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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung zur
Verstellung der Ventilsteuerzeit eines Ventils, das von einer Nockenwelle
geöffnet/geschlossen wird, die durch ein von einer Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine übertragenes Drehmoment angetrieben
wird.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
Ventilsteuervorrichtung hat zwei Rotoren, die sich synchron mit
einer Kurbelwelle bzw. einer Nockenwelle drehen. Einer der beiden
Rotoren ist mit einer Verzahnung versehen, die mit einem Planetenrad
in Eingriff steht. Das Planetenrad führt eine Planetenbewegung
aus, wodurch eine relative Drehphase zwischen der Kurbelwelle und
der Nockenwelle verstellt wird. Die relative Drehphase wird im Folgenden
als Drehphase bezeichnet.
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Die
JP 2007-71056 A zeigt
eine Ventilsteuervorrichtung mit einer Schmiermitteleinspeisemündung,
die an dem sich mit der Nockenwelle drehenden Rotor vorgesehen ist.
Das Schmiermittel wird zum Außenumfang eines rohrförmigen
Planetenradträgers geleitet, der ein Planetenrad trägt.
Das Schmiermittel wird damit auf einfache Weise zur Eingriffsschnittstelle
zwischen dem Planetenrad und der Verzahnung geleitet, wodurch der
Verschleiß an der Eingriffsschnittstelle gering gehalten
wird.
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Die
JP 2007-71056 A zeigt
des Weiteren eine Ausführungsform der Ventilsteuervorrichtung, die
eine weitere Schmiermitteleinspeisemündung zum Einleiten
des Schmiermittels in den rohrförmigen Planetenradträger
aufweist. Das Schmiermittel wird auf einfache Weise an eine Verbindungsschnittstelle
zwischen einer inneren Umfangsfläche des Planetenradträgers
und einer den Planetenradträger in Drehung setzenden Steuerwelle
geleitet, wodurch der Verschleiß an der Verbindungsschnittstelle
gering gehalten wird.
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Die
oben erwähnte Ausführungsform der Ventilsteuervorrichtung
benötigt zwei Schmiermitteleinspeisemündungen,
um sowohl die Eingriffsschnittstelle als auch die Verbindungsschnittstelle
zu schmieren. Der Grund dafür ist, dass die Eingriffsschnittstelle
und die Verbindungsschnittstelle in Radialrichtung des Rotors voneinander
entfernt angeordnet sind. Zwei Schmiermitteleinspeisemündungen komplizieren
jedoch das Schmiersystem, was zu einer geringeren Leistungsfähigkeit
oder einer Erhöhung der Herstellkosten führen
kann
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen, die sich durch ein erhöhtes
Schmiervermögen mit einem einfacheren Schmiersystem auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Weiterbildungen
sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Die
Erfindung sieht gemäß einem Aspekt eine Steuervorrichtung
zur Verstellung der Ventilsteuerzeit eines Ventils vor, das über
ein von einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine übertragenes
Drehmoment geöffnet/geschlossen wird. Die Steuervorrichtung
weist auf: einen ersten Rotor, der sich mit einer der Kurbelwelle und
der Nockenwelle dreht; einen im ersten Rotor aufgenommenen zweiten
Rotor, der sich mit der anderen der Kurbelwelle und der Nockenwelle
dreht; und ein im ersten Rotor aufgenommenes Planetenrad mit einer
Außenverzahnung, die mit einer am ersten Rotor oder zweiten
Rotor vorgesehenen Innenverzahnung in Eingriff steht:
Das Planetenrad
führt zur Verstellung der relativen Drehphase zwischen
der Kurbelwelle und der Nockenwelle eine Planetenbewegung aus.
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Die
Steuervorrichtung weist des Weiteren eine sich zur Steuerung der
Planetenbewegung drehende Steuerwelle und einen im ersten Rotor
aufgenommenen zylindrischen Planetenradträger auf. Der Planetenradträger
hat eine äußere Lagerfläche, die das
Planetenrad trägt, und eine innere Verbindungsfläche,
mit der die Steuerwelle verbunden ist. Das Planetenrad führt
in Abhängigkeit von einer Drehung der Steuerwelle eine
Planetenbewegung.
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Die
Steuervorrichtung weist ferner eine Schmiereinrichtung mit einer
Einspeisemündung auf, die an einer dem Planetenradträger
axial gegenüber liegenden Seitenfläche des zweiten
Rotors austritt. Die Einspeisemündung erstreckt sich über
die äußere Lagerfläche und die innere
Verbindungsfläche hinweg, um Schmiermittel in den ersten
Rotor zu leiten.
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Dank
dieser Struktur kann Schmiermittel von der Einspeisemündung
zur Eingriffsschnittstelle zwischen dem Planetenrad und der Innenverzahnung und
zur Verbindungsschnittstelle zwischen dem Planetenradträger
und der Steuerwelle unabhängig von den jeweiligen Positionen
geleitet werden. Daher lässt sich durch eine Schmiereinrichtung,
die die Einspeisemündung aufweist, ein hohes Schmiervermögen
zur Reduzierung des Verschleißes an der Eingriffsschnittstelle
und der Verbindungsschnittstelle erhalten.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Einspeisemündung
eine erste Seitenöffnung, die sich in Radialrichtung über
die äußere Lagerfläche des Planetenradträgers
hinweg erstreckt. Das Schmiermittel wird zu einer Eingriffsschnittstelle zwischen
dem Planetenrad und der radial außerhalb der äußeren
Lagerfläche liegenden Innenverzahnung geleitet. Auf diese
Weise kann das Schmiervermögen durch eine einfache Schmiereinrichtung
erhöht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist die äußere Lagerfläche
eine gegenüber dem zweiten Rotor exzentrische Fläche
und erstreckt sich die erste Seitenöffnung der Einspeisemündung
in Radialrichtung über eine Stelle maximaler Exzentrizität
der äußeren Lagerfläche hinweg nach außen.
Das Schmiermittel kann daher stets zur Eingriffsschnittstelle geleitet
werden, die radial außerhalb der Stelle maximaler Exzent rizität
liegt. Auf diese Weise kann das Schmiervermögen durch eine
einfache Schmiereinrichtung noch mehr erhöht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Einspeisemündung
eine erste Seitenöffnung, die sich in Radialrichtung über
die innere Verbindungsfläche hinweg erstreckt. Das Schmiermittel wird
zuverlässig zur Verbindungsschnittstelle zwischen der Steuerwelle
und der inneren Verbindungsfläche des Planetenradträgers
geleitet. Auf diese Weise kann das Schmiervermögen durch
eine einfache Schmiereinrichtung erhöht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Ventilsteuervorrichtung
des Weiteren ein Befestigungselement auf, das den zweiten Rotor an
der Nockenwelle befestigt. Der erste Rotor dreht sich mit der Kurbelwelle,
während sich der zweite Rotor mit der Nockenwelle dreht.
Der zweite Rotor hat ein Durchgangsloch, in dem das Befestigungselement
aufgenommen ist. Die Einspeisemündung hat eine dem Planetenradträger
gegenüber liegende erste Seitenöffnung und eine
mit dem Durchgangsloch in Verbindung stehende radial innere Öffnung.
Auf diese Weise kann das Schmiermittel zur Innenfläche des
Durchgangslochs geleitet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Einspeisemündung
einen Bodenabschnitt, der in Radialrichtung außerhalb der
radial inneren Öffnung und der äußeren
Lagerfläche liegt. Auf diese Weise kann das Schmiervermögen
an der inneren Verbindungsfläche und der äußeren
Lagerfläche erhöht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Ventilsteuervorrichtung
des Weiteren ein Positionierelement zum Positionieren des zweiten
Rotors relativ zur Nockenwelle auf, mit der sich der zweite Rotor
dreht. Das Positionierelement ist in der Einspeisemündung
angeordnet. Die Einspeisemündung hat zum Einen die Funktion
der Schmiermittelzuführung und zum Anderen die Funktion,
den zweiten Rotor zu positionieren. Auf diese Weise kann die Struktur,
die das Schmiersystem mit einschließt, vereinfacht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung definiert die Einspeisemündung
einen Raum, in den das Schmiermittel strömt. Auf diese
Weise wird das Schmiermittel über den Raum und die Seitenöffnung
zuverlässig in den ersten Rotor geleitet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung dreht sich der erste Rotor mit der
Kurbelwelle und der zweite Rotor mit der Nockenwelle. Die Einspeisemündung
hat eine dem ersten Rotor gegenüber liegende zweite Seitenöffnung,
die sich in Radialrichtung über eine Lagerschnittstelle
zwischen dem ersten Rotor und der Nockenwelle hinweg erstreckt. Auf
diese Weise kann das Schmiermittel nicht nur zur Eingriffsschnittstelle
und zur Verbindungsschnittstelle sondern auch zur Lagerschnittstelle
geleitet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Schmiereinrichtung eine
an einer Seitenfläche des zweiten Rotors vorgesehene Ringnut auf.
Die Ringnut erstreckt sich in Drehrichtung des zweiten Rotors und
leitet das Schmiermittel zur Lagerschnittstelle. Auf diese Weise
kann das Schmiermittel zur gesamten Lagerschnittstelle zwischen
dem ersten Rotor und der Nockenwelle geleitet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat die Ringnut eine Ringöffnung,
die sich über die Lagerschnittstelle hinweg erstreckt.
Auf diese Weise kann das Schmiermittel zuverlässig zur
gesamten äußeren Lagerfläche geleitet
werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kommuniziert die Ringnut mit einem
in der Nockenwelle vorgesehenen Schmiermittelkanal, durch welchen
Schmiermittel strömt. Die Ringnut leitet das Schmiermittel
aus dem Schmiermittelkanal zur Einspeisemündung. Die Kommunikationsstelle
zwischen dem Schmiermittelkanal und der Ringnut ist in Umfangsrichtung
von der Einspeisemündung versetzt. Selbst für
den Fall, dass die Ringnut in einer ihrer Hälften eine
Verstopfung durch Fremdpartikel erleidet, kann das Schmiermittel
daher über die andere Hälfte der Ringnut noch
zur Einspeisemündung geleitet werden. Es lässt
sich daher vermeiden, dass das Schmiervermögen infolge
eines Problems im Schmiersystem verschlechtert wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung definieren die Nockenwelle und der
erste Rotor eine Lagerschnittstelle und der zweite Rotor und der erste
Rotor eine Gleit schnittsteile. Die Gleitschnittstelle erstreckt
sich von der Lagerschnittstelle in Radialrichtung. Das zur Lagerschnittstelle
geleitete Schmiermittel wird zur Gleitschnittstelle weiter geleitet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Ventilsteuervorrichtung
des Weiteren ein zwischen der äußeren Lagerfläche
des Planetenradträgers und dem Planetenrad angeordnetes
Kugellager auf. Da sich die Einspeisemündung über
die innere Verbindungsfläche und die äußere
Lagerfläche des Planetenradträgers hinweg erstreckt,
kann das Schmiermittel zum Kugellager geleitet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung hat der erste Rotor eine erste Verzahnung,
der zweite Rotor eine zweite Verzahnung und das Planetenrad eine
dritte und eine vierte Verzahnung, die mit der ersten Verzahnung
bzw. der zweiten Verzahnung in Eingriff stehen. Das Schmiermittel
wird von der Einspeisemündung zu einer Eingriffsschnittstelle
zwischen der zweiten Verzahnung und der vierten Verzahnung und einer
weiteren Eingriffsschnittstelle zwischen der ersten Verzahnung und
der dritten Verzahnung geleitet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen, in denen denselben Bauteilen dieselben
Bezugszeichen zugeordnet sind und in denen:
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1 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie I-I in 2 ist,
die den grundlegenden Aufbau einer Ventilsteuervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
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2 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie II-II in 1 ist,
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3 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie III-III in 1 ist,
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4 eine
Schnittdarstellung ist, die einen Phasenverstellmechanismus aus 1 in
einem größeren Maßstab zeigt,
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5 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie V-V in 4 ist,
die einen wesentlichen Teil des Phasenverstellmechanismus zeigt,
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6 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung des Schmiermittelflusses
in dem in 4 gezeigten Phasenvertellmechanismus
ist,
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7 eine
Schnittdarstellung ist, die einen Phasenverstellmechanismus einer
Ventilsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung in einem vergrößerten Maßstab
zeigt,
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8 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie VIII-VIII in 7 ist,
die einen wesentlichen Teil des Phasenverstellmechanismus zeigt,
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9 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung des Schmiermittelflusses
in dem in 7 gezeigten Phasenverstellmechanismus
ist,
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10 eine
Schnittdarstellung ist, die einen Phasenverstellmechanismus einer
Ventilsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung in einem vergrößerten Maßstab
zeigt,
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11 eine
Schnittdarstellung entlang einer Linie XI-XI in 10 ist,
die einen wesentlichen Teil des Phasenverstellmechanismus zeigt,
und
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12 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung des Schmiermittelflusses
in dem in 10 gezeigten Phasenvertellmechanismus
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VERSCHIEDENER ierAUSFÜHRUNGSFORMEN
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Anhand
der Zeichnungen werden nun verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. In jeder Ausführungsform sind
denselben Teilen und Komponen ten dieselben Bezugszeichen zugeordnet,
so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
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[Erste Ausführungsform]
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1 zeigt
eine Ventilsteuervorrichtung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Ventilsteuervorrichtung 1 ist
in einem Fahrzeug eingebaut, im Besonderen in einem Getriebesystem, das
ein Brennkraftmaschinendrehmoment von einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle
auf eine Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine überträgt.
Zu beachten gilt, dass in der vorliegenden Ausführungsform
die Nockenwelle 2 durch die Übertragung des Brennkraftmaschinenmoments
ein (nicht gezeigtes) Einlassventil öffnet und schließt,
welches hier einem ”Ventil” der Brennkraftmaschine
entspricht. Die Ventilsteuervorrichtung 1 verstellt die
Drehphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 2,
um eine gewünschte Ventilsteuerzeit des Einlassventils
zu erhalten.
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(Grundaufbau)
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Im
Folgenden wird der Grundaufbau der Ventilsteuervorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform beschrieben. Die Ventilsteuervorrichtung 1 umfasst
einen elektrischen Aktor 4, eine Steuerschaltung 7 und
einen Phasenverstellmechanismus 8.
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Der
elektrische Aktor 4 ist beispielsweise ein bürstenloser
Motor und hat ein Motorgehäuse 5 und eine Motorwelle
(Steuerwelle) 6. Das Motorgehäuse 5 ist
an einem bezüglich einer Brennkraftmaschine unbeweglichen
Befestigungsteil derselben befestigt. Die Motorwelle 6 ist
im Motorgehäuse 5 in eine normale und eine umgekehrte
Drehrichtung drehbar gelagert. Die Steuerschaltung 7 umfasst
einen Treiber und einen den Treiber ansteuernden Mikrocomputer. Die
Steuerschaltung 7 ist außerhalb des Motorgehäuses 5 und/oder
im Motorgehäuse 5 vorgesehen und mit dem elektrischen
Aktor 4 elektrisch verbunden. Die Steuerschaltung 7 versorgt
den elektrischen Aktor 4 mit Strom und steuert den Drehantrieb
der Motorwelle 6, um in Abhängigkeit vom Antriebszustand
der Brennkraftmaschine die Drehphase zu verstellen.
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Der
Phasenverstellmechanismus 8 ist mit einem Antriebsrotor 10,
einem Abtriebsrotor 20, einem Planetenradträger 40 und
einem Planetenrad 50 versehen.
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Wie
es in 1 bis 3 gezeigt ist, hat der Antriebsrotor 10 eine
im Allgemeinen rohrförmige Gestalt und nimmt den Abtriebsrotor 20,
den Planetenradträger 40 und das Planetenrad 50 auf.
Der Antriebsrotor 10 ist aus einem Zahnradelement 12,
einem Kettenradelement 13 und einem Rohrelement 14 aufgebaut,
wobei diese Elemente mittels einer Verschraubung 11 koaxial
miteinander verbunden sind.
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Wie
es in 1 und 2 gezeigt ist, weist das Zahnradelement 12 an
seiner radial inneren Umfangswand eine antriebsseitige Innenverzahnung 18 auf.
Die antriebsseitige Innenverzahnung 18 definiert einen
radial innerhalb eines Fußkreises liegenden Kopfkreis.
Wie es in 1 und 3 gezeigt
ist, weist das Kettenrad 13 an seinem Außenumfang eine
Vielzahl von Zähnen 19 auf. Eine (nicht gezeigte)
Steuerkette ist um die Zähne 19 des Kettenrads 13 und
eine Vielzahl von Zähnen der Kurbelwelle gelegt, wodurch
das Kettenrad 13 mit der Kurbelwelle verkettet ist. Wenn
das Brennkraftmaschinendrehmoment über die Steuerkette
von der Kurbelwelle auf das Kettenrad 13 übertragen
wird, dreht sich das Antriebsrad 10 daher in Übereinstimmung
mit der Kurbelwelle. Die Drehrichtung des Antriebsrads 10 entspricht
in 2 dem Gegenuhrzeigersinn und in 3 dem
Uhrzeigersinn.
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Wie
es in 1 und 3 gezeigt ist, ist der Abtriebsrotor 20 koaxial
im Rohrelement 14 angeordnet. Der Abtriebsrotor 20 hat
an seinem Bodenwandabschnitt einen Verbindungsabschnitt 21.
Der Verbindungsabschnitt 21 ist koaxial mit der Nockenwelle 2 gekoppelt.
Diese Kopplung ermöglicht, dass sich das Abtriebsrad 20 synchron
mit der Nockenwelle 2 relativ zum Antriebsrad 10 dreht.
Analog zum Antriebsrotor 10 entspricht die Drehrichtung
des Abtriebsrads 20 in 3 dem Uhrzeigersinn.
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Der
Abtriebsrotor 20 weist an seiner radial inneren Umfangswand
eine abtriebsseitige Innenverzahnung 22 auf, die einen
radial innerhalb eines Fußkreises liegenden Kopfkreis definiert.
Die abtriebsseitige Innenverzahnung 22 hat verglichen mit
der antriebsseitigen Innenverzahnung 18 einen kleineren Innendurchmesser;
die Zähnezahl der abtriebsseitigen Innenverzahnung 22 ist
kleiner als die Zähnezahl der antriebsseiti gen Innenverzahnung 18.
Die abtriebsseitige Innenverzahnung 22 liegt axial entfernt von
der antriebsseitigen Innenverzahnung 18.
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Wie
es in 1 bis 3 gezeigt ist, ist der Planetenradträger 40 im
Wesentlichen rohrförmig und hat eine innere Verbindungsfläche 41,
die seiner inneren Umfangsfläche entspricht. Die innere
Verbindungsfläche 41 verläuft koaxial
mit den Rotoren 10, 20 und der Motorwelle 6.
Die innere Verbindungsfläche 41 weist zwei Aussparungen 42 auf,
die jeweils einen an der Motorwelle 6 vorgesehene Verbindungsabschnitt 43 aufnehmen.
Dieser Eingriff ermöglicht, dass sich der Planetenradträger 40 mit
der Motorwelle 6 dreht und bezüglich der antriebsseitigen
Innenverzahnung 18 eine Relativdrehung ausführt.
Zu beachten gilt, dass die Schnittstelle 44 zwischen den
Aussparungen 42 und den Verbindungsabschnitten 43 einem
Versatz zwischen der Motorwelle 6 und dem Planetenradträger 40 von
der axialen Mitte entgegenwirkt.
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Wie
es in 1 bis 3 gezeigt ist, ist der Planetenradträger 40 im
Wesentlichen rohrförmig und hat eine äußere
Lagerfläche 46, die seiner äußeren
Umfangsfläche entspricht. Die äußere
Lagerfläche 46 ist eine bezüglich den
Rotoren 10, 20 und der Motorwelle 6 exzentrische
Fläche. Die äußere Lagerfläche 46 trägt
das Planetenrad 50 über ein Kugellager 47 in
der Weise, dass das Planetenrad 50 eine Planetenbewegung
ausführen kann. Das Kugellager 47 ist zwischen
der äußeren Lagerfläche 46 und
einer inneren Umfangsfläche 51 des Planetenrades 50 angeordnet.
Das Planetenrad 50 dreht sich um eine exzentrische Achse
der äußeren Lagerfläche 46 und revolviert
daher um den Planetenradträger 40.
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Das
Planetenrad 50 hat eine mit einer Schulter versehene hohlzylindrische
Form und weist im Besonderen an seiner äußeren
Umfangsfläche eine antriebsseitige Außenverzahnung 52 und
eine abtriebsseitige Außenverzahnung 54 auf. Die
antriebsseitige Außenverzahnung 52 ist so angeordnet,
dass sie in die antriebsseitige Innenverzahnung 18 eingreift.
Des Weiteren ist die abtriebsseitige Außenverzahnung 54 so
angeordnet, dass sie in die abtriebsseitige Innenverzahnung 22 eingreift.
Die abtriebsseitige Außenverzahnung 54 hat einen
kleineren Außendurchmesser als die antriebsseitige Außenverzahnung 52.
Die Zähnezahl der abtriebsseitigen Außenverzahnung 54 und
der antriebsseitigen Außenverzahnung 52 sind jeweils
um dieselbe Zähnezahl kleiner als die Zähnezahl
der abtriebsseitigen Innenverzahnung 22 bzw. der antriebsseitigen
Innenverzahnung 18.
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Wie
vorstehend erwähnt, wandelt der Phasenverstellmechanismus 8 die
Drehbewegung des Planetenradträgers 40 in eine
Planetenbewegung des Planetenrads 50 um, wodurch die Drehphase verstellt
wird, um die Ventilsteuerzeit einzustellen.
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Im
Besonderen dreht sich der Planetenradträger 40 in
dem Fall, in dem sich die Motorwelle 6 mit derselben Drehzahl
dreht wie der Antriebsrotor 10, nicht relativ zur antriebsseitigen
Innenverzahnung 18, so dass die Außenverzahnungen 52, 54 des
Planetenrades 50 keine Planetenbewegung ausführen, sondern
sich mit den Rotoren 10 und 20 drehen. Dementsprechend
wird die Drehphase nicht verstellt, sondern die Ventilsteuerzeit
gehalten. Dreht sich die Motorwelle 6 dagegen schneller
als der Antriebsrotor 10, dreht sich der Planetenradträger 40 in
Frühverstellungsrichtung relativ zur antriebsseitigen Innenverzahnung 18,
wodurch das Planetenrad 50 eine Planetenbewegung ausführt,
während die Außenverzahnungen 52, 54 in
die Innenverzahnungen 18, 22 eingreifen. Im Ergebnis
dreht sich der Abtriebsrotor 20 relativ zum Antriebsrotor 10 in
Frühverstellungsrichtung und wird die Drehphase zur Frühverstellung der
Ventilsteuerzeit in Frühverstellungsrichtung verstellt.
Dreht sich die Motorwelle 6 dagegen langsamer als der Antriebsrotor 10 oder
entgegengesetzt zum Antriebsrotor 10, dreht sich der Planetenradträger 40 relativ
zur antriebsseitigen Innenverzahnung 18 in Spätverstellungsrichtung,
wodurch das Planetenrad 50 eine Planetenbewegung ausführt,
während die Außenverzahnungen 52, 54 in
die Innenverzahnungen 18, 22 eingreifen. Im Ergebnis
dreht sich der Abtriebsrotor 20 relativ zum Antriebsrotor 10 in
Spätverstellungsrichtung und wird die Drehphase zur Spätverstellung
der Ventilsteuerzeit in Spätverstellungsrichtung verstellt.
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(Charakteristischer Aufbau)
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Nachfolgend
wird der charakteristische Aufbau der Ventilsteuervorrichtung der
ersten Ausführungsform beschrieben.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, steht das Kettenrad 13 in
der Weise koaxial in Kontakt mit der Umfangsfläche 100 der
Nockenwelle 2, dass es relativ zur Nockenwelle 2 drehbar
ist. Eine Seitenfläche 101 des Kettenrads 13 liegt
gegenüber einer Seitenfläche 102 des
Abtriebsrotors 20. In der vorliegenden Ausführungsform
stehen die Seitenfläche 101 und die Seitenfläche 102 miteinander
in Gleitkontakt, wodurch eine relative Drehung ermöglicht
wird. Die Seitenfläche 101 des Kettenrads 13 wird
im Folgenden als Kettenradseitenfläche 101 und
die Seitenfläche 102 des Abtriebsrotors 20 als
Abtriebsrotorseitenfläche 102 bezeichnet. Zwischen
dem Antriebsrotor 10 und der Nockenwelle 2 ist
eine Lagerschnittstelle 104 definiert; zwischen der Kettenradseitenfläche 101 und
der Abtriebsrotorseitenfläche 102 ist eine Gleitschnittstelle 106 definiert.
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Der
Verbindungsabschnitt 21 des Abtriebsrotors 20 hat
ein Durchgangsloch 112, in welchem ein Befestigungselement 110 aufgenommen
ist. Das Befestigungselement 110 ist eine Schraube bestehend aus
einem Schaftabschnitt 1100 und einem Kopfabschnitt 1101.
Der Schaftabschnitt 1100 ist über einen vorspringenden
Endabschnitt 113 der Nockenwelle 2 im Durchgangsloch 112 aufgenommen
und mit der Nockenwelle 2 verschraubt. Der Verbindungsabschnitt 21 ist
zwischen dem Kopfabschnitt 1101 und der Nockenwelle 2 angeordnet
und dadurch axial mit der Nockenwelle 2 verbunden. Eine
innere Seitenfläche 114 des Abtriebsrotors 20 liegt
axial gegenüber einer Stirnfläche 116 des
Planetenradträgers 40. Darüber hinaus
steht ein im Verbindungsabschnitt 21 aufgenommener Positionierstift 118 in
Eingriff mit der Nockenwelle 2, wodurch der Abtriebsrotor 20 in
Umfangsrichtung relativ zur Nockenwelle 2 positioniert ist.
Der Positionierstift 118 entspricht einem Positionierelement
der Erfindung.
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Wie
es in 4 und 5 gezeigt ist, hat der Verbindungsabschnitt 21 des
Weiteren eine Ringnut 120, die sich in Drehrichtung des
Abtriebsrotors 20 erstreckt. Die Ringnut 120 öffnet
sich an der Abtriebsrotorseitenfläche 102, die
zusammen mit der Kettenradseitenfläche 101 die
Gleitschnittstelle 106 definiert. Die Ringnut 120 verläuft
koaxial mit der Nockenwelle 2. In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Außendurchmesser der Ringnut 120 kleiner
als der Durchmesser der Umfangsfläche 100 der
Nockenwelle 2, die zusammen mit dem Kettenrad 13 die Lagerschnittstelle 104 definiert.
Darüber hinaus ist der Innendurchmesser der Ringnut 120 größer
als der Innendurchmesser des Durchgangslochs 112, in dem
der vorspringende Endabschnitt 113 der Nockenwelle 2 aufgenommen
ist. Die Nockenwelle 2 hat eine Stufenfläche 122,
die die Umfangsfläche 100 mit der Außenfläche
des vorspringenden Endabschnitts 113 verbindet. Die Stufenfläche 122 steht
radial außerhalb der Ringnut 120 in Kontakt mit
der Abtriebsrotorseitenfläche 102.
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Die
Nockenwelle 2 hat einen Schmiermittelkanal 3,
der mit der Ringnut 120 kommuniziert. Der Schmiermittelkanal 3 erstreckt
sich in Axialrichtung der Nockenwelle 2 und ist an eine Ölpumpe 9 angeschlossen.
Von der Ölpumpe 9 abgegebenes Schmiermittel strömt
durch den Schmiermittelkanal 3 in die Ringnut 120,
wie es in 6 gezeigt ist. Das Schmiermittel
strömt anschließend aus der Ringnut 120 über
eine Schnittstelle 124 zwischen der Stufenfläche 122 und
der Abtriebsrotorseitenfläche 102 und gelangt
zur Lagerschnittstelle 104. Weiterhin gelangt das Schmiermittel über
den gesamten Umfang zur Gleitschnittstelle 106.
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Wie
es in 4 und 5 gezeigt ist, hat der Verbindungsabschnitt 21 des
Weiteren eine Einspeisemündung 130 mit einer radial
inneren Öffnung 1300, die an einer inneren Umfangsfläche 1120 des Durchgangslochs 112 austritt.
Die Einspeisemündung 130 ist im Querschnitt U-förmig
und hat einen Bodenabschnitt 1301. Die Einspeiseöffnung 130 durchdringt
den Verbindungsabschnitt 21 des Abtriebsrotors 20 und
tritt an den Seitenflächen 102, 114 des
Verbindungsabschnitts 21 aus. Zu beachten gilt, dass der
Innendurchmesser des Durchgangslochs 112 kleiner ist als
der Durchmesser der inneren Verbindungsfläche 41 des
Planetenradträgers 40. Darüber hinaus
liegt eine äußerste Stelle 1301a des
Bodenabschnitts 1301 in Bezug auf eine Mittellinie ”0” der
Rotoren 10, 20 in einem Abstand zu einer Stelle 132 maximaler
Exzentrizität (siehe 2 und 3) der äußeren
Lagerfläche 46 des Planetenradträgers 40.
Die äußerste Stelle 1301a liegt auf einer
Linie, die dem Außenumfang 100 der Nockenwelle 2 entspricht.
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Die
radial innere Öffnung 1300 der Einspeisemündung 130 liegt
radial innerhalb der inneren Verbindungsfläche 41 des
Planetenradträgers 40. Der Bodenabschnitt 1301 liegt
radial außerhalb der Stelle 132 maximaler Exzentrizität.
Daher erstreckt sich eine erste Seitenöffnung 1302 der
Einspeisemündung 130 an der inneren Seitenfläche 114 des Abtriebsrotors 20 über
die innere Verbindungsfläche 41 und die Stelle 132 maximaler
Exzentrizität hinweg. Anders ausgedrückt erstreckt
sich die Einspeisemündung 130 an der inneren Seitenfläche 114 des
Abtriebsrotors 20 über die innere Verbindungsfläche 41 und
die äußere Lagerfläche 46 hinweg.
An der Abtriebsrotorseitenfläche 102 erstreckt
sich eine zweite Seitenöffnung 1303 der Einspeisemündung 130 bis zur
Lagerschnittstelle 104.
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Die
Einspeisemündung 130 kommuniziert mit der Ringnut 120.
Zu beachten gilt, dass die Kommunikationsstelle zwischen der Einspeisemündung 130 und
der Ringnut 120 in Bezug auf die Mittellinie ”0” (diametral)
entgegengesetzt zur Kommunikationsstelle zwischen dem Schmiermittelkanal 3 und der
Ringnut 120 liegt. Diese Verbindungsstellen sind um 180° um
die Mittellinie ”0” voneinander versetzt. Des
Weiteren teilt der Positionierstift 118 den Innenraum der
Einspeisemündung 130 in drei Räume 1304, 1305, 1306.
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Dank
dieser Struktur strömt das Schmiermittel, wie es in 6 gezeigt
ist, in die Räume 1305, 1306 und anschließend
in den Raum 1304. Des Weiteren wird Schmiermittel von der
ersten Seitenöffnung 1302 zum Innenumfang des
Abtriebsrotors 20 geleitet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird das Schmiermittel,
wie es in 6 gezeigt ist, daher stets zur
Verbindungsschnittstelle 41, zum Kugellager 47 und
zum Planetenrad 50 geleitet. Das Schmiermittel kann daher
zu einer ersten Eingriffsschnittstelle 140 zwischen den
Verzahnungen 22, 54 und einer zweiten Eingriffsschnittstelle 142 zwischen den
Verzahnungen 18, 52 geleitet werden. Weiter kann
das Schmiermittel zur Lagerschnittstelle 104 und Gleitschnittstelle 106 geleitet
werden.
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Wie
es vorstehend beschrieben wurde, kann das Schmiermittel in der ersten
Ausführungsform einer Vielzahl von Schnittstellen 140, 142, 104, 106 sowie
dem Kugellager 47 zugeführt werden, so dass mit einem
einfachen Schmiersystem, das die Einspeisemündung 130 und
die Ringnut 120 mit umfasst, die in Bezug auf die Schnittstellen 140, 142, 104, 106 und das
Kugellager 47 gemeinsam genutzt werden, ein hohes Schmiervermögen
erzielt werden kann. Damit kann eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit und
ein Anstieg der Herstellkosten in Grenzen gehalten werden.
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Weiter
lassen sich in der ersten Ausführungsform für
den Fall, dass der Abtriebsrotor 20 mit dem Verbindungsabschnitt 21 durch
Sintern eines metallischen Materials oder durch Schmieden eines metallischen
Materials hergestellt wird, die Einspeisemündung 130 und
die Ringnut 120 problemlos ausbilden.
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In
der ersten Ausführungsform hat die Einspeisemündung 130 einerseits
die Funktion der Zuführung von Schmiermittel und andererseits
gemeinsam mit dem Positionierstift 118 die Funktion der
Positionierung des Abtriebsrotors 20. Da die Einspeisemündung 130 die
Räume 1304, 1305 und 1306 aufweist,
behindert der Positionierstift 118 die Funktion der Schmiermittelzuführung
nicht. Auf diese Weise wird mittels einer einfachen Struktur, die
das Schmiersystem mit einschließt, ein hohes Schmiervermögen
erhalten.
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In
der ersten Ausführungsform wird die Ringnut 120 mit
Schmiermittel aus dem Schmiermittelkanal 3 versorgt, der
in Bezug auf die Mittellinie ”0” der Einspeisemündung 130 gegenüberliegt.
Das Schmiermittel strömt über jeden der beiden
Halbringe der Ringnut 120 in die Einspeisemündung 130. Selbst
wenn die Ringnut 120 in einem ihrer beiden Halbringe eine
Verstopfung durch Fremdpartikel erleidet, kann das Schmiermittel
somit noch über den anderen Halbring zur Einspeisemündung 130 geleitet werden.
Daher lässt sich eine Verschlechterung des Schmiervermögens
infolge eines Defekts im Schmiersystem vermeiden.
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In
der ersten Ausführungsform entsprechen die Einspeisemündung 130 und
die Ringnut 120 einer „Schmiereinrichtung”,
der Antriebsrotor 10 entspricht einem „ersten
Rotor”, und der Abtriebsrotor 20 entspricht einem „zweiten
Rotor” der Erfindung. Die antriebsseitige Innenverzahnung 18 entspricht
einer „ersten Verzahnung”, die abtriebsseitige
Innenverzahnung 22 einer „zweiten Verzahnung”,
die antriebsseitige Außenverzahnung 52 einer „dritten
Verzahnung” und die abtriebsseitige Außenverzahnung 54 einer „vierten
Verzahnung” der Erfindung.
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[Zweite Ausführungsform]
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Die
in 7 und 8 gezeigte zweite Ausführungsform
ist eine Abwandlung der ersten Ausführungsform. In der
zweiten und den weiteren Ausführungsformen sind dieselben
Teile und Komponenten wie in der ersten Ausführungsform
mit denselben Bezugszeichen angegeben, so dass eine erneute Beschreibung
unterbleibt. Eine äußerste Stelle 2301a eines
Bodenabschnitts 2301 der Einspeisemündung 230 liegt
in Bezug auf die Mittellinie „0” in einem Abstand
zur Stelle 132 maximaler Exzentrizität der äußeren
Lagerfläche 46 und der Umfangsfläche 100 der
Nockenwelle 2. Die Einspeisemündung 230 hat den
Bodenabschnitt 2301, der radial außerhalb der Umfangsfläche 100 der
Nockenwelle 2 liegt. Damit erstreckt sich eine zweite Seitenöffnung 2303 der Einspeisemündung 230 an
der Abtriebsrotorseitenfläche 102 radial über
die Lagerschnittstelle 104 hinweg.
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Dank
dieser Struktur wird Schmiermittel aus dem Raum 1306 ohne
weiteres zur Lagerschnittstelle 104 und Gleitschnittstelle 106 geleitet,
wie es in 9 gezeigt ist. Auf diese Weise
lässt sich daher das Schmiervermögen mittels eines
einfachen Schmiersystems verbessern.
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In
der zweiten Ausführungsform entsprechen die Einspeisemündung 230 und
die Ringnut 120 einer „Schmiereinrichtung”.
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[Dritte Ausführungsform]
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Die
in 10 und 11 gezeigte
dritte Ausführungsform ist eine Abwandlung der ersten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform ist der Außendurchmesser
der Ringnut 320 größer als der Durchmesser
der Umfangsfläche 100 der Nockenwelle 2,
die mit dem Kettenrad 13 die Lagerschnittstelle 104 definiert.
Weiter ist der größte Radius der Ringnut 320 größer
als der Abstand zwischen der äußersten Stelle 1301a und
der Mittellinie „0”. Damit erstreckt sich die Öffnung 3200 der
Ringnut 320 an der Abtriebsrotorseitenfläche 102 in
Richtung ihrer Breite radial über die Lagerschnittstelle 104 hinweg.
Die Stufenfläche 122 der Nockenwelle 2 steht innerhalb
der Ringnut 320 in Kontakt mit der Abtriebsrotorseitenfläche 102.
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Dank
dieser Struktur leitet die Ringnut 320, die die Lagerschnittstelle 104 kreuzt,
das Schmiermittel direkt zur Lagerschnittstelle 104 und
Gleitschnittstelle 106, wie es in 12 gezeigt
ist. Damit kann das Schmiervermögen mittels einer einfachen Struktur
erhöht werden.
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In
der dritten Ausführungsform entsprechen die Einspeisemündung 130 und
die Ringnut 320 einer „Schmiereinrichtung”.
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[Weitere Ausführungsform]
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Die
Erfindung soll nicht auf die angegebenen Ausführungsformen
beschränkt sein, sondern kann verschiedenartig realisiert
werden, ohne von der in den Ansprüchen definierten Grundidee
der Erfindung abzuweichen.
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Im
Besonderen kann in der ersten bis dritten Ausführungsform
der Positionierstift 118 in einem Abschnitt des Abtriebsrotors 20 aufgenommen
sein, in dem die Einspeisemündung 130, 230 nicht
ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Einspeisemündung 130, 230 mit
dem Schmiermittelkanal 3 kommunizieren, ohne dass die Ringnut 120, 320 ausgebildet
sein müsste. Darüber hinaus kann in der dritten
Ausführungsform die äußerste Stelle 1301a der
Einspeisemündung 130 analog zur zweiten Ausführungsform in
Bezug auf die Mittellinie „0” in einem Abstand
zum Außenumfang 100 der Nockenwelle 2 liegen.
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In
der ersten bis dritten Ausführungsform kann das Planetenrad 50 ohne
das Kugellager 47 direkt auf der äußeren
Lagerfläche 46 gelagert sein. Der Antriebsrotor 10 kann
drehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden sein, und der
Abtriebsrotor 20 kann drehfest mit der Kurbelwelle verbunden
sein. Der elektrische Aktor 4 kann eine elektrische Bremse sein.
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Die
Erfindung ist ferner auf eine Steuervorrichtung zur Verstellung
der Ventilsteuerzeit eines Auslassventils sowie eine Steuervorrichtung
zur Verstellung der Ventilsteuerzeiten eines Ein- und Auslassventils übertragbar.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung eine Ventilsteuervorrichtung mit einem Antriebsrotor
(10), der sich mit einer Kurbelwelle dreht, einem Abtriebsrotor
(20), der sich mit einer Nockenwelle (2) dreht, einem
Planetenrad (50), das zur Verstellung der Drehphase zwischen
der Nockenwelle (2) und der Kurbelwelle eine Planetenbewegung
ausführt, einer Motorwelle (6), die sich zur Steuerung
der Planetenbewegung dreht, einem zylindrischen Planetenradträger
(40), der das Planetenrad (50) trägt
und mit der Motorwelle (6) in der Weise verbunden ist,
dass das Planetenrad (50) eine Planetenbewegung ausführt, und
einer Schmiereinrichtung (120, 130). Die Schmiereinrichtung
(120, 130) hat eine Einspeisemündung
(130), die an einer dem Planetenradträger (40)
axial gegenüber liegenden Seitenfläche (114) des
zweiten Rotors (20) austritt. Die Einspeisemündung
(130) erststreckt sich über eine äußere
Lagerfläche (46) und eine innere Verbindungsfläche
(41) hinweg. Schmiermittel wird über die Einspeiseöffnung
(130) in den ersten Rotor (10) geleitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-71056
A [0003, 0004]