnahmeloch 24 zwischen dem Boden des Aufnahmelochs 24 und
dem Sperrstift 20 vorgesehen. Das Vorspannelement 22 ist
elastisch verformbar in Richtung auf eine komprimierte Seite und
erzeugt eine Rückstellkraft, die den Sperrstift 20 in
Richtung auf das Kettenrad 13 vorspannt.
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Der
Sperrstift 20 nimmt die Vorspannkraft auf, wie vorstehend
angegeben ist, und ist in ein Passloch 26 setzbar, das
an der Innenwandfläche des Kettenrads 13 definiert
ist, wenn der Sperrstift 20 in Richtung auf das Kettenrad 13 verschoben
wird, während der Sperrstift 20 in das Aufnahmeloch 24 bei
der Startzwischenphase (Startzwischenposition) gesetzt ist. Wenn
der Sperrstift 20 in das Passloch 26 gesetzt ist,
sperrt somit der Sperrstift 20 den Flügelrotor 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 und unterbindet dadurch die
Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 relativ
zueinander.
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Das
Passloch 26 steht in Verbindung mit der Nachstellkammer 52 durch
einen Nachstellströmungskanal 28. Somit nimmt
der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 gesetzt
wird, einen Druck des Hydrauliköls auf, das zu dem Passloch 26 durch
die Aufnahmekammer 52 und den Nachstellströmungskanal 28 zugeführt
wird. Als Folge wird der Sperrstift 20 in Richtung auf
das Vorspannelement 22 gepresst. Ebenso steht das Aufnahmeloch 24 in
Verbindung mit der Vorstellkammer 56 durch einen Vorstellströmungskanal 29.
Somit nimmt der Sperrstift 20, der in das Passloch 26 gesetzt
ist, den Druck eines Hydrauliköls auf, das zu dem Aufnahmeloch 24 durch
die Vorstellkammer 56 und den Vorstellströmungskanal 29 zugeführt
wird, und wird dadurch in Richtung auf das Vorspannelement 22 vorgespannt.
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Wenn
der Sperrstift 20, wie vorstehend angegeben ist, der in
das Passloch 26 gesetzt ist, den Druck des Öls
aufnimmt, das zu zumindest einem der Löcher 26, 24 zugeführt
wird, wird der Sperrstift 20 so verschoben, dass der Sperrstift 20 sich
von dem Passloch 26 lösen kann oder außer
Eingriff von diesem gelangen kann. Wenn der Sperrstift 20 von
dem Passloch 26 außer Eingriff gelangt, wird der
gesperrte Zustand zum Unterbinden der Drehung des Flügelrotors 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 entsperrt und wird dadurch die
relative Drehung des Flügelrotors 14 und des Gehäuses 11 ermöglicht.
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(Steuereinheit)
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Bei
der Steuereinheit 30, die in 1 gezeigt ist,
ist ein Vorstellströmungskanal 60 so vorgesehen, dass
er sich durch die Nockenwelle 2 und ein Drehzapfenlager
(nicht gezeigt) erstreckt, das die Nockenwelle 2 lagert,
und steht der Vorstellströmungskanal 60 in Verbindung
mit den Vorstellkammern 56 bis 59. Ein Nachstellströmungskanal 62 ist
ebenso derart vorgesehen, dass er sich durch die Nockenwelle 2 und
das Drehzapfenlager erstreckt, und steht in Verbindung mit der Nachstellkammer 52 bis 55.
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Ein
Zufuhrströmungskanal 64 ist so vorgesehen, dass
dieser in Verbindung mit einem Ausstoßanschluss einer Pumpe 4 steht,
die als „Fluidzuführung" dient, und ein Ablaufströmungskanal 66 ist
so vorgesehen, dass Hydrauliköl zu einer Ölwanne 5 abläuft, die
an einer Einlassanschlussseite der Pumpe 4 vorgesehen ist.
Somit pumpt die Pumpe 4 das Hydrauliköl, das von
der Ölwanne 5 abgepumpt wird, und führt
dieses zu dem Zufuhrströmungskanal 64 zu. Die Pumpe 4 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine mechanische
Pumpe, die durch die Kurbelwelle angetrieben wird, so dass die Pumpe
synchron mit einem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet. Anders
gesagt wird die Zufuhr des Hydrauliköls von der Pumpe 4 durch
Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet und wird die Zufuhr des
Hydrauliköls während des Betriebs der Brennkraftmaschine
fortgesetzt. Dann wird die Zufuhr des Hydrauliköls angehalten,
wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird. Daher ist der Druck
des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 beim Starten
und Anhalten der Brennkraftmaschine zugeführt wird, niedriger
als ein Druck des Hydrauliköls während des Betriebs
der Brennkraftmaschine.
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Ein
Steuerventil 70 ist ein Schieberventil, das einen Schieber
unter Verwendung einer elektromagnetischen Antriebskraft, die durch
einen Solenoid 72 erzeugt wird, und einer Rückstellkraft
betätigt, die durch eine Rückstellfeder 74 erzeugt
wird. Das Steuerventil 70 weist einen Vorstellanschluss 80,
einen Nachstellanschluss 82, einen Zufuhranschluss 84 und
einen Ablaufanschluss 86 auf. Der Vorstellanschluss 80 steht
in Verbindung mit dem Vorstellströmungskanal 60 und
der Nachstellanschluss 82 steht in Verbindung mit dem Nachstellströmungskanal 62. Ebenso
steht der Zufuhranschluss 84 in Verbindung mit dem Zufuhrströmungskanal 64 und
wird diesem das Hydrauliköl von der Pumpe 4 zugeführt.
Der Ablaufanschluss 86 steht in Verbindung mit dem Ablaufströmungskanal 66 zum
Ablassen des Hydrauliköls. Das Steuerventil 70 arbeitet
auf der Grundlage der Energiebeaufschlagung des Solenoids 72 und
steuert einen Verbindungszustand von jedem des Zufuhranschlusses 84 und
des Ablaufanschlusses 86 mit einem entsprechenden des Vorstellanschlusses 80 und
des Nachstellanschlusses 82.
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Ein
Steuerschaltkreis 90 weist beispielsweise einen Mikrocomputer
auf und ist elektrisch mit dem Solenoid 72 des Steuerventils 70 verbunden. Der
Steuerschaltkreis 90 steuert die Energiebeaufschlagung
des Solenoids 72 und steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine.
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In
der vorstehend genannten Steuereinheit 30 wird das Steuerventil 70 gemäß der
Energiebeaufschlagung des Solenoids 72 betätigt,
der durch den Steuerschaltkreis 90 gesteuert wird, und
steuert demgemäß den Verbindungszustand der Anschlüsse 84, 86 mit
den Anschlüssen 80, 82. Wenn insbesondere
der Zufuhranschluss 84 mit dem Vorstellanschluss 80 verbunden
ist und der Ablaufanschluss 86 mit dem Nachstellanschluss 82 verbunden
ist, wird das Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, zu jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 durch
die Strömungskanäle 64, 60 zugeführt.
Ebenso wird das Hydrauliköl in jeder der Nachstellkammern 52 bis 55 zu
der Ölwanne 5 durch die Strömungskanäle 62, 66 abgelassen.
Wenn dagegen der Zufuhranschluss 84 mit dem Nachstellanschluss 82 verbunden
wird und der Ablaufanschluss 86 mit dem Vorstellanschluss 80 verbunden
wird, wird das Hydrauliköl, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, zu jeder der Nachstellkammern 52 bis 55 durch
die Strömungskanäle 64, 62 zugeführt.
Ebenso wird das Hydrauliköl in jeder der Vorstellkammern 56 bis 59 zu
der Ölwanne 5 durch die Strömungskanäle 60, 66 zugeführt.
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Die
Antriebseinheit 10 und die Steuereinheit 30 des
Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wurden vorstehend
beschrieben. Eine charakteristische Konfiguration des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird
nachstehend beschrieben.
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(Charakteristische Konfiguration)
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Wie
in den 1, 3A bis 4C gezeigt
ist, weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die
Antriebseinheit 10 einen Vorspannmechanismus 100 auf.
Der Vorspannmechanismus 100 weist ein elastisches Element 110,
eine Hülse 120, die als „Stützwellenabschnitt"
dient, und Kontaktabschnitte 142 auf, von denen jeder eine „Rückstellkraft"
in ein „Vorspanndrehmoment" umwandelt. In der vorstehend
genannten Konfiguration ist der Vorspannmechanismus 100 so
konfiguriert, dass er die „Rückstellkraft", die
durch das elastische Element 110 erzeugt wird, auf das
Gehäuse 11 als „Vorspanndrehmoment" aufbringt,
das das Gehäuse 11 vorspannt, so dass dieses sich
relativ zu dem Flügelrotor 14 in der Vorstellrichtung
dreht. Anders gesagt bringt der Vorspannmechanismus 100 das
Vorspanndrehmoment, das aus der Rückstellkraft umgewandelt wird,
auf das Gehäuse 11 auf, so dass das Gehäuse 11 relativ
zu dem Flügelrotor 14 in der Vorstellrichtung
gedreht wird.
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Der
rohrförmige Abschnitt 12a des Gehäuses 11 weist
einen Öffnungsabschnitt 12f an dem Boden des rohrförmigen
Abschnitts 12a auf und der Öffnungsabschnitt 12f ist
nach außen vom Gehäuse 11 offen. Der
rohrförmige Abschnitt 12a weist ein Stützloch 130 (erstes
Stützloch) an seinem Boden auf und das erste Stützloch 130 öffnet
sich zu einer Endfläche des Bodens des rohrförmigen
Abschnitts 12a entgegengesetzt von dem Öffnungsabschnitt 12f. Das
erste Stützloch 130 nimmt einen axialen Endabschnitt
des elastischen Elements 110 darin auf, das eine Rückstellkraft
erzeugt, und definiert einen Abschnitt einer Aufnahmekammer 124.
Das erste Stützloch 130 weist einen Bodenabschnitt
auf, der zwischen dem ersten Stützloch 130 und
dem Öffnungsabschnitt 12f vorgesehen ist, und
der Bodenabschnitt berührt den einen axialen Endabschnitt
des elastischen Elements 110, so dass der Bodenabschnitt
begrenzt, dass das elastische Element 110 sich in einer
Längsrichtung verschiebt.
-
Die
Hülse 120 besteht aus Metall und hat eine hohlzylindrische
Gestalt. Die Hülse 120 ist koaxial mit dem rohrförmigen
Abschnitt 12a des Gleitstückgehäuses 12 und dem
Nabenabschnitt 14a des Flügelrotors 14 angepasst.
Die Hülse 120 stützt das erste Stützloch 130 des
rohrförmigen Abschnitts 12a und das zweite Stützloch 140 des
Nabenabschnitts 14a von radial inneren Seiten beispielsweise
des ersten und des zweiten Stützlochs 130, 140.
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Die
Hülse 120 und das erste Stützloch 130 sind
relativ zueinander in der Längsrichtung verschiebbar und
ein Sperrabschnitt 122 verursacht, dass die Hülse 120 und
das erste Stützloch 130 sich einstückig
miteinander in der Drehrichtung drehen. Anders gesagt begrenzt der
Sperrabschnitt 122, dass die Hülse 120 und
das erste Stützloch 130 sich unabhängig
relativ zueinander drehen. Der Sperrabschnitt 122 weist
ein paar Eingriffsvorsprünge 123 und ein paar
Eingriffsvertiefungen 143 auf, und die Eingriffsvorsprünge 123 stehen
von der Hülse 120 in entgegengesetzte radiale
Richtungen vor, wie in 3 gezeigt ist.
Ebenso ist jede der Eingriffsvertiefungen 143 ein Einschnitt,
der im Eingriff mit dem entsprechenden Eingriffsvorsprung 123 ist.
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Die
Hülse 120 und das zweite Stützloch 140 sind
relativ zueinander in der Längsrichtung verschiebbar und
die Hülse 120 und das zweite Stützloch 140 sind
relativ zueinander drehbar. Das zweite Stützloch 140 weist
die Kontaktabschnitte 142 an einem Bodenabschnitt 141 auf
und die Kontaktabschnitte 142 und der Bodenabschnitt 141 sind
zwischen einem inneren Umfang des zweiten Stützlochs 140 und
einem äußeren Umfang eines Fixierabschnitts 14f des
Nabenabschnitts 14a vorgesehen.
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Die
Hülse 120 weist einen Bodenabschnitt 125 an
einem Endabschnitt des hohlzylindrischen Körpers entgegengesetzt
von dem Eingriffsvorsprung 123 auf und der Bodenabschnitt 125 berührt den
anderen axialen Endabschnitt des elastischen Elements 110 und
das elastische Element 110 ist zwischen dem Bodenabschnitt
des ersten Stützlochs 130 und dem Bodenabschnitt 125 in
der Längsrichtung zwischengesetzt, so dass die Rückstellkraft
des elastischen Elements 110 erzeugt wird.
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Ebenso
weist der Bodenabschnitt 125 ein Einsteckloch 126 auf,
das sich so öffnet, dass es darin den Fixierabschnitt 14f aufnimmt,
der koaxial zu dem zweiten Stützloch 140 des Nabenabschnitts 14a angeordnet
ist.
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Ebenso
weist der Bodenabschnitt 125 ferner Vorsprungabschnitte 121 an
einer Seite des Bodenabschnitts 125 entgegengesetzt zu
der Aufnahmekammer 124 auf und berühren die Vorsprungabschnitte 123 der
entsprechenden Kontaktabschnitte 142. Jeder der Vorsprungabschnitte 121 weist
ein Rollenelement 121a auf und der Vorsprungabschnitt 121 berührt
den Kontaktabschnitt 142 gleitfähig durch das
Rollenelement 121a.
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Wie
in 2 gezeigt ist, hat jeder der Kontaktabschnitte 142 eine
bogenförmige Gestalt, die sich in einer Umfangsrichtung
des Bodenabschnitts 141 mit einer kreisförmigen
Ringgestalt erstreckt, und die Kontaktabschnitte 142 sind
an Positionen entsprechend den zwei Vorsprungabschnitten 121 der
Hülse 120 gelegen. Jeder Kontaktabschnitt 142 weist
Neigungsabschnitte 142a, 142b mit unterschiedlichen
geneigten Flächengestalten bezogen aufeinander auf und
die Neigungsabschnitte 142a, 142b sind entsprechend
zumindest innerhalb eines Phaseneinstellbereichs der Kraftmaschinenphase angeordnet,
wie in 4A gezeigt ist. Im vorstehend angegebenen
entspricht der Phaseneinstellbereich einem Winkelbereich zwischen
einer Vollvorstellphase Pa bis zu einer Vollnachstellphase Pr.
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Der
Neigungsabschnitt des Kontaktabschnitts 142 hat geneigte
Flächen, die relativ zu dem Bodenabschnitt 141 um
vorbestimmte Neigungswinkel θ (θ1, θ2
im vorliegenden Ausführungsbeispiel) geneigt sind, wie
in den 4A, 5 gezeigt
ist, und eine der geneigten Flächen ist so konfiguriert, dass
sie derart abgewinkelt ist, dass die Rückstellkraft des
elastischen Elements 110 als Funktion der Phasenposition,
demgemäß auf der Grundlage einer Änderung
der Phase von der Vollvorstellphase Pa zu der Vollnachstellphase
Pr vergrößert wird. Anders gesagt ist die geneigte
Fläche so ausgebildet, dass sie sich von einer Ebene des
Bodenabschnitts 141 in Richtung auf die Vollnachstellphase
Pr entfernt.
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Der
geneigte Abschnitt des Kontaktabschnitts 142 verursacht,
dass die Rückstellkraft des elastischen Elements 110 als
Vorspanndrehmoment (Unterstützungsdrehmoment) wirkt, dass
die Kraftmaschinenphase im Voraus zu der Vollvorstellphase während
des Anhaltens der Kraftmaschine vorstellt, um den Start im nächsten
Betrieb der Kraftmaschine vorzubereiten. Im vorstehend Angegebenen
entspricht die Kraftmaschinenphase der Phase des Flügelrotors 14 relativ
zu dem Gehäuse 11.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besteht das elastische Element 110 aus
einer Kompressionsfeder und ist eine Kompressionslast in der Längsrichtung
der Kompressionsfeder vorgesehen. Als Folge wird die Größe
der Last oder die Größe der Rückstellkraft
gemäß einem Verformungsbetrag der Feder definiert, die
in der Längsrichtung komprimiert wird. Somit wird der Verformungsbetrag
des elastischen Elements 110 auf der Grundlage eines Hubbetrags
des Kontaktabschnitts 142 bestimmt, der sich entsprechend den
Neigungsabschnitten 142a, 142b ändert
(siehe 4A). In 4A entspricht
der Hubbetrag einer Abmessung, die zwischen einer verlängerten
Ebene des Bodenabschnitts 141 und beispielsweise den Neigungsabschnitten 142a, 142b des
Kontaktabschnitts 142 gemessen wird.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine eingestellte
Last des elastischen Elements 110 auf der Grundlage des
Profils (der Querschnittsgestalt) des Kontaktabschnitts 142 vorgesehen,
der die „Rückstellkraft" in das „Vorspanndrehmoment" umwandelt.
Im Allgemeinen spannt das variable Drehmoment (die Drehmomentumkehr)
der Nockenwelle 2 den Flügelrotor 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 abwechselnd in die Vorstellrichtung
und die Nachstellrichtung vor. Ein „eingestelltes Vorspanndrehmoment",
das der „eingestellten Last" entspricht, wird auf eine
Größe eingestellt, so dass das eingestellte Vorspanndrehmoment
größer als das durchschnittliche Drehmoment des
variablen Drehmoments ist.
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Wie
vorstehend angegeben ist, wurde die grundlegende Konfiguration zum
Umwandeln der „Rückstellkraft" in das „Vorspanndrehmoment"
unter Verwendung des elastischen Elements 110 und des Kontaktabschnitts 142 des
Vorspannmechanismus 100 beschrieben. Der Begrenzungsaufbau,
der die Kraftmaschinenphase innerhalb einer „Zwischenphase"
Pm begrenzt, wird unter Bezugnahme auf die vorstehend genannte grundlegende
Konfiguration beschrieben. Der Begrenzungsaufbau unterscheidet sich
von den Bauteilen (Sperrstift 20, Vorspannelement 22 und
Strömungskanalstruktur des Vorstell- und Nachstellströmungskanals 28, 29)
des „Sperrelements", der die Kraftmaschinenphase auf die „Startzwischenphase"
oder die „Vollvorstellphase" begrenzt.
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(Zwischenphasenbegrenzungsaufbau)
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Wie
in einem Beispiel in 4 gezeigt ist, wird
die Kraftmaschinenphase auf eine Vollvorstellphase Pa durch den
Sperrstift 20 und das Passloch 26 beim Starten
der Kraftmaschine begrenzt. Zusätzlich zu der vorstehend
genannten begrenzten Kraftmaschinenphase (Vollvorstellphase Pa),
die durch den Sperrstift 20 und das Passloch 26 erzielt
wird, ist ferner die Zwischenphase Pm, die durch die Gestalt der
geneigten Abschnitte 142a, 142b des Kontaktabschnitts 142 bestimmt
wird, vorgesehen.
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Wie
in 4A gezeigt ist, hat der Kontaktabschnitt 142 die
Neigungsabschnitte 142a, 142b und hat ein Profil
(eine Querschnittsgestalt), das den Neigungsabschnitt 142a und
den Neigungsabschnitt 142b aufweist, die relativ zueinander
abgewinkelt sind. Genauer gesagt ist der Neigungsabschnitt 142a relativ
zu einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist,
um einen Neigungswinkel θ1 abgewinkelt und ist der Neigungsabschnitt 142b relativ
zu der vorstehend genannten Ebene um einen Neigungswinkel θ2
abgewinkelt, wie in 4A gezeigt ist. Die Neigungsabschnitte 142a, 142b sind miteinander
an einer Position verbunden, die der Zwischenphase Pm entspricht.
Es ist anzumerken, dass zum Vereinfachen der Beschreibung die Größe
der Neigungswinkel θ1, θ2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
im Allgemeinen einander gleich sind (θ1 = θ2),
obwohl die Neigungswinkel θ1, θ2 in entgegengesetzte
Neigungsrichtungen zueinander gemessen werden.
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In
der vorstehend genannten grundlegenden Konfiguration erzielt der
Neigungsabschnitt 142a, der um den Neigungswinkel θ1
abgewinkelt ist, eine Hauptneigungsflächencharakteristik
des Kontaktabschnitts 142.
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In
dem vorstehend genannten Kontaktabschnitt 142 wird, da
der Neigungsabschnitt 142a, der um den Neigungswinkel θ2
abgewinkelt ist, der in der Richtung gemessen wird, die entgegengesetzt
zu der Neigungsrichtung des Neigungswinkels θ1 ist, vorgesehen
ist, verursacht, dass das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 in 3 zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und
dem Neigungsabschnitt 142a positioniert wird. Anders gesagt
wird verursacht, dass das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 an
einer Position angeordnet wird, an der der Neigungsabschnitt 142a und
der Neigungsabschnitt 142a miteinander verbunden sind. Ein
neutraler Bereich 151, der als Aufnahmeabschnitt 150 dient,
erstreckt sich an der Verbindung zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und
dem Neigungsabschnitt 142b oder ist an dieser ausgebildet.
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Eine
Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung, die als „erste
Vorspannkraft" dient, wird erzeugt, wenn das Rollenelement 121 den
Kontaktabschnitt 142 berührt. Die Vorspannkraft
Fn in die Normalenrichtung wird in einer Richtung aufgebracht, die im
Allgemeinen zu einer Richtung ist, in die Rückstellkraft
F wirkt (die Längsrichtung des Vorspannelements 110),
wenn das Rollenelement 121a sich in den neutralen Bereich 151 befindet,
wie in 4A gezeigt ist. Die Vorspannkraft
Fn in der Normalenrichtung wird ebenso an dem anderen geneigten
Flächenbereich des Kontaktabschnitts 142 ausgebildet, der
ein anderer Bereich als der neutrale Bereich 151 in 4A ist.
Jedoch ist die Richtung der Vorspannkraft Fn in der normalen Richtung unterschiedlich
von der Richtung der Rückstellkraft F und erzeugt dadurch
die Differenz zwischen den Richtungen der Kräfte eine Rotationskomponentenkraft
FT, die als „zweite Vorspannkraft"
dient.
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Die
charakteristische Konfiguration des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wurde
beschrieben. Das variable Drehmoment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht
wird, wird nachstehend beschrieben.
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(Variables Drehmoment)
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Während
des Betriebs der Brennkraftmaschine wird ein variables Drehmoment
auf die Nockenwelle 1 und den Flügelrotor 14 gemäß einer
Federreaktionskraft und einer Antriebsreaktionskraft aufgebracht.
Die Federreaktionskraft wird durch eine Ventilfeder des Auslassventils
verursacht, das durch die Nockenwelle 1 geöffnet
und geschlossen wird, und die Antriebsreaktionskraft wird durch
eine Kraftstoffeinspritzpumpe verursacht, die durch die Nockenwelle 2 angetrieben
wird. Wie in 6 dargestellt ist, verändert
sich das variable Drehmoment periodisch zwischen einem positiven
Drehmoment und einem negativen Drehmoment. Das positive Drehmoment
wird in einer Richtung zum Nachstellen der Kraftmaschinenphase der
Nockenwelle 2 relativ zu der Kurbelwelle aufgebracht und
das negative Drehmoment wird in einer Richtung zum Vorstellen der Kraftmaschinenphase
aufgebracht. Ebenso wird insbesondere Reibung zwischen der Nockenwelle 2 und dem
Drehzapfenlager (nicht gezeigt) erzeugt, das die Nockenwelle 2 lagert.
Als Folge hat das variable Drehmoment des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine
Charakteristik, bei der ein Spitzendrehmoment Tc+ des positiven
Drehmoments größer hinsichtlich des absoluten
Werts als ein Spitzendrehmoment Tc– des negativen Drehmoments
ist. Dadurch wird ein Durchschnittsdrehmoment Tca des variablen
Drehmoments oder ein „variables Durchschnittsdrehmoment"
Tca in die Richtung des positiven Drehmoments in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel getrieben oder gerichtet. Anders gesagt
wird das variable Durchschnittsdrehmoment Tca in die positive Richtung
getrieben (eine Nachstellrichtung), die im Gegensatz zu einer Richtung
ist, in die das Vorspanndrehmoment Ts, das durch den Vorspannmechanismus 100 und
die Hauptneigungsflächencharakteristik des Kontaktabschnitts 142 erhalten
wird, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt. Das
variable Durchschnittsdrehmoment Tca wird entsprechend der Erhöhung
der Drehzahl der Brennkraftmaschine vergrößert.
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Das
variable Drehmoment, das auf die Antriebseinheit 10 aufgebracht
wird, wurde beschrieben. Der charakteristische Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird
beschrieben.
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(Charakteristischer Betrieb)
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Der
charakteristische Betrieb des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird
unter Bezugnahme auf die 2, 4A bis 5 beschrieben.
Es ist anzumerken, dass zum Vereinfachen der Erklärung die 4A bis 5 den
Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 zeigen,
der einstückig mit dem Gehäuse 11 drehbar
ist, und die anderen Bauteile außer dem Vorsprungabschnitt 121 in den 4A bis 5 weggelassen
sind. Ebenso ist der Neigungswinkel θ der geneigten Fläche
des Kontaktabschnitts 142 in 5 schematisch
vergrößert im Vergleich mit demjenigen, der in 4A gezeigt ist,
um die Erklärung davon zu vereinfachen.
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Bei
dem vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 berührt
der Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 ständig
den Kontaktabschnitt 142. Da das elastische Element 110 die
Neigungsabschnitte 142a, 142b (das Profil) des Kontaktabschnitts 142 und
den neutralen Bereich 151 durch den Vorsprungabschnitt 121 presst,
wie in 4A gezeigt ist, hat die Rückstellkraft
F, die durch das elastische Element 110 erzeugt wird, eine
Lastcharakteristik, die in 4B gezeigt
ist.
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(Betrieb des Vorspannmechanismus und des
Kontaktabschnitts der grundlegenden Konfiguration)
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An
den Neigungsabschnitten (dem Profil) 142a, 142b des
Kontaktabschnitts 142 erzeugt die Rückstellkraft
F eine Vorspannkraft (eine Vorspannkraft in die Normalenrichtung)
Fn und eine Komponentenkraft (Rotationskomponentenkraft) FT. Die Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung
wird in die Richtung aufgebracht, die normal zu der Kontaktfläche
des Kontaktabschnitts 142 ist, und die Rotationskomponentenkraft
FT bildet ein Paar mit der Vorspannkraft
Fn in der Normalenrichtung und wird in die Drehrichtung aufgebracht.
Die Vorspannkraft Fn in die Normalenrichtung wird als Gleichung
von F × cosθ ausgedrückt und hängt
von dem Neigungswinkel θ des Kontaktabschnitts 142 ab,
und die Rotationskomponentenkraft FT wird
als Gleichung FT = Fr × cosθ =
F × sinθ × cosθ ausgedrückt,
wobei eine weitere Komponentenkraft der Rückstellkraft
F, die mit der Vorspannkraft Fn in der Normalenrichtung gepaart
ist, als Komponentenkraft Fr definiert wird, die in der Richtung
der geneigten Fläche aufgebracht wird. Es ist anzumerken,
dass der Neigungswinkel θ die Charakteristik oder das Profil
von jedem der Neigungsabschnitte 142a, 142b des
Kontaktabschnitts 142 bestimmt.
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Das
Vorspanndrehmoment Tu ist als Gleichung Tu = FT × r
definiert, wobei ein Achsenabstand gemessen zwischen der Rotationszentralachse
der beiden Rotoren 11, 14 und einer Achse des
Vorspannabschnitts 121 als r definiert ist, wie in 2 gezeigt ist.
Beispielsweise ist die Vorstellneigungsfläche an dem Neigungsabschnitt 142a ausgebildet.
Die Vorstellneigungsfläche ist so konfiguriert, dass sich
das Vorspanndrehmoment Tu vergrößert, so dass
die Kraftmaschinenphase in die Vorstellrichtung verschoben wird.
Ebenso ist die Nachstellneigungsfläche an dem Neigungsabschnitt 142b ausgebildet. Die
Nachstellneigungsfläche ist so konfiguriert, dass sich
das Vorspanndrehmoment Tu vergrößert, so dass
die Phase in die Nachstellrichtung verschoben wird.
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Das
Vorspanndrehmoment Tu wird auf der Grundlage der Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110, des Profils des Kontaktabschnitts 142 und
des Achsenabstands r bestimmt. Ebenso wird eine Änderungsrate
des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase
auf der Grundlage des Neigungswinkels θ des Kontaktabschnitts 142 und
einer Federkonstanten des elastischen Elements 110 bestimmt.
Bei dem vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 ist
es möglich, die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu
als Funktion der Kraftmaschinenphase relativ betrachtet niedriger
als geringe Änderungsrate zu halten, wie in 4C gezeigt
ist. Als Folge wird in einer normalen Steuerung, bei der verursacht
wird, dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt, die Kraftmaschinenphase
genau auf die Sollphase eingestellt.
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Die
Einstellung der Kraftmaschinenphase des Ventilzeitabstimmungseinstellgeräts 1 wird
auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen dem variablen Drehmoment,
das auf die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, dem Rotationsdrehmoment
und einem Vorspanndrehmoment vorgenommen. Das Rotationsdrehmoment
wird durch die Vorstellzufuhr (Vorstellzufuhrbetrieb) erzeugt, die
einer Zufuhr von Öl zu den Vorstellkammern 56 bis 59 entspricht,
und die Nachstellzufuhr (Nachstellzufuhrbetrieb), die der Zufuhr
von Öl zu den Nachstellkammern 52 bis 55 entspricht.
Das Vorspanndrehmoment wird durch den Vorspannmechanismus 100 und
den Kontaktabschnitt 142 erzeugt. In einem Einstellverfahren
zum Einstellen der Kraftmaschinenphase durch Einstellen des vorstehend
genannten definierten Rotationsdrehmoments wird die Steuerung der
vorstehend genannten Vorstellzufuhr und der vorstehend genannten
Nachstellzufuhr so durchgeführt, dass das Vorspanndrehmoment
Tu mit einer Größe eingestellt wird, die das variable
Durchschnittsdrehmoment übersteigt. Ebenso wird die Änderungsrate
des Vorspanndrehmoments Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase
beispielsweise im Wesentlichen klein ausgeführt.
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Ein
Verformungsbetrag (ein Kontraktionsbetrag) einer herkömmlichen
Torsionsfeder (einer Unterstützungsfeder) ist direkt durch
einen Änderungsbetrag der Kraftmaschinenphase oder die
relative Phase zwischen den beiden Rotoren definiert. Im vorstehend
Angegebenen ist der Verformungsbetrag mit der Rückstellkraft
der Unterstützungsfeder verknüpft. Jedoch ist
gemäß dem elastischen Element 110 des
Vorspannelements 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ein Verformungsbetrag (ein Kontraktionsbetrag) des elastischen Elements 110 nicht
direkt durch einen Änderungsbetrag der relativen Phase
zwischen den beiden Rotoren 11, 14 definiert.
Als Folge kann ungeachtet der Größe der Änderung
der relativen Phase zwischen den beiden Rotoren 11, 14 der
Verformungsbetrag des elastischen Elements 110 für
die vorstehend genannte relative Phase (die Kraftmaschinenphase)
kleiner gemacht werden. Daher wird die Haltbarkeit des elastischen Elements 110 des
Vorspannmechanismus 100 effektiv verbessert. Somit ermöglicht
das Ventilzeitabstimmungseinstellgerät 1 mit dem
vorstehend genannten Vorspannmechanismus 100 die genaue
Einstellung der Kraftmaschinenphase der Nockenwelle 2 relativ zu
der Kurbelwelle auf die Sollphase und ermöglicht ebenso
eine hohe Haltbarkeit.
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Ebenso
wird in einem Fall, dass der Vorsprungabschnitt 121 sich
entlang der geneigten Fläche des Kontaktabschnitts 142 verschiebt,
eine Reibungskraft Fms, die auf den Vorsprungabschnitt 121 aufgebracht
wird, als Gleichung Fms = μ × Fn = μ × F × cosθ definiert,
wobei der Reibungskoeffizient, der durch einen Kontaktzustand zwischen
dem Kontaktabschnitt 142 und dem Vorsprungabschnitt 121 bestimmt
wird, als μ definiert ist. Wenn die Kraft Fr in der Richtung
der geneigten Fläche die Reibungskraft Fms überstiegt,
wird der Vorsprungsabschnitt 121 entlang der geneigten
Fläche des Kontaktabschnitts 142 verschoben.
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Da
der Vorsprungabschnitt 121 das Rollenelement 121a an
einem Ende von diesem aufweist und das Rollenelement 121a an
dem Kontaktabschnitt 142 rollt, wie vorstehend angegeben
ist, kann der Reibungskoeffizient in einen Zustand im Wesentlichen
klein ausgeführt werden, dass der Kontaktabschnitt 142 den
Vorsprungabschnitt 121 berührt, und ist dadurch
der Vorsprungabschnitt 121 entlang der geneigten Fläche
des Kontaktabschnitts 142 problemlos bewegbar. Als Folge
wird beschränkt, dass die Rückstellkraft F, die
das Vorspanndrehmoment Tu ausbildet, verschwendet oder durch die
Reibungskraft verringert wird.
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(Betrieb des Zwischenphasenbegrenzungsaufbaus)
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Das
Folgende tritt in dem neutralen Bereich 151 des Kontaktabschnitts 142 auf.
Weil der neutrale Bereich 151, der als „Aufnahmeabschnitt"
dient, an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Neigungsabschnitt 142a und
dem Neigungsabschnitt 142b vorhanden ist, berührt
das Rollenelement 121a den Verbindungsabschnitt direkt.
Ebenso kann als Folge das Rollenelement 121a die Abschnitte
von den beiden Neigungsabschnitten 142a, 142b berühren,
die benachbart zu dem Verbindungsabschnitt sind. In einem Fall,
dass das Rollenelement 121a den Verbindungsabschnitt direkt
berührt, wird die Richtung der Vorspannkraft Fn in der
Normalenrichtung gleich der Richtung der Rückstellkraft
F. Dagegen sind in einem Fall, dass das Rollenelement 121a die
benachbarten Abschnitte von den beiden Neigungsabschnitten 142a, 142b berührt,
die benachbart an dem Verbindungsabschnitt sind, die Rotationskomponentenkräfte
FT, die durch die Abschnitte der Neigungsabschnitte 142a, 142b erzeugt
werden, im Wesentlichen klein oder heben einander auf, da die Neigungsabschnitte 142a, 142b um
den Neigungswinkel θ1 bzw. den Neigungswinkel θ2
in entgegengesetzte Neigungsrichtungen abgewinkelt sind. Als Folge
wird die Größe der sich ergebenden Kraft der erzeugten
Vorspannkräfte Fn in der Normalenrichtung im Wesentlichen gleich
einer Größe der Rückstellkraft F. Ebenso
ist eine Richtung, in die die sich ergebende Kraft wirkt, im Allgemeinen
gleich zu einer Richtung der Rückstellkraft F.
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In
dem neutralen Bereich 151 ist die Richtung der Vorspannkraft
Fn in der Normalenrichtung, die erzeugt wird, wenn das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 den
neutralen Bereich 151 berührt, im Wesentlichen
gleich der Richtung der Rückstellkraft F und wird die Rotationskomponentenkraft
FT Null oder im Wesentlichen klein.
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Dagegen
kann das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 den
Kontaktabschnitt 142 in einem Bereich berühren,
der von dem neutralen Bereich 151 unterschiedlich ist.
Anders gesagt kann das Rollenelement 121a auch nur einen
der Neigungsabschnitte 142a, 142b berühren.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bereich,
der von dem neutralen Bereich 151 unterschiedlich ist, als
benachbarter Bereich bezeichnet, der an den beiden benachbarten
Seiten des neutralen Bereichs 151 gelegen ist. Wenn das
Rollenelement 121a den benachbarten Bereich berührt,
wird die Rotationskomponentenkraft FT mit
einer Größe erzeugt, die gemäß dem
Neigungswinkel θ1 oder den Neigungswinkel θ2 der
Neigungsabschnitte 142a, 142b bestimmt wird.
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Als
Folge, wie in 4C gezeigt ist, basiert das
Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt wird, wenn das Rollenelement 121a den
Kontaktabschnitt 142 in den neutralen Bereich 151 berührt,
auf den im Wesentlichen kleinen Rotationsdrehmoment oder ist im
Wesentlichen Null. Ebenso wird ein Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt
wird, wenn das Rollenelement 121a von dem neutralen Bereich 151 zu
dem benachbarten Bereich verschoben wird, ein im Wesentlichen großes
Vorspanndrehmoment Tu auf der Grundlage der Rotationskomponentenkraft
FT schlagartig erzeugt.
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Es
wird angenommen, dass ein Zwischenphasenbegrenzungsbereich dem neutralen
Bereich 151 entspricht. Auch in einem Fall, dass der Druck des Öls,
das bei der Ausführung eines Vorstellzufuhrbetriebs und
des Nachstellzufuhrbetriebs zugeführt wird, relativ niedrig
während der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung ist, wird
die Kraftmaschinenphase zuverlässig in dem neutralen Bereich 151 aufgrund
der Charakteristik des Vorspanndrehmoments Tu gehalten, das in dem
neutralen Bereich 151 und dem benachbarten Bereich erzeugt
wird. Im vorstehend Angegebenen wird der Vorstellzufuhrbetrieb zum
Zuführen von Öl zu der Vorstellkammer 56 bis 59 ausgeführt
und wird der Nachstellzufuhrbetrieb zum Zuführen von Öl
zu der Nachstellkammer 52 bis 55 ausgeführt.
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Ebenso
kann es unmöglich sein, die Kraftmaschinenphase in dem
neutralen Bereich 151 in einem gewissen Fall zu halten,
da das Vorspanndrehmoment Tu, das in dem benachbarten Bereich erzeugt
wird, unzureichend ist. In dem vorstehend genannten Fall kann die
Phase in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung verschoben
werden. Jedoch kann das Vorspanndrehmoment Tu, das erzeugt wird,
wenn der Vorsprungabschnitt 121 in dem benachbarten Bereich
des neutralen Bereichs 151 positioniert ist, die „Schwankung
der Nockenphase" oder die Schwankung der Rotationsposition des Vorsprungabschnitts 121 wirksam
begrenzen. Dadurch ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 121 innerhalb eines
zulässigen Bereichs um den neutralen Bereich 151 einfach
zu halten, so dass die Größe der Schwankung des
Vorsprungabschnitts 121 für einen gewöhnlichen
Kraftmaschinenbetrieb vernachlässigbar ist. Wenn der Vorsprungabschnitt 121 in
dem zulässigen Bereich positioniert ist, wie vorstehend
angegeben ist, beeinflusst die Größe der Schwankung den
Betrieb der Kraftmaschine nicht.
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(Beim Anhalten und Starten der Kraftmaschine)
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Während
des Betriebs der Brennkraftmaschine vor dem Anhalten der Kraftmaschine,
indem die Drehzahl der Brennkraftmaschine gleich wie oder größer
als eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl Ni gemacht wird, wird der
Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter
Schwellwertdruck P. Wenn dagegen die Brennkraftmaschine als Reaktion
auf einen Stoppbefehl angehalten wird, wie z. B. durch Ausschalten
des Zündschalters, wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine
auf unterhalb der Leerlaufdrehzahl Ni verringert und wird dadurch
der Druck des Öls, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, die durch die Kugelwelle angetrieben wird, auch unterhalb
des Schwellwertdrucks P verringert. Als Folge ist in der Antriebseinheit 10 das
Vorspanndrehmoment Tu, das durch die Rückstellkraft F des
elastischen Elements 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht
wird, die den Flügelrotor 14 vorspannt, dominanter
oder größer als eine Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht
wird, die durch den Druck des Öls verursacht wird, der
zu den Vorstellkammern 56 bis 59 oder der Nachstellkammer 52 bis 55 zugeführt
wird. Als Folge wird verursacht, dass der Flügelrotor 14,
der durch den Vorspannmechanismus 100 vorgespannt wird,
sich in die Vorstellrichtung über die Vollnachstellposition
relativ zu der Hülse 120 dreht, die sich einstückig
mit dem Gehäuse 11 dreht.
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Da
das Vorspanndrehmoment Tu, dass durch die Charakteristik des Hauptneigungsabschnitts 142a des
Vorspannmechanismus 100 erzeugt wird, das Drehmoment unterstützt,
das den Flügelrotor 14 so vorspannt, das dieser
sich relativ in die Vorstellrichtung dreht, ist es möglich,
den Flügelrotor 14 relativ auf eine gewisse Kraftmaschinenposition
zu drehen, an der der Sperrstift 20 des „Sperrelements"
in das Passloch 26 gesetzt wird. Anders gesagt ist es möglich,
den Flügelrotor 14 auf die Startzwischenphase
oder die Vollvorstellphase zu drehen, die durch das Passen des Sperrstifts 20 und
des Passloch 26 definiert ist. Es ist anzumerken, dass
in dem vorstehend genannten Fall der Sperrstift 20 in Richtung
auf das Kettenrad 13 als Reaktion auf die Verringerung
des Drucks des Öls, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, auf unterhalb des Schwellwertdrucks P verschiebbar ist. Somit
wird der Flügelrotor 14, der auf der Startzwischenphase
oder auf der Vollvorstellphase gehalten wird, einfach mit dem Gehäuse 11 durch
das Passen des Sperrstifts 20 in das Passloch 26 gesperrt.
Als Folge ist es nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine möglich,
die Kraftmaschinenphase auf der Startzwischenphase oder auf der
Vollvorstellphase zu halten, so dass die Kraftmaschinenphase für
das nächste Starten der Brennkraftmaschine schon positioniert
ist.
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Nach
dem vorstehend Angegebenen bleibt beim Starten der Brennkraftmaschine
als Reaktion auf einen Startbefehl, wie z. B. das Einschalten des Zündschalters,
der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, unterhalb des Schwellwertdrucks P, bis die Brennkraftmaschine
ohne die Unterstützung des Starters drehen kann (oder bis
die Kraftmaschine vollständig in Betrieb ist). Somit wird aufgrund
den Prinzipien die ähnlich denjenigen des vorstehend genannten
Falls für das Anhalten der Kraftmaschine sind, die relative
Drehposition des Flügelrotors 14 relativ zu dem
Gehäuse 11 gehalten und auf der Startzwischenphase
oder auf der Vollvorstellphase gesperrt. Auch wenn die Nockenwelle 2 das
variable Drehmoment aufnimmt, kann als Folge die Kraftmaschinenphase
auf der Startzwischenphase oder auf der Vollvorstellphase gehalten
werden.
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Ebenso
kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zwischenphasenbegrenzungsaufbau
durch den Vorspannmechanismus 100 die Kraftmaschinenphase
auf die Zwischenphase Pm, die dem neutralen Bereich 151 entspricht,
auch unter den folgenden Betriebsbedingungen für die Kraftmaschine
begrenzen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
die Zwischenphase Pm unterschiedlich von der Startzwischenphase
(oder der Vollvorstellphase). Anders gesagt umfassen die Betriebsbedingungen
einen Fall, bei dem der Druck des Öls, das in dem Vorstell-
und Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, relativ betrachtet
niedriger als ein Druck des Öls in der herkömmlichen
Technologie beim Starten der Kraftmaschine ist, nachdem das Sperrelement
gelöst wurde. Ebenso umfassen die Betriebsbedingungen einen
weiteren Fall, bei dem die Kraftmaschinenphase auf den Zwischenphasenbereich
durch Steuern des Vorstell- und Nachstellzufuhrbetriebs begrenzt wird,
wenn der Vorstell- und Nachstellzufuhrbetrieb angehalten wird.
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(Während des Betriebs)
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Während
des Betriebs der Brennkraftmaschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine wird
der Druck des Hydrauliköls, das von der Pumpe 4 zugeführt
wird, über den Schwellwertdruck P gehalten. Aufgrund des
vorstehend angegebenen Sachverhalts ist in der Antriebseinheit 10 die
Kraft, die auf den Flügelrotor 14 aufgebracht
wird, die durch den Druck des Öls verursacht wird, der
zu den Vorstellkammern 56 bis 59 oder den Nachstellkammern 52 bis 55 zugeführt
wird, dominanter als das Vorspanndrehmoment Tu, das durch die Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 des Vorspannmechanismus 100 verursacht
wird, die den Flügelrotor 14 vorspannt. Dem gemäß steuert
der Steuerschaltkreis 90 das Steuerventil 70,
um Hydrauliköl zumindest zu einer der Vorstellkammern 56 bis 59 und
der Nachstellkammer 52 bis 55 zuzuführen,
so dass der Sperrstift 20 in Richtung auf das Vorspannelement 22 verschoben
wird, und wird dadurch der Sperrzustand des Flügelrotors 14 mit
dem Gehäuse 11 entsperrt.
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In
einem Fall, dass der Steuerschaltkreis 90 das Steuerventil 70 steuert,
um Hydrauliköl zu den Vorstellkammern 56 bis 59 nach
dem Entsperren des Flügelrotors 14 zuzuführen,
wird der Flügelrotor 14 relativ zu der Hülse 120 oder
dem Gehäuse 11 in die Vorstellrichtung gedreht.
Ebenso wird in einem weiteren Fall, in dem der Steuerschaltkreis 90 das
Steuerventil 70 zum Zuführen von Hydrauliköl
zu der Nachstellkammer 52 bis 55 nach dem Entsperren
des Flügelrotors 14 steuert, der Flügelrotor 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 in die Nachstellrichtung gedreht.
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In
dem vorstehend genannten Fall wird die Änderungsrate des
Vorspanndrehmoments Tu relativ zu der Kraftmaschinenphase, das durch
den Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, im Wesentlichen
gering gehalten. Somit ist in einem Fall, dass das Rotationsdrehmoment,
das variable Durchschnittsdrehmoment und das Vorspanndrehmoment im
Gleichgewicht miteinander durch Steuern des Vorstellzufuhrbetriebs
und des Nachstellzufuhrbetriebs sind, die Steuereinheit 30 in
die Lage versetzt, den Vorstellzufuhrbetrieb und den Nachstellzufuhrbetrieb einfach
zu steuern. Als Folge wird die Kraftmaschinenphase genau auf die
Sollphase eingestellt.
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Ebenso
ist es in dem vorstehend angegebenen Betriebszustand möglich,
den Druck des Öls, das in dem Vorstellzufuhrbetrieb und
dem Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, zu erhöhen,
wobei das Rotationsdrehmoment, dass durch den Vorstellzufuhrbetrieb
und den Nachstellzufuhrbetrieb erzeugt wird, erhöht wird,
und wird dadurch der Einfluss des Vorspanndrehmoments Tu, das durch
den Vorspannmechanismus 100 verursacht wird, relativ zu
dem Rotationsdrehmoment im Wesentlichen vernachlässigbar.
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Anders
gesagt ist es möglich, die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments
Tu als Funktion der Kraftmaschinenphase auf einen im Wesentlichen
kleinen Wert zu unterdrücken, wenn die Kraftmaschinenphase
innerhalb des Kraftmaschinenphaseneinstellbereichs liegt, der ein
anderer als die Zwischenphase Pm ist. Als Folge wird in einem Fall, dass
der Vorstellzufuhrbetrieb und der Nachstellzufuhrbetrieb ausgeführt
werden, um ein Rotationsdrehmoment zu erzeugen, so dass das erzeugte
Rotationsdrehmoment, das variable Durchschnittsdrehmoment, das Vorspanndrehmoment
in der Steuerung der Kraftmaschinenphase im Gleichgewicht stehen, die
Steuerung des Vorstellzufuhrbetriebs und des Nachstellzufuhrbetriebs
durch die Steuereinheit 30 vereinfacht und wird dadurch
die Kraftmaschinenphase auf die Sollphase genau eingestellt.
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Das
Vorspanndrehmoment wird in einem Fall erzeugt, dass die Kraftmaschinenphase
von der Zwischenphase Pm in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung
verschoben wird. Jedoch ist das Vorspanndrehmoment Tu im Wesentlichen
klein oder Null, wenn die Kraftmaschinenphase sich auf der Zwischenphase
Pm befindet. Als Folge wird, wenn die Kraftmaschinenphase einmal
auf die Startzwischenphase Pm durch die Steuerung des Vorstellzufuhrbetriebs
und des Nachstellzufuhrbetriebs durch die Steuereinheit 30 verschoben
ist, die Kraftmaschinenphase effektiv auf die Startzwischenphase
Pm begrenzt (oder auf dieser gehalten) ungeachtet des Einflusses
des variablen Drehmoments.
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Wie
vorstehend angegeben ist, ist es möglich, die Kraftmaschinenphase
effektiv auf dem Bereich der Zwischenphase Pm während der
Ausführung der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu halten,
und ist es ebenso möglich, die relative Drehung der Rotoren 11, 14 rasch
auszuführen, wenn der Betriebszustand von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung
zu der normalen Steuerung verschoben wird, bei der verursacht wird,
dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt.
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Ebenso
weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Konfiguration,
die die Kraftmaschinenphase in dem Bereich der Zwischenphase Pm hält,
den Vorspannmechanismus 100 und den neutralen Bereich 151 auf.
Der Vorspannmechanismus 100 weist den Vorsprungabschnitt 121 und
das elastische Element 110 auf. Genauer gesagt ist der
vorstehend genannte Vorsprungabschnitt 121 synchron mit
dem Rotor 11 drehbar, der einer der Rotoren 11, 14 ist,
und ist relativ zu dem anderen Rotor 14 drehbar. Der neutrale
Bereich 151 dient als „Aufnahmeabschnitt" an dem
Kontaktabschnitt 142 des anderen Rotors 14, den
der Vorsprungabschnitt 121 berührt. Als Folge
wird die Konfiguration, die die Kraftmaschinenphase in dem Bereich
der Zwischenphase Pm hält, wesentlich vereinfacht.
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Bei
dem Ventilzeitabstimmungseinstellgerät des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels stellt die vereinfachte Konfiguration
zuverlässig die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine
sicher und erzielt ebenso eine Ventilzeitabstimmung, die für
den Betriebszustand der Brennkraftmaschine geeignet ist.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Vorspannmechanismus 100 das
elastische Element 110, das die „Rückstellkraft"
erzeugt, die Hülse 120, die als „Stützwellenabschnitt” dient,
und den Kontaktabschnitt 142 auf, der die „Rückstellkraft" in
das „Vorspanndrehmoment" umwandelt. Bei den beiden Rotoren 11, 14 stützt
die Hülse 120 das erste Aufnahmeloch 130 des
rohrförmigen Abschnitts 12a und das zweite Aufnahmeloch 140 des
Nabenabschnitts 14a von den radial inneren Seiten des ersten und
des zweiten Aufnahmelochs 130, 140 als Beispiel.
In dem Gehäuse 11 ist die Hülse 120 so
konfiguriert, dass sie relativ zu dem rohrförmigen Abschnitt 12a des
Gleitstückgehäuses 12 unbeweglich ist,
und ist das elastische Element 110 zwischen das Gleitstückgehäuse 12 und
die Hülse 120 zwischengesetzt. In der vorstehend
genannten Konfiguration wird das elastische Element 110 in
der Längsrichtung komprimiert und erzeugt die Rückstellkraft
F. Ebenso ist der Flügelrotor 14 so konfiguriert,
dass die Hülse 120 relativ zu dem Flügelrotor 14 in
der Längsrichtung gleitfähig ist und ist der Vorsprungabschnitt 121 der
Hülse 120 an dem Kontaktabschnitt 142 am
Bodenabschnitt 141 des Flügelrotors 14 vorgesehen.
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Wenn
in der vorstehend genannten Konfiguration die relative Rotationsphase
zwischen den beiden Rotoren 11, 14 in die Vorstellrichtung
oder die Nachstellrichtung verschoben wird, dreht sich der Vorspannmechanismus 100 einstückig
mit dem Gehäuse 11 und dreht sich dadurch der
Vorspannmechanismus 100 relativ zu dem Flügelrotor 14.
In dem vorstehend genannten Fall ermöglicht die Hülse 120, dass
der Vorspannmechanismus 100 sich innerhalb des zweiten
Aufnahmelochs 140 des Flügelrotors 14 problemlos
dreht. Ebenso ist das elastische Element 110 zwischen dem
Gleitstückgehäuse 12 und der Hülse 120 aufgenommen.
Genauer gesagt hat das elastische Element 110 die beiden
Endabschnitte, die zwischen das Gleitstückgehäuse 12 und
den Kontaktsabschnitt 142, der an dem Bodenabschnitt 141 des
Flügelrotors 14 liegt, durch den Vorsprungabschnitt 121 zwischengesetzt
sind. Der Vorsprungabschnitt 121 und der Endabschnitt des
elastischen Elements 110 in Richtung auf das Gleitstückgehäuse 12 werden
problemlos entlang den inneren Umfängen des ersten Aufnahmelochs 30 und
des zweiten Aufnahmelochs 140 in der Längsrichtung
problemlos gepresst oder vorgespannt.
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Aufgrund
des vorstehend Angegebenen wird die Rückstellkraft F des
elastischen Elements 110 effektiv in das Vorspanndrehmoment
Tu durch den Vorsprungabschnitt 121 und die Neigungsabschnitte 142a, 142b der
Kontaktabschnitte 142 umgewandelt. Darüber hinaus
wird, da das elastische Element 110 in dem Gleitstückgehäuse 12 und
der Hülse 120 aufgenommen ist, die einstückig
mit dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar
ist, wird begrenzt, dass das elastische Element 110 abgenutzt
wird, und wird das elastische Element 110 ebenso zwischen
dem Gleitstückgehäuse 12 und der Hülse 120 kontrahiert
gehalten.
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Ebenso
ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorsprungabschnitt 121 an
dem Bodenabschnitt 125 der Hülse 120 radial
nach außen weisend von dem Einsteckloch 126 vorgesehen.
Anders gesagt sind die Vorsprungabschnitte 121 für
den äußeren Umfangsabschnitt der Hülse 120 vorgesehen.
Somit sind die Vorsprungabschnitte 121 an radial äußeren
Abschnitten der Hülse 120 als Beispiel vorgesehen.
In der vorstehend genannten Konfiguration ist es möglich,
denselben Betrag der Rückstellkraft in ein größeres
Vorspanndrehmoment Tu im Vergleich mit einem Fall umzuwandeln, in
welchem die Vorsprungabschnitte 121 an radial inneren Abschnitten
der Hülse 121 vorgesehen sind. Wenn die Vorsprungabschnitte 121 an
radial äußeren Abschnitten vorgesehen sind, wie
vorstehend angegeben ist, wird somit das Vorspanndrehmoment Tu innerhalb
der Grenze der Abmessung der Hülse 120 in der
radialen Richtung maximiert. Anders gesagt wird die Haltbarkeit
des elastischen Elements 110 weitergehend verbessert, da
es möglich ist, eine geringe Rückstellkraft F
des elastischen Elements 110 aufrechtzuerhalten während
eine ausreichende Größe eines Vorspanndrehmoments
Tu erzeugt wird.
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Ebenso
weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorsprungabschnitt 121 das
Rollenelement 121a zwischen dem Kontaktabschnitt 142 und
dem Vorsprungabschnitt 121 auf, und rollt das Rollenelement 121a an
dem Kontaktabschnitt 142. Aufgrund der vorstehend angegebenen
Konfiguration ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 121 ständig
gegen den Kontaktabschnitt 142 durch das Rollenelement 121a in
der Richtung zu pressen, die normal zu dem Kontaktabschnitt 142 ist.
Als Folge ist es möglich, die Flexibilität des
Designs (oder die Flexibilität der Einstellung) der geneigten
Flächengestalt des Neigungsprofils (des Profils) des Kontaktabschnitts 142 zu
verbessern, und es ist dadurch möglich, die Flexibilität
des Designs der Änderungsrate des Vorspanndrehmoments Tu,
die durch den Neigungsabschnitt bestimmt wird, relativ zu der Kraftmaschinenphase
zu verbessern.
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Da
der Vorsprungabschnitt 121 das Rollenelement 121a an
einem Ende davon aufweist, wird ferner der Vorsprungabschnitt 121 ständig
gegen den Kontaktabschnitt 142 in eine Richtung, die normal
zu dem Kontaktabschnitt 142 ist, durch das Rollenelement 121a gepresst.
Ebenso ermöglicht die vorstehend genannte Konfiguration
die problemlose Bewegung des Vorsprungabschnitts 121 entlang
dem Kontaktabschnitt 142 und vereinfacht das Anpassen des Vorsprungabschnitts 121 in
den neutralen Bereich 151, der an dem Kontaktabschnitt 142 ausgebildet ist.
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Ebenso
ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da das elastische
Element 110 die Kompressionsfeder ist, eine Hysterese des
Vorspanndrehmoments Tu im Vergleich mit einer Schraubentorsionsfeder
oder einer Spiralfeder begrenzt. Somit kann die Steuereinheit 30 die
Einstellung der Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase steuern.
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Ebenso
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rotationskomponentenkraft
FT dadurch erzeugt, dass der Vorsprungabschnitt 121 des Vorspannmechanismus 100 in
Kontakt mit dem Neigungsabschnitt des Kontaktabschnitts 142 gebracht wird,
und wird die Rotationskomponentenkraft FT als Komponentenkraft
eingestellt, die den Flügelrotor 14 in einer Richtung
vorspannt, die entgegengesetzt zu einer Richtung des variablen Durchschnittsdrehmoments
ist. Darüber hinaus weist der Hauptneigungsabschnitt 142a des
Kontaktabschnitts 142 die geneigte Fläche auf,
die charakterisiert oder konfiguriert ist, um das Vorspanndrehmoment
Tu entsprechend aus der Grundlage einer Änderung der Phase
des Gehäuses 11 mit Bezug auf den Flügelrotor 14 in Richtung
auf die Nächstellphase zu erhöhen.
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Aufgrund
der vorstehend genannten Konfiguration ist die Gestalt des Neigungsprofils
(des Profils) so konfiguriert, dass das Vorspanndrehmoment des Kontaktabschnitts
so eingestellt wird, dass das Vorspanndrehmoment größer
als das variable Durchschnittsdrehmoment ist und das Vorspanndrehmoment
größer wird, wenn die relative Rotationsphase (Kraftmaschinenphase)
zwischen den beiden Rotoren 11, 14 in die Nachstellrichtung
verschoben wird. Als Folge ist es auch in einem Fall, dass Hydrauliköl nicht
ausreichend während eines gewissen Betriebszustands zugeführt
wird, wie z. B. beim Starten der Kraftmaschine, indem das variable
Drehmoment im Wesentlichen eine Einflussgröße
ist, möglich, die Kraftmaschinenphase zuverlässig
in die Vorstellrichtung zu verschieben.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann, wenn einer
der Rotoren 11, 14 relativ zu dem anderen der
Rotoren 11, 14 in die Vorstellrichtung oder die
Nachstellrichtung in einem Zustand gedreht wird, dass der vorstehend
genannte Aufnahmeabschnitt den Vorsprungabschnitt 121 stützt,
die Rückstellkraft F des elastischen Elements 110 entsprechend
der Drehung von einem der Rotoren 11, 14 vergrößert.
Genauer gesagt ist die Last der Rückstellkraft F, die durch
den Vorspannmechanismus 110 und den Aufnahmeabschnitt erzeugt
wird, relativ klein, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in
dem neutralen Bereich 151 des Aufnahmeabschnitts positioniert
ist. Ebenso ist eine Last der Rückstellkraft F, die erzeugt
wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in einem benachbarten
Bereich des neutralen Bereichs 151 in der Vorstellrichtung
oder der Nachstellrichtung positioniert ist, größer
als die vorstehend genannte Last, die in dem neutralen Bereich 151 erzeugt
wird, und wird vergrößert, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in
die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung der Rotationsrichtung
verschoben wird.
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In
der vorstehend genannten Konfiguration entspricht die Rotationsphase
des antriebseitigen Rotors relativ zu dem abtriebseitigen Rotor
oder die Kraftmaschinenphase der Nockenwelle 2 mit Bezug auf
die Kurbelwelle dem Zwischenphasenbereich, wenn der Vorsprungabschnitt 121 in
dem neutralen Bereich 151 positioniert ist. In einem Fall,
dass eine externe Kraft, wie z. B. ein variables Drehmoment, auf
den abtriebseitigen Rotor aufgebracht wird, wenn die Kraftmaschinenphase
sich in der Zwischenphasenregion befindet, und dadurch die Kraftmaschinenphase
in die Vorstellrichtung oder die Nachstellrichtung von der Zwischenphase
verschoben wird, wird die erhöhte Last von der Rückstellkraft
erzeugt, wie vorstehend angegeben ist. Als Ergebnis sind der Vorspannmechanismus 110 und
der Aufnahmeabschnitt miteinander verbunden und wird dadurch begrenzt, dass
der antriebseitige Rotor 11 und der abtriebseitige Rotor 14 sich
relativ zueinander drehen.
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Wenn
die Kraftmaschinenphase sich in dem Zwischenphasenbereich befindet,
sind somit im Wesentlichen der antriebseitige Rotor 11 und
der abtriebseitige Rotor 14 miteinander verbunden. Als
Folge kann auch in dem Fall der Ausführung der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung,
in der die Kraftmaschinenphase innerhalb des Zwischenphasenbereichs
begrenzt wird, beispielsweise die Kraftmaschinenphase innerhalb
des Zwischenphasenbereichs auch dann gehalten werden, wenn die Zufuhr des
Arbeitsfluids angehalten ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Das
zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
in 7 gezeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. In
dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ein Aufnahmeabschnitt 150 den
neutralen Bereich 151 und einen zulässigen benachbarten
Bereich 152 im Bereich um den neutralen Bereich 151 und
sich in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung erstreckend
auf. Auch wenn der Vorsprungabschnitt 121 sich bewegt oder
innerhalb des zulässigen benachbarten Bereichs 152 schwankt,
beeinflusst die Schwankung des Vorsprungabschnitts 121 den
Betrieb der Kraftmaschine nicht wesentlich. Die 7, 8 zeigen charakteristische Teile des Ventilabstimmungseinstellgeräts
des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Wie
in 8 gezeigt ist, weist der Vorspannmechanismus 100 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Kontaktabschnitt 242 auf,
der den Vorsprungabschnitt 121 berührt. Der Kontaktabschnitt 242 weist
zwei Neigungsabschnitte 242a, 242b auf, von denen
jeder in mehrere Neigungsabschnittssektionen aufgeteilt ist. Der
Neigungsabschnitt 242a und der Neigungsabschnitt 242b sind
relativ zueinander in entgegengesetzte Neigungsrichtungen relativ
zu einer Ebene abgewinkelt, die senkrecht zu der Längsachse
der Nockenwelle 2 ist. Der Neigungsabschnitt 242a und
der Neigungsabschnitt 242b sind symmetrisch zueinander
relativ zu einer anderen Ebene, die sich entlang der Längsachse
der Nockenwelle 2 erstreckt und durch den neutralen Bereich 151 verläuft.
Beispielsweise ist der Neigungsabschnitt 242a in Gegenuhrzeigerrichtung
von der senkrechten Ebene abgewinkelt und ist der Neigungsabschnitt 242b in
Uhrzeigerrichtung von der senkrechten Ebene abgewinkelt, wie in 8A gezeigt
ist.
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Zum
Vereinfachen der Beschreibung werden nur die Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 des
Neigungsabschnitts 242a beschrieben und wird die Beschreibung
der Neigungsabschnittssektionen 242b1 bis 242b4 des
Neigungsabschnitts 242b weggelassen. Die Neigungsabschnittssektion 242a1 ist
um einen Neigungswinkel θ3 relativ zu der Ebene abgewinkelt,
die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist.
Die Neigungsabschnittssektion 242a2 ist um einen Neigungswinkel θ4
relativ zu derselben Ebene abgewinkelt. Die Neigungsabschnittssektion 242a3 ist
um einen Neigungswinkel θ1 relativ zu der vorstehend genannten
Ebene abgewinkelt. Die Neigungsabschnittssektion 242a4 ist
um einen Neigungswinkel θ5 relativ zu der vorstehend genannten
Ebene abgewinkelt.
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Ebenso
haben bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 jede
der Neigungsabschnittssektion 242a und der Neigungsabschnittssektion 242a2 eine
geneigte Flächensektion und ist jede geneigte Flächensektion
so konfiguriert, dass sie das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 gleitfähig
stützt. Die geneigte Flächensektion von jeder
der Neigungsabschnittssektion 242a1 und der Neigungsabschnittssektion 242a2 wird
als innere Umfangsfläche 150a des Aufnahmeabschnitts 150 bezeichnet.
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Ebenso
sind bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1, 242a2 die
Neigungswinkel θ3, θ4 so eingestellt, dass sie
die Beziehung von θ3 < θ4
erfüllen. An der inneren Umfangsfläche 150a des
Aufnahmeabschnitts 150, wie durch ein Vorspanndrehmoment
Tu in 8C gezeigt ist, wird ein Vorspanndrehmoment
Tu in dem zulässigen benachbarten Bereich 152 erhöht,
wenn das Rollenelement 121a des Vorsprungabschnitts 121 von
dem neutralen Bereich 151 in Richtung auf den Neigungsabschnitt 242a in die
Nachstellrichtung oder in Richtung auf den Neigungsabschnitt 242b in
die Vorstellrichtung verschoben wird. Als Folge wird während
der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung die Kraftmaschinenphase effektiv
auf dem Bereich der Zwischenphase Pm gehalten. Wenn ebenso der Betriebszustand
von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung zu der normalen Steuerung
verschoben wird, bei der verursacht wird, dass die Kraftmaschinenphase
der Sollphase folgt, ist es zuverlässig möglich,
die Drehung der Rotoren 11, 14 relativ zueinander
rasch zu ermöglichen.
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Ebenso
werden bei den Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 zumindest
Neigungswinkel θ1, θ5 der Neigungsabschnittssektionen 242a3, 242a4 so
eingestellt, dass sie die folgende Beziehung von θ1 < θ5 erfüllen.
Wie vorstehend angegeben ist, entspricht der Phaseneinstellbereich
der Kraftmaschinenphase dem Winkelbereich, der von der Vollvorstellphase
Pa zu der Vollnachstellphase Pr gemessen wird. In dem Phaseneinstellbereich
der Kraftmaschinenphase ist ein normaler Einstellbereich im Bereich
von einer Umgebung der Vollvorstellphase Pa zu einer Umgebung der
Vollnachstellphase Pr vorhanden, und wird der Kontaktabschnitt 242 aus
dem Neigungsabschnitt 242a3 erstellt, der den Neigungswinkel θ1
in dem normalen Einstellbereich hat. Der Neigungswinkel θ1
ist so konfiguriert, dass er im Allgemeinen der Größe
des Neigungswinkels θ im ersten Ausführungsbeispiel
entspricht.
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Gemäß den
Neigungsabschnittssektionen 242a1 bis 242a4 wird
das Vorspanndrehmoment, wenn die Kraftmaschinenphase sich auf der
Vollnachstellphase befindet, effektiv vergrößert,
während die Änderungsrate des Vorspanndrehmoments
in dem normalen Einstellbereich der Kraftmaschinenphase gering gehalten
wird. Als Folge ist es auch in dem Fall, dass die Kraftmaschinenphase
sich auf der Vollnachstellphase bei dem Anhalten der Brennkraftmaschine
befindet, möglich, die Kraftmaschine schon für
den nächsten Start der Kraftmaschine vorzubereiten. Daher
ist es möglich, die Kraftmaschinenphase genau auf die Sollphase
einzustellen und ebenso die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine
zu verbessern.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Aufnahmeabschnitt 150 eine
Einschnittgestalt, die eine innere Umfangsfläche 150a aufweist, die
so konfiguriert ist, dass sie eine erste Vorspannkraft Fn und eine
zweite Vorspannkraft Fr auf der Grundlage der Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 erzeugt. Die erste Vorspannkraft
Fn wird in einer Richtung aufgebracht, die normal auf die innere
Umfangsfläche 150a ist. Die zweite Vorspannkraft
Fr wird in einer Drehrichtung aufgebracht, so dass der Flügelrotor 14 relativ
zu dem Gehäuse 11 in der Vorstellrichtung gedreht
wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen Nachstellabschnitt
(eine Nachstellseite) der inneren Umfangsfläche 150a berührt. Die
zweite Vorspannkraft Fr wird in einer anderen Drehrichtung aufgebracht,
so dass der Flügelrotor 14 relativ zu dem Gehäuse 11 in
der Nachstellrichtung gedreht wird, wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen
Vorstellabschnitt (eine Vorstellseite) der inneren Umfangsfläche 150a berührt.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeabschnitt
der Einschnitt, der so konfiguriert ist, dass er den Vorsprungabschnitt 121 aufnimmt,
wie vorstehend angegeben ist. Somit wird die Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 proportional zu dem längsgerichteten
Betrag des Vorsprungabschnitts 121 verringert, der in dem
Einschnitt aufgenommen wird. Ferner bildet die Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 die erste Vorspannkraft,
die in einer Richtung aufgebracht wird, die normal zu der inneren
Umfangsfläche 150a ist, die der Vorsprungabschnitt 121 berührt.
Wenn der Vorsprungabschnitt 121 einen Teil der inneren
Umfangsfläche 150a des Einschnitts in der Vorstellrichtung
oder in der Nachstellrichtung der Drehrichtung berührt,
wird ebenso die zweite Vorspannkraft in der Drehrichtung erzeugt.
Die zweite Vorspannkraft wird vergrößert, wenn
der Vorsprungabschnitt 121 in der Vorstellrichtung oder
in der Nachstellrichtung der Drehrichtung verschoben wird.
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Als
Folge wird eine Aufbringkraft (ein Rotationsdrehmoment) in der Drehrichtung,
die durch die zweite Vorspannkraft verursacht wird, von dem Vorsprungabschnitt 121 auf
den Aufnahmeabschnitt 150 übertragen. Somit wirkt
das Rotationsdrehmoment einem externen Kraftmoment entgegen, wie
z. B. einem variablen Drehmoment, und wird dadurch die Kraftmaschinenphase
effektiv auf dem Zwischenphasenbereich während der Ausführung
der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung gehalten.
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Im
Allgemeinen kann zum effektiven Ausführen der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung,
in der der neutrale Bereich 151 dem Zwischenphasenbereich
entspricht, die Rückstellkraft, die den Vorspannmechanismus 100 mit
dem Aufnahmeabschnitt 150 verbindet, relativ groß werden.
Wenn die vorstehend genannte vergrößerte Rückstellkraft
die Verbindung des Vorspannmechanismus 100 und des Aufnahmeabschnitts 150 aufrecht
erhält, kann der Vorspannmechanismus 100 nicht
rasch außer Eingriff von dem Aufnahmeabschnitt 150 gebracht
werden, wenn der Betriebszustand von der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung
zu der normalen Steuerung geschaltet wird, bei der verursacht wird,
dass die Kraftmaschinenphase der Sollphase folgt. Als Folge kann
die Drehung des antriebseitigen Rotors 11 relativ zu dem
abtriebseitigen Rotor 14 nicht rasch ausgeführt
werden.
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Jedoch
weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Aufnahmeabschnitt 150 den
Neigungsabschnitt auf, der die Rückstellkraft des elastischen
Elements 110 in ein Vorspanndrehmoment umwandelt, das die
Kraftmaschinenphase des anderen der Rotoren 11, 14 relativ
zu dem einen der Rotoren 11, 14 vorspannt, der
in die Vorstellrichtung oder in die Nachstellrichtung verschoben
wird. Ferner ist während der Zwischenphasenbegrenzungssteuerung
der neutrale Bereich 151 entsprechend dem Zwischenphasenbereich
so konfiguriert, dass der Vorsprungabschnitt 121 zwischen
der Vorstellneigungsfläche und der Nachstellneigungsfläche
gehalten wird. Als Folge kann, wenn der Vorspannmechanismus 100 außer
Eingriff von dem Aufnahmeabschnitt 150 gebracht wird, ein
Vorspanndrehmoment aufgebracht werden, um die Drehung des antriebseitigen
Rotors 11 relativ zu dem abtriebseitigen Rotor 14 zu
vereinfachen.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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9 zeigt
ein Ventilzeitabstimmungseinstellgerät gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des
ersten Ausführungsbeispiels. Das dritte Ausführungsbeispiel
zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der Aufnahmeabschnitt 150 den
neutralen Bereich 151 und den zulässigen benachbarten
Bereich 152 aufweist, der über den neutralen Bereich 151 hinaus
und sich in die Vorstellrichtung und die Nachstellrichtung erstreckend vorgesehen
ist.
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Wie
in 9 gezeigt ist, weist der Aufnahmeabschnitt 150 zwei
Neigungsabschnitte 342a, 342b auf. Ein Neigungswinkel
von jedem der Neigungsabschnitte 342a, 342b relativ
zu der Ebene, die senkrecht zu der Längsachse der Nockenwelle 2 ist, ist
nicht auf θ1 und θ2 des ersten Ausführungsbeispiels
beschränkt. Jedoch kann der Neigungswinkel alternativ ein
im Wesentlichen kleiner Winkel sein.
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Ebenso
kann die innere Umfangsfläche 150a des Aufnahmeabschnitts 150 so
gekrümmt sein, dass sie im Schnitt eine halbkreisförmige
Gestalt hat, wie in 9 gezeigt ist, da die innere
Umfangsfläche 150a das Rollenelement 121a gleitfähig
stützt, das eine Birnenform hat. Da die innere Umfangsfläche 150a die
halbkreisförmige Fläche hat, wird das Vorspanndrehmoment
Tu in dem zulässigen benachbarten Bereich 152 des
Aufnahmeabschnitts 150 graduell vergrößert,
wenn der Vorsprungabschnitt 121 von dem neutralen Bereich 151 in
Richtung auf den Neigungsabschnitt 342a in der Nachstellrichtung
oder in Richtung auf den Neigungsabschnitt 342b in der
Vorstellrichtung verschoben wird. Anders gesagt wird das Vorspanndrehmoment
Tu innerhalb des zulässigen benachbarten Bereichs 152 des
Aufnahmeabschnitts 150 graduell vergrößert,
wenn die Kraftmaschinenphase von der Zwischenphase Pm in Richtung
auf die Vollvorstellphase Pa oder in Richtung auf die Vollnachstellphase
Pr verschoben wird.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Das
vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
in 10 gezeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels. Das
vierte Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem
mehrere Aufnahmeabschnitte 150 an einem Kontaktabschnitt 442 vorgesehen
sind. Genauer gesagt sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwei Aufnahmeabschnitte 150 vorgesehen. Wie in 10 gezeigt
ist, ist jede der Zwischenphasen Pm1, Pm2 für den entsprechenden
neutralen Bereich 151 der zwei Aufnahmeabschnitte 150 vorgesehen.
Als Folge wird in einem Fall, dass die Zwischenphasenbegrenzungssteuerung
für jede der Zwischenphasen Pm1, Pm2 durchgeführt
wird, die Kraftmaschinenphase einfach in den Bereichen der Zwischenphase
Pm1, Pm2 gehalten.
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Da
ebenso der Druck des Öls, das in dem Vorstellzufuhrbetrieb
und dem Nachstellzufuhrbetrieb zugeführt wird, relativ
betrachtet während des normalen Betriebs außer
dem Start der Kraftmaschine hochgehalten wird, ist die Sollzwischenphase
zwischen der Zwischenphase Pm1 und der Zwischenphase Pm2 während
des vorstehend genannten normalen Betriebs wählbar. Als
Folge wird die Sollzwischenphase für den nächsten
Startbetrieb geeignet für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine ausgewählt.
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(Anderes Ausführungsbeispiel)
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Obwohl
einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
vorstehend beschrieben wurden, ist die Interpretation der vorliegenden
Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedenartige
Ausführungsbeispiele anwendbar, vorausgesetzt, dass die
verschiedenartigen Ausführungsbeispiele nicht von dem Grundgedanken
der vorliegenden Erfindung abweichen.
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Insbesondere
kann die Beziehung zwischen „Vorstellen" und „Nachstellen",
wie in den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen
beschrieben ist, in einem weitern Ausführungsbeispiel umgekehrt werden.
Anders gesagt ist „Vorstellen" und „Nachstellen",
das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen definiert
ist, in einem anderen Ausführungsbeispiel austauschbar.
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Ebenso
können die Neigungsabschnitte 142a, 142b des
Kontaktabschnitts 142 so konfiguriert werden, dass sie
eine geneigte Flächengestalt haben, die die Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 relativ zu dem Vorsprungabschnitt 121 der Hülse 120 entweder
vergrößert oder verringert. Da das Vorspanndrehmoment
Tu, das durch den Vorspannmechanismus 100 und die Neigungsabschnitte 142a, 142b erzeugt
wird, zum Schalten der Kraftmaschinenphase in der Vorstellrichtung
oder der Nachstellrichtung aufgebracht werden kann, wird der Winkel
der geneigten Fläche in jedem der Neigungsabschnitte 142a, 142b anforderungsgemäß eingestellt.
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Ebenso
ist die Hülse 120 für das Gleitstückgehäuse 12 vorgesehen,
so dass die Hülse 120 einstückig mit
dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar ist und
die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ
zu dem Gleitstückgehäuse 12 verschiebbar
ist. Die Hülse 120 ist für den Flügelrotor 14 vorgesehen,
so dass die Hülse 120 relativ zu dem Flügelrotor 14 drehbar ist,
und die Hülse 120 in der Längsrichtung
relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar ist.
Jedoch ist die Hülse 120 nicht auf das vorstehend
Angegebene beschränkt. Alternativ kann die Hülse 120 so
vorgesehen werden, dass die Hülse 120 einstückig
mit dem Flügelrotor 14 drehbar ist und die Hülse 120 in
der Längsrichtung relativ zu dem Flügelrotor 14 verschiebbar
ist. Ebenso kann die Hülse 120 für das Gleitstückgehäuse 12 so
vorgesehen werden, dass die Hülse 120 relativ
zu dem Gleitstückgehäuse 12 drehbar ist,
und die Hülse 120 in der Längsrichtung relativ
zu dem Gleitstückgehäuse 12 verschiebbar ist.
In dem vorstehend genannten alternativen Fall ist das elastische
Element 110 zwischen dem Flügelrotor 14 und
der Hülse 120 vorgesehen und ist der Neigungsabschnitt
des Kontaktabschnitts für den Bodenabschnitt des Gleitstückgehäuses 12 vorgesehen.
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In
den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ist das
elastische Element 110 die Kompressionsfeder. Jedoch ist
das elastische Element 110 nicht auf das vorstehend Angegebene
beschränkt und kann das elastische Element 110 alternativ
ein elastischer oder federnder Körper sein, der die Rückstellkraft
ausüben kann, wenn der elastische oder federnde Körper
in einer Längsrichtung zusammengezogen wird.
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Ferner
müssen die vorstehend genannten Bauteile 24, 26, 28, 29,
die mit dem Sperrstift 20 und dem Vorspannelement 22 verknüpft
sind, bei der Antriebseinheit 10 nicht vorgesehen werden.
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Ebenso
kann als Pumpe 4 eine alternative Pumpe eingesetzt werden,
vorausgesetzt dass die alternative Pumpe synchron mit der Brennkraftmaschine
laufen kann. Beispielsweise kann als Pumpe 4 eine elektrische
Pumpe eingesetzt werden, die als Reaktion auf die Energiebeaufschlagung
für den Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet.
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Ebenso
ist die vorliegende Erfindung alternativ auf ein Gerät
zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung eines Einlassventils anwendbar,
dass als ein „Ventil" dient. Zusätzlich ist die
vorliegende Erfindung alternativ auf ein anderes Gerät
zum Einstellen einer Ventilzeitabstimmung von sowohl dem Einlassventil
als auch dem Auslassventil anwendbar.
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Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen werden dem Fachmann offensichtlich sein.
Die Erfindung in ihrer grundlegenden Bedeutung ist daher nicht auf die
spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und
beispielhafte Darstellungen beschränkt, die gezeigt und
beschrieben sind.
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Somit
weist der Ventilzeitabstimmungseinstellgerät einen antriebseitigen
Rotor 11, einen abtriebseitigen Rotor 14 und einen
Vorspannmechanismus 100 auf. Der Vorspannmechanismus weist
einen Vorsprungabschnitt 121 auf, der synchron mit einem des
antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 drehbar
ist und der einen Kontaktabschnitt 142, 242, 342 des
anderen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 berührt.
Der Kontaktabschnitt weist einen Aufnahmeabschnitt 150 auf,
der zum Vergrößern der Rückstellkraft
F des elastischen Elements 110 konfiguriert ist, wenn der andere
des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 relativ
zu dem einen des antriebseitigen und des abtriebseitigen Rotors 11, 14 in
der Vorstellrichtung oder der Nachstellrichtung gedreht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-357105
A [0002, 0003, 0006]
- - US 6779499 [0002]
- - JP 10-252420 A [0005, 0007]
- - US 5775279 [0005]