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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Änderung
der Ventilsteuerzeiten, die das Öffnen und/oder Schließen
von zumindest einem der Ventile Einlassventil und Auslassventil
eines Verbrennungsmotors ändert.
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Ein
Patentdokument 1,
USP
6 779 499 (
JP 2002-357105
A ) offenbart eine Vorrichtung zur Änderung der
Ventilsteuerzeiten vom Flügel-Typ. Auf die Vorrichtung
zur Änderung der Ventilsteuerzeiten kann sich als eine
VVT bezogen werden. Die VVT ist in einem Antriebsstrang zwischen
einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Nockenwelle angeordnet,
die ein Ventil öffnet und schließt. Die VVT vom
Flügel-Typ hat ein Gehäuse, das mit der Kurbelwelle
in Eingriff steht, und einen Flügelrotor, der mit der Nockenwelle
in Eingriff steht. Zwischen dem Gehäuse und dem Flügelrotor
sind eine Voreilkammer und eine Verzögerungskammer definiert. Den
Kammern wird Betriebsfluid, wie zum Beispiel Öl, zugeführt.
Die Voreilkammer wird durch die Zuführung von Öl
vergrößert, wenn das Ventilzeitverhalten voreilt.
Die Verzögerungskammer wird durch die Zuführung
von Öl vergrößert, wenn sich das Ventilzeitverhalten
verzögert.
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Die
VVT vom Flügel-Typ kann ein Sperrelement aufweisen, das
das Gehäuse und den Flügelrotor in einer vorbestimmten
Relativposition verriegelt, wie zum Beispiel in einer mittleren
Position oder in einer am stärksten verzögerten
Position. Das Sperrelement kann sich an dem Flügelrotor
befinden. Das Sperrelement verriegelt das Gehäuse und den
Flügelrotor durch seinen Eingriff in ein Eingriffsloch,
das am Gehäuse ausgebildet ist. Beispielsweise kann das
Sperrelement das Gehäuse und den Flügelrotor verriegeln,
wenn der Motor in einem Start-, d. h. in einem Andreh-Stadium, oder
einem Stadium mit niedriger Rotationsgeschwindigkeit ist. Das Sperrelement dient
zum Vorsehen eines sicheren und stabilen Übertragens der
Antriebskraft von der Kurbelwelle zur Nockenwelle und zum Verhindern
von Geräuschen, die durch das gegenseitige Aufeinandertreffen
von Gehäuse und Flügelrotor aufgrund relativer Rotationsvibrationen
verursacht werden.
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Bei
der herkömmlichen Konfiguration des Sperrelementes kann
der Motor durch ein unerwartetes Blockieren in einem Zustand gestoppt
werden, in dem das Sperrelement mit dem Eingriffsloch nicht in Eingriff
steht. In diesem Fall ist es bei einem Neustart des Motors beim
nächsten Antrieb notwendig, das Gehäuse und den
Flügelrotor zu verriegeln, indem das Sperrelement mit dem
Eingriffsloch in Eingriff gebracht wird, indem durch die Verwendung
des Schwankungsdrehmoments an der Nockenwelle der Flügelrotor
gedreht wird.
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Bei
der herkömmlichen VVT ist das Eingriffsloch mit Öl
gefüllt, so dass das Sperrelement das Öl in dem
Eingriffsloch zurück in einen Ölkanal quetschen
muss, wenn das Sperrelement in Eingriff gebracht wird. Jedoch besteht
bei der Struktur des in dem Patentdokument 1 offenbarten Sperrelementes ein
Problem darin, dass eine Ansprechgeschwindigkeit des Sperrelementes
abgesenkt wird, da sich der Druckverlust zum Herausdrücken
des Öls durch einen distalen Endteil des Sperrelementes
erhöht.
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Zur
Lösung dieses Problems kann das Gehäuse mit einem
Entlastungskanal versehen sein, der mit dem Eingriffsloch in Verbindung
steht und die Ausgabe des Öls nach außen ermöglicht.
Wenn ein solcher Kanal vorgesehen ist, wird das in das Eingriffsloch
gefüllte Öl, wenn das Sperrelement in das Eingriffsloch
eintritt, nach außen über den Kanal ausgegeben,
so dass das Öl das Sperrelement nicht behindert.
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Jedoch
ist es zum Steuern der Leckage des Öls über den
Entlastungskanal notwendig, ein Abschaltventil zu installieren,
das den Kommunikationspfad zwischen der Kammer und dem Entlastungskanal
in einem regulären Betriebsstadium abschaltet. Beispielsweise
muss, wenn ein solches Abschaltventil durch eine axiale Endfläche
des Flügelrotors gebildet ist, die an einer Seitenwand
des Gehäuses, an der das Eingriffsloch ausgebildet ist,
gleitet, der Flügelrotor in einer Umfangsrichtung breit
ausgebildet sein, um das Eingriffsloch in einem regulären
Betriebsstadium abzudichten. Jedoch ist es schwierig, den Flügelrotor
zu verbreitern, da ein solcher breiter Flügel den änderbaren
Winkelbereich der VVT verringern kann. Daher ist es schwierig, beiden
Anforderun gen an die Ansprechgeschwindigkeit des Sperrelementes
und des änderbaren Winkelbereiches zu genügen.
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Bei
einem anderen Aspekt nimmt das Sperrelement gewöhnlich
den Druck des Öls auf, das der VVT zugeführt wird.
Der Druck enthält gewöhnlich Pulsationen bzw.
Schwankungen, die durch eine kleine Rotationsbewegung des Flügelrotors
verursacht werden. Daher kann die herkömmliche Struktur des
Sperrelementes im Ansprechen auf die Druckschwankung bewegt werden
und nachteilig bewegt werden. Im Ergebnis besteht die Besorgnis,
dass das Gehäuse und der Flügelrotor mit einem
unerwarteten Zeitverhalten verriegelt oder entriegelt werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte VVT
vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes
durch das Fluid verringert ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
VVT vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes durch
das Fluid verringert ist und bei der ein ausreichender variabler
Winkelbereich erhalten wird.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
VVT vorzusehen, bei der das Behindern der Bewegung des Sperrelementes
durch das Fluid verringert ist und bei der das Sperrelement gegenüber
Pulsationen des Fluides stabil ist.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
VVT vorzusehen, die einen breiten variablen Winkelbereich und stabile
Eigenschaften hat, die durch die Pulsationen des Fluides nicht beeinflusst
sind.
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Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Änderung
der Ventilsteuerzeiten in einem Antriebsstrang zum Übertragen
der Antriebskraft von einer Antriebswelle zu einer getriebenen Welle,
die zumindest eines der Ventile Einlassventil und Auslassventil
betätigt, installiert. Die Vorrichtung zur Änderung
der Ventilsteuerzeiten ist installiert, um das Ventilzeitverhalten
einzustellen. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einer
Umfangswand und Seitenwänden auf, die an beiden axialen
Enden der Umfangswand zum Definieren einer Kammer angeordnet sind.
Das Gehäuse ist mit einer der Wellen Antriebswelle und
getriebene Welle drehbar. Die Vorrichtung weist ferner einen in der
Kammer angeordneten Flügelrotor an, wobei der Flügel
mit der anderen der Wellen Antriebswelle und getriebene Welle innerhalb
eines vorbestimmten Winkelbereiches im Ansprechen auf einen Druck
eines Fluides, das in eine Druckkammer in der Kammer geführt
wird, drehbar ist. Die Vorrichtung weist ferner ein Begrenzungselement
zum Begrenzen der Relativrotation des Flügelrotors in Bezug
auf das Gehäuse auf. Entweder der Flügelrotor
oder das Gehäuse definiert ein Halteloch, das das Begrenzungselement
in einer Weise hält, dass das Begrenzungselement beweglich
ist. Das andere Element aus Flügelrotor und Gehäuse
definiert ein Eingriffsloch, das in der Lage ist, mit einem Ende
des Begrenzungselementes in Eingriff zu stehen, wobei das Begrenzungselement
in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, die einen Ausgleichskanal
definiert, der in der Lage ist, das Eingriffsloch und das Halteloch
zu verbinden, damit Fluid fließt, wenn das Begrenzungselement
in das Eingriffsloch eintritt.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert das Begrenzungselement
beide Enden mit im Wesentlichen identischem Bereich. Als ein Ergebnis
wirken Pulsationen beim Öldruck in gleicher Weise auf den
ersten Teil 85 und den zweiten Teil 86 und löschen
einander aus.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in
Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen schneller deutlich.
In den Zeichnungen:
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ist 1A eine
teilvergrößerte Schnittansicht, die eine VVT zeigt,
die eine mittlere Phase entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorsieht,
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ist 1B eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die
VVT zeigt, die eine am stärksten vorgeeilte Phase entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorsieht,
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ist 1C eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die
VVT zeigt, die eine am stärksten verzögerte Phase
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung vorsieht,
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ist 2 eine
Schnittansicht, die die VVT entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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ist 3 eine
Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 2,
die die VVT zeigt, bei der der Flügelrotor in der am stärksten
vorgeeilten Position angeordnet ist,
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ist 4 eine
Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 2,
die die VVT zeigt, bei der der Flügelrotor in der am stärksten
verzögerten Position angeordnet ist,
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ist 5 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
VVT zeigt, die eine mittlere Phase entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung vorsieht, und
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ist 6 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine
VVT zeigt, die eine mittlere Phase entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorsieht.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen werden Komponenten
und Teile, die ähnlich oder die gleich denen sind, die
in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bereits beschrieben
wurde, mit den gleichen Bezugszeichen und Symbolen bezeichnet. Für
die Komponenten und Teile, die durch die gleichen Bezugszeichen
und Symbole bezeichnet sind, kann sich auf die vorhergehende Beschreibung
bezogen werden. Nachfolgend werden Unterschiede zu den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen hauptsächlich in den folgenden
Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere Konfigurationen
sind ähnlich denen oder gleich denen der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele, so dass es, sofern es nicht deutlich
ist, möglich ist, ähnliche oder gleiche Funktionen
und Vorteile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
beschrieben zu erreichen.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Die 1–4 zeigen
eine Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Auf die Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten
wird sich als VVT bezogen. Die VVT ist in einem Antriebsstrang für
ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors installiert. Die VVT 10 ist
vom Fluidsteuertyp, der als Betriebsfluid Öl verwendet.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist die VVT 10 mit Komponenten
einschließlich eines Gehäuses 11 und eines
Flügelrotors 50 versehen. Das Gehäuse 11 hat eine
Frontplatte 20 als eine Seitenwand an einem Ende, ein Backengehäuse 30 als
eine Umfangswand, und ein Kettenrad 40 als eine Seitenwand
am anderen Ende. Die Frontplatte 20, das Backengehäuse 30 und
das Kettenrad 40 sind mit Bolzen bzw. Schrauben 12 koaxial
befestigt. Dadurch sind die Frontplatte 20 und das Kettenrad 40 an
jeweiligen Axialenden des Backengehäuses 30 befestigt.
In dem Backengehäuse 30, der Frontplatte 20 und
dem Kettenrad 40 ist eine Kammer 35 definiert.
Die Kammer 35 weist einen mittleren Teil und drei fächerförmige
Teile auf. Die fächerförmigen Teile werden Flügelkammern 351 genannt.
Das Kettenrad 40 steht mit einer nicht dargestellten Kette
in Eingriff, die mit einer Kurbelwelle des Motors, ebenfalls nicht
dargestellt, in Eingriff steht, und nimmt eine Rotationsantriebskraft
auf. Das Kettenrad 40 dreht sich mit der Kurbelwelle synchron.
Das Backengehäuse 40, die Frontplatte 20 und
das Kettenrad 40 sehen das Gehäuse 11 oder eine
Umhüllung in einer breiten Definition vor.
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Die
Antriebskraft der Kurbelwelle wird zur Nockenwelle 70,
die als eine getriebene Welle vorgesehen ist, über das
Gehäuse 11 übertragen. Die Kurbelwelle
ist eine Antriebswelle. Die Nockenwelle 70 betätigt
das nicht dargestellte Einlassventil, um einen Einlass am Schluss
zu öffnen und zu schließen. Die Nockenwelle 70 ist
in das Kettenrad 40 in einer relativ rotierbaren Weise
eingeführt. Wie es nachstehend erläutert wird,
ist die Nockenwelle 70 in Bezug auf das Kettenrad 40 in
einem vorbestimmten Winkelbereich, d. h. mit einer vorbestimmten
Phasendifferenz, relativ drehbar.
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Der
Flügelrotor 50 befindet sich in der Kammer 35 und
ist in dieser untergebracht. Der Flügelrotor 50 gelangt
mit einem Axialende der Nockenwelle 70 in Berührung.
Die Nockenwelle 70 und der Flügelrotor 50 sind
durch den Bolzen bzw. Schrauben 13 koaxial befestigt. Der
Flügelrotor 50 und die Nockenwelle 70 stehen
an einer vorbestimmten Position in einer Rotationsrichtung in Eingriff,
indem ein Positionierstift 14 sowohl mit dem Flügelrotor 50 als
auch der Nockenwelle 70 in Eingriff steht. Der Flügelrotor 50 und
die Nockenwelle 70 sind in Bezug auf das Gehäuse 11 relativ
drehbar. Die Nockenwelle 70, das Gehäuse 11 und
der Flügelrotor 50 werden im Uhrzeigersinn in
einer Ansicht von der linken Seite von 2, d. h.
in einer Ansicht von einer ent gegengesetzten Seite zur Nockenwelle 70,
regulär gedreht. Nachfolgend wird die reguläre
Rotationsrichtung als eine Voreilrichtung der Nockenwelle 70 in
Bezug auf die Kurbelwelle bezeichnet. In den Zeichnungen ist die
Voreilrichtung durch ein Symbol „+” gezeigt und ist
eine Verzögerungsrichtung durch ein Symbol „–” gezeigt.
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Wie
es in den 3 und 4 gezeigt
ist, hat das Backengehäuse 30 einen Zylinderabschnitt 31,
der in einer Zylinderform ausgebildet ist, und Backen 32, 33 und 34,
die nach innen von der Innenseite des Zylinderabschnitts 31 verlängert
sind. Die Backen 32, 33 und 34 sind in
nahezu Trapezform ausgebildet und sind hauptsächlich in
gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Zylinderabschnitts 31 angeordnet.
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Der
Flügelrotor 50 hat einen Vorsprungsabschnitt 51 als
einen Flügelstützabschnitt und Flügel 52, 53 und 54 als
Flügelelemente. Der Vorsprungsabschnitt 51 ist
in einer Säulenform ausgebildet. Die Flügel 52, 53 und 54 sind
am Vorsprungsabschnitt 51 in einer nach außen
vorstehenden Weise angeordnet und sind in hauptsächlich
gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet. Die Flügel 52, 53 und 54 sind
im Vorsprungsabschnitt 51 einstückig ausgebildet.
Der Flügelrotor 50 ist in der Kammer 35 in
Bezug auf das Gehäuse 11 in einer relativ rotierbaren Weise
untergebracht und angeordnet. Der Vorsprungsabschnitt 51 befindet
sich in einem Mittelteil der Kammer 35. Jeder der Flügel 52, 53 und 54 ist
in Bezug auf eine der Flügelkammern 351 angeordnet. Die
Flügelkammern 351 sind zwischen benachbarten Paaren
oder Backen 32, 33 und 34 in der Kammer 35 definiert.
Als ein Ergebnis wird jeder Flügel in der Flügelkammer 351 in
einer drehbaren Weise innerhalb eines Winkelbereiches, der durch
eine Winkelbreite des Flügels definiert ist, und einer
Winkelbreite des Flügels gehalten.
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Jeder
der Flügel 52, 53 und 54 unterteilt
jede der Flügelkammern 351 in eine Voreilkammer
und eine Verzögerungskammer, die als Druckkammer vorgesehen
sind. Das heißt, dass eine Verzögerungskammer 301 zwischen
der Backe 32 und dem Flügel 52 ausgebildet
ist, eine Verzögerungskammer 302 zwischen der
Backe 33 und dem Flügel 53 und eine Verzögerungskammer 303 zwischen
der Backe 34 und dem Flügel 54 ausgebildet
ist. Eine Voreilkammer 311 ist zwischen der Backe 34 und
dem Flügel 52 ausgebildet, eine Voreilkammer 312 ist
zwischen der Backe 32 und dem Flügel 53 ausgebildet und
eine Voreilkammer 313 ist zwischen der Backe 33 und
dem Flügel 54 ausgebildet.
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Eine
Vielzahl von Dichtelementen 15 ist in Zwischenräumen,
die zwischen entgegengesetzten Komponenten in Radialrichtungen ausgebildet
sind, wie zum Beispiel Zwischenräumen zwischen den Backen 32, 33 und 34 und
dem Vorsprungsabschnitt 51 und Zwischenräumen
zwischen den Flügeln 52, 53 und 54 und
dem Zylinderabschnitt 31 des Backengehäuses 30,
ausgebildet.
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Die
Backen 32, 33 und 34 sehen sich axial erstreckende
Schlitze vor, die an Radialinnenendflächen ausgebildet
sind. Die Flügel 52, 53 und 54 sehen
sich axial erstreckende Schlitze vor, die an Radialaußenendflächen
ausgebildet sind. Die Dichtelemente 15 sind in die jeweiligen
Schlitze eingeführt. Die Dichtelemente 15 werden
beispielsweise durch Federelemente auf eine Außenwand des
Vorsprungsabschnitts 51 oder eine Innenwand des Zylinderabschnitts 31 gedrückt.
Die Dichtelemente 15 sehen eine ausreichende Dichtung für
die Verzögerungskammern und die Voreilkammern vor, während eine
gleichmäßige Rotation des Flügelrotors 50 ermöglicht
wird. Die Dichtelemente 15 verhindern die Leckage des Öls
zwischen den Verzögerungskammern und den Voreilkammern.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, hat der Flügelrotor 50 ein
Halteloch 55, das den Flügel parallel zu einer
Axialrichtung der Rotation durchdringt. Im Halteloch 55 ist
ein Sperrkolben 80 untergebracht und gehalten. Das Halteloch 55 stützt
den Sperrkolben 80 in einer beweglichen Weise in einer
Axialrichtung des Sperrkolbens 80, d. h. in einer Axialrichtung
der Rotation der VVT. Im Halteloch 55 ist der Sperrkolben
in einer Weise untergebracht, dass zumindest ein Teil des Sperrkolbens 80 von
dem Ende des Halteloches 55 vorstehen kann. Das Halteloch 55 nimmt
ferner eine Feder 81, die sich an einem Positionierelement für
den Sperrkolben 80 befindet, auf und hält diese. Die
Feder 81 ist ein elastisches Element. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Feder 81 eine Schraubenfeder. Ein Teil des Flügelrotors 50,
wo das Halteloch 55 ausgebildet ist, sieht eine End- bzw.
Stirnfläche 56 vor, die zur Frontplatte 20 weist.
Die Stirnfläche 56 ist eine Stirnfläche
des Flügels 52 an einer Seite, die zur Frontplatte 20 weist.
Die Stirnfläche 56 gelangt mit der Frontplatte 20 in
einer fluiddichten Weise und in einer gleitfähi gen Weise
in Berührung. Eine Innenfläche des Flügels 52,
die das Halteloch 55 definiert, weist einen Teil mit großer
Bohrung und einen Teil mit kleiner Bohrung auf. Der Teil mit großer Bohrung
ist viel länger als der Teil mit kleiner Bohrung. Der Teil
mit kleiner Bohrung ist an einer Seite nahe der Frontplatte 20 ausgebildet.
Der Abschnitt mit kleiner Bohrung weist einen ersten Lagerabschnitt 57 zum
Stützen des Sperrkolbens 80 in gleitfähigen
Weise auf. Der erste Lagerabschnitt 57 ist an einer Innenfläche
des Halteloches 55 am Flügel 52 ausgebildet.
Der erste Lagerabschnitt 57 ist benachbart zur Stirnfläche 56 ausgebildet.
Das erste Lager 57 steht nach innen von der Innenwand in
Bezug auf das Halteloch 55 vor. Außerdem ist ein
ringförmiges Element, das einen zweiten Lagerabschnitt 58 vorsieht,
in das Halteloch 55 pressgepasst. Der zweite Lagerabschnitt 58 ist
in den Teil mit großer Bohrung des Halteloches 55 eingeführt
und in diesem befestigt. Der zweite Lagerabschnitt 58 befindet
sich an einer Position nahe des Kettenrades 40, d. h. an
einer Seite, von der sich die Nockenwelle 70 erstreckt.
Der zweite Lagerabschnitt 57 stützt den Sperrkolben 80 in
einer gleitfähigen Weise. Als ein Ergebnis sieht das Halteloch 55 einen
Teil mit großer Bohrung zwischen dem ersten und zweiten
Lagerabschnitt 57 und 58 vor. Der erste und zweite
Lagerabschnitt 57 und 58 definiert Öffnungen,
die einen identischen Bereich haben.
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Der
Sperrkolben 80 ist ein Begrenzungselement. Der Sperrkolben 80 ist
in einer Hohlzylinderform mit einer axial durchdringenden Öffnung
ausgebildet. Der Sperrkolben 80 hat im Allgemeinen einen Zylinderabschnitt 83,
der in einer Hohlzylinderform ausgebildet ist, um an seiner Mittelachse
einen Ausgleichskanal 82 zu definieren. Der Sperrkolben 80 hat
ferner einen Flanschabschnitt 84, der in einer ringförmigen
Form ausgebildet ist, und ist mit dem Zylinderabschnitt 83 einstückig
ausgebildet. Der Flanschabschnitt 84 steht von einer Außenwandfläche
des Zylinderabschnitts 83 nach außen vor. Der Zylinderabschnitt 83 sieht
zwei Zylinderteile, einen ersten Teil 85 und einen zweiten
Teil 86, an jeweiligen Seiten des Flanschabschnitts 84 vor.
Anders ausgedrückt unterteilt der Flanschabschnitt 84 den
Zylinderabschnitt 83 in zwei Teile 85 und 86.
Der erste Teil 85 befindet sich nahe der Frontplatte 20.
Der zweite Teil 86 befindet sich nahe dem Kettenrad 40.
Der erste Teil 85 ist ein erster Gleitteil, der durch einen
Lagerabschnitt gestützt wird. Der zweite Teil 86 ist
ein zweiter Gleitteil, der durch einen Lagerabschnitt gestützt
wird. Der erste Teil 85 befindet sich in dem ersten Lagerabschnitt 57 in
einer gleitfähigen und abgedichteten Weise. Der erste Teil 85 hat
eine Stirnfläche, die zur Frontplatte 20 direkt
weist. Der zweite Teil 86 befindet sich im zweiten Lagerabschnitt 58 in einer
gleitfähigen und abgedichteten Weise. Der zweite Teil 86 hat
eine Stirnfläche, die zum Kettenrad 40 direkt
weist. Der Sperrkolben 80 befindet sich im Halteloch 55 in
einer axial beweglichen Weise. Die Feder 81 hat ein erstes
Ende, das sich mit dem zweiten Lagerabschnitt 58 in Anlage
befindet, und ein zweites Ende, das sich mit dem Flanschabschnitt 84 des
Sperrkolbens 80 in Anlage befindet. Die Feder 81 ist
angeordnet, um komprimiert zu werden, damit eine Ausdehnkraft in
einer Axialrichtung erzeugt wird. Dadurch drückt die Feder 81 den
Sperrkolben 80 zur Frontplatte 20 hin.
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Die
Frontplatte 20 definiert ein Eingriffsloch 21 mit
einem Boden und einer Öffnung, die sich an einer Seitenfläche öffnet,
die zum Flügelrotor 50 weist. Das Eingriffsloch 21 öffnet
sich in einer Position, die im Wesentlichen die Mittelposition zwischen
einer am stärksten verzögerten Position und einer
am stärksten voreilenden Position ist. Die am stärksten
verzögerte Position und die am stärksten voreilende
Position sind Maximal- und Minimalpositionen, die der Flügel 52 einnehmen
kann. Das Eingriffsloch 21 öffnet sich an einer
Position, wo sich der Sperrkolben 80 befindet, wenn der
Flügelrotor 50 zur Mittelposition gedreht ist.
Das Eingriffsloch 21 ist in einer Form ausgebildet, die
mit einem vorstehenden Abschnitt des Sperrkolbens 80 in
engem Eingriff stehen kann, um die Relativrotationsbewegung des
Gehäuses 11 und des Flügelrotors 50 zu
verriegeln. Das Eingriffsloch 21 ist in einer Form ausgebildet,
die einem distalen Endabschnitt des ersten Teils 85 des
Sperrkolbens 80 entspricht. Das Eingriffsloch 21 ist
eine Vertiefung, die kreisförmig ausgebildet ist.
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Wie
es in den 1A, 1B, 1C, 3 und 4 gezeigt
ist, definiert die Frontplatte 20 ferner eine Nut 22.
Die Nut 22 ist ausgebildet, um sich entlang einer Rotationsrichtung
des Flügelrotors 50 zu erstrecken. Die Nut 22 befindet
sich an einer Verzögerungsseite vom Eingriffsloch 21.
Anders ausgedrückt befindet sich die Nut 22 an
einer Seite nahe der Backe 34 in Bezug auf das Eingriffsloch 21.
Die Nut 22 hat ein Ende, das mit dem Eingriffsloch 21 in Verbindung
steht. Die Nut 22 hat das andere Ende, das angeordnet ist,
um mit der Voreilkammer 311 in Verbindung zu stehen, wenn
sich der Flügelrotor 50 in der am stärksten
voreilenden Position befindet, wie es in 1B gezeigt
ist. Daher steht das andere Ende mit der Voreilkammer 311 über
den verbleibenden variablen Winkelbereich nicht in Verbindung. Auf die
Nut 22 kann sich ebenfalls als Verzöge rungsseite-Steuernut 22 bezogen
werden. Die Nut 22 ist über einen Winkelbereich
ausgebildet, der sich an einem mittleren Teil eines Bewegungsbereiches
des Flügels 52 zwischen der am stärksten
verzögerten Position und der am stärksten voreilenden
Position befindet. Die Nut 22 erstreckt sich über
einen Winkelbereich, der einem Teil eines Pfades des ersten Teils 85 des Sperrkolbens 80 innerhalb
eines beweglichen Bereiches des Flügels 52 entspricht.
Die Nut 22 erstreckt sich über einen Winkelbereich
vom Eingriffsloch 21 zu einer vorbestimmten Mittelposition
am Pfad des ersten Teils 85 zur am stärksten verzögerten
Position. Die Nut 22 ist mit einer Radialbreite ausgebildet, die
in der Lage ist, das Ende des ersten Teils 85 aufzunehmen.
Dadurch kann das Ende des ersten Teils 85 in das Eingriffsloch 21 direkt
eintreten. Auch kann das Ende des ersten Teils 85 in die
Nut 22 eintreten, wenn der Flügel 52 in
dem vorbestimmten mittleren Winkelbereich ist. Daher kann, wenn
der Flügelrotor 50 in eine Voreilrichtung von
der am stärksten verzögerten Position zur am stärksten
voreilenden Position gedreht wird, das Ende des ersten Teils 85 in
die Nut 22 eintreten, bevor das Angriffsloch 21 erreicht
wird. Dann bewegt sich das Ende des ersten Teils 85 in
der Nut 22 in Voreilrichtung, wenn sich der Flügelrotor 50 dreht.
Dann erreicht das Ende des ersten Teils 85 das Eingriffsloch 21 und
tritt dieses in das Eingriffsloch 21 ein.
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1A zeigt
einen Querschnitt einer Ebene, die durch eine Bewegungsachse DX
des Sperrkolbens 80 verläuft. Der Zylinderabschnitt 83 definiert eine
Stirnfläche am ersten Teil 85 und eine Stirnfläche
am zweiten Teil 86, so dass beide Enden im Wesentlichen
identische Oberflächenbereiche haben. Der erste Teil 85 und
der zweite Teil 86 am Zylinderabschnitt 83 sehen
identische effektive Querschnittsbereiche vor, um den Druck vom Öl
aufzunehmen. Wenn das Ende des ersten Teils 85 des Sperrkolbens 80 am
Eingriffsloch 21 oder an der Nut 22 angeordnet ist,
stellt der Ausgleichskanal 82 die Verbindung einer Kammer,
die im Eingriffsloch 21 definiert ist, und einer Kammer,
die im Halteloch 55 um den zweiten Abschnitt 86 definiert
ist, her. Anders ausgedrückt stellt der Ausgleichskanal 82 die
Verbindung beider Kammern her, die an beiden Enden des ersten Teils 85 und
des zweiten Teils 86 definiert sind.
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Der
erste Teil 85 des Zylinderabschnitts 83 erstreckt
sich in einer vorbestimmten Länge von seinem Ende und hat
einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem
Innendurchmesser des ersten Lagerabschnitts 57 oder geringfügig
kleiner als dieser ist. Daher wird der erste Teil 85 durch
den ersten Lagerabschnitt 57 gestützt, der sich
an einem Ende nahe dem Eingriffsloch 21 befindet. Anders ausgedrückt
wird der erste Teil 85 an der Innenfläche des
Halteloches 55 gestützt, das durch den Flügel 52 ausgebildet
ist. Der zweite Teil 86 des Zylinderabschnitts 83 erstreckt
sich in einer vorbestimmten Länge von seinem Ende und hat
einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem
Innendurchmesser des zweiten Lagerabschnitts 58 oder geringfügig
kleiner als dieser ist.
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Anders
ausgedrückt ist der zweite Lagerabschnitt 58 ausgebildet,
so dass dieser den Innendurchmesser hat, der im Wesentlichen gleich
dem Außendurchmesser des zweiten Teils 86 oder
geringfügig größer als dieser ist. Daher
wird der zweite Teil 85 durch den zweiten Lagerabschnitt 58 gestützt,
der sich an einem Ende nahe dem Kettenrad 40 befindet. Anders
ausgedrückt wird der zweite Teil 86 durch den zweiten
Lagerabschnitt 58 in dem Halteloch 55 gestützt.
Der Zylinderabschnitt 83 gelangt über den ersten
Lagerabschnitt 57 und dem zweiten Lagerabschnitt 58 in
einer fluiddichten Weise in Berührung.
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Der
Flanschabschnitt 84 ist ausgebildet, um einen Außendurchmesser
zu definieren, der im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser
des Halteloches 55 oder geringfügig kleiner als
dieser ist. Der Flanschabschnitt 84 gelangt mit der Innenfläche des
Flügels 52 in einer gleitfähigen Weise
und in einer fluiddichten Weise in Berührung. Dadurch wird eine
in dem Halteloch 55 vorgesehene Kammer in eine erste Druckkammer 87 und
die zweite Druckkammer 88 unterteilt. Die erste Druckkammer 87 ist zwischen
dem ersten Lagerabschnitt 57 und dem Flanschabschnitt 84 definiert
und die zweite Druckkammer 88 ist zwischen dem zweiten
Lagerabschnitt 58 und dem Flanschabschnitt 84 definiert.
Der der ersten Druckkammer 87 zugeführte Öldruck
drückt den Sperrkolben 80 in eine Richtung, wo
der Sperrkolben 80 aus dem Eingriffsloch 21 herausgezogen wird.
Andererseits wirkt die Feder 81, um den Abstand zwischen
dem zweiten Lagerabschnitt 58 und dem Flanschabschnitt 84 auszudehnen,
wodurch ein Ort des Sperrkolbens 80 in seiner Axialrichtung
gesteuert werden kann. Das heißt, dass der Sperrkolben 80 in
das Eingriffsloch 21 im Ansprechen auf den Ausgleich zwischen
der Kraft, die von dem Öldruck in der ersten Druckkammer 87 aufgenommen
wird, und der Druckkraft der Feder 81 eintritt und im Ansprechen
darauf aus diesem gezogen wird.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, sind die Kanäle 71, 72 und 73 an
einem Umfangswandabschnitt der Nockenwelle 70 ausgebildet.
Der Umfangswandabschnitt wird durch ein nicht dargestelltes Lager
am Motor gestützt. Die Kanäle 71, 72 und 73 stehen
mit ringförmigen Nuten in Verbindung, die am Lager ausgebildet
sind, um Kanäle zum Zuführen von Öl und
zum Zurückführen von Öl vorzusehen. Die Nockenwelle 70 und
der Vorsprungsabschnitt 51 sind mit einem Kanal 821,
einer Vielzahl von Verzögerungskanälen 305 und
einer Vielzahl von Voreilkanälen 315 ausgebildet.
Der Kanal 821 ist mit dem Kanal 71 verbunden.
Die Verzögerungskanäle 305 sind mit dem
Kanal 72 verbunden. Die Voreilkanäle 315 sind mit
dem Kanal 73 verbunden. In 2 sind nur
Teile der Kanäle 71, 72, 73, 305 und 315 dargestellt.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist ein Kanal 822 im Vorsprungsabschnitt 51 des
Flügelrotors 50 ausgebildet. Der Kanal 822 ist
sowohl mit der ersten Druckkammer 87, die im Flügel 52 ausgebildet
ist, als auch dem Kanal 821 verbunden. Dadurch stehen der Kanal 71 und
die erste Druckkammer 87 miteinander über die
Kanäle 821 und 822 in Verbindung. Auf
den Kanal 822 kann sich ebenfalls als ein Zuführkanal oder
ein Steuerkanal bezogen werden, der das Öl der ersten Druckkammer 87 zuführen
kann. Der Vorsprungsabschnitt 51 ist ferner mit drei Verzögerungskanälen 306 ausgebildet.
Die Verzögerungskanäle 306 stellen die
Verbindung der Verzögerungskanälen 305 bzw.
der Verzögerungskammern her. Dadurch stehen der Kanal 72 und
die Verzögerungskammern über die Verzögerungskanäle 305 und 306 in
Verbindung. Ferner ist der Vorsprungsabschnitt 51 mit drei Voreilkanälen 316 ausgebildet.
Die Voreilkanäle 316 stellen die Verbindung zwischen
den Voreilkanälen 315 bzw. den Voreilkammern her.
Dadurch stehen der Kanal 73 und die Voreilkammern über
die Voreilkanäle 315 und 316 in Verbindung.
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Die
erste Druckkammer 87 ist mit einer Ölpumpe und
einem Öltank, die nicht dargestellt sind, über
die Kanäle 822 und 821 und den Kanal 71 verbunden.
Die Ölpumpe ist eine Schmierölpumpe, die Öl
vom Öltank ansaugt und das Öl der ersten Druckkammer 87 über
ein nicht dargestelltes, geeignetes Steuerventil zuführt.
Wenn das Öl der ersten Druckkammer 87 zugeführt
wird, erhöht sich der Innendruck der ersten Druckkammer 87 und
wird der Sperrkolben 80 in eine Richtung gedrückt,
in der der Sperrkolben 80 aus dem Eingriffsloch 21 gezogen wird.
Wenn der Sperrkolben 80 aus dem Eingriffsloch 21 gezogen
ist, wird ein Eingriff zwischen dem Flügelrotor 50 und
der Frontplatte 20 entriegelt und wird gestattet, dass
sich der Flügelrotor 50 in Bezug auf das Gehäuse 11 dreht.
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Wenn
das Öl in der ersten Druckkammer 87 über
ein Steuerventil zum Öltank ausgegeben wird, verringert
sich der Innendruck der ersten Druckkammer 87. Als ein
Ergebnis bewegt sich der Sperrkolben 80 zur Frontplatte 20 durch
die Druckkraft der Feder 81. Ein Teil des ersten Teiles 85 kann
vom ersten Lagerabschnitt 57 vorstehen. Wenn der erste
Teil 85 oberhalb des Eingriffslochs 21 angeordnet
ist, tritt der erste Teil 85 in das Eingriffsloch 21 ein.
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Der
Flügelrotor 50 ist mit einem Kanal 823 ausgebildet,
der mit der zweiten Druckkammer 88 in Verbindung steht.
Auf den Kanal 823 kann sich ebenfalls als ein Ablaufkanal
bezogen werden. Der zweite Druckkanal 88 ist mit dem Öltank über
den Kanal 823 verbunden. Daher wird, wenn der Sperrkolben 80 aus dem
Eingriffsloch 21 gezogen ist, die Luft oder das Öl,
die zur zweiten Druckkammer 88 durch Leckage gelangt ist,
zum Öltank zurückgeführt.
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Die
Verzögerungskammern 301, 302 und 303 sind
mit der Ölpumpe und dem Öltank über die Verzögerungskanäle 306 und 305 und
den Kanal 72 verbunden. Die Voreilkammern 311, 312 und 313 sind
mit der Ölpumpe und dem Öltank über die
Voreilkanäle 316 und 315 und den Kanal 73 verbunden. Die Ölpumpe
saugt das Öl vom Öltank und führt das Öl
zu den Verzögerungskammern 301, 302 und 303 oder
den Voreilkammern 311, 312 und 313 über
ein geeignetes Steuerventil.
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Der
Verzögerungskammern 301, 302 und 303 und
die Voreilkammern 311, 312 und 313 sind mit
dem Öltank über das Steuerventil verbunden. Durch
das Schalten des Steuerventils ist es möglich, in zwei
Modi zu schalten. In einem ersten Modus wird das Öl einer
der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern zugeführt
und das Öl wird aus den anderen der Kammern Verzögerungskammern und
Voreilkammern zu einem Öltank ausgegeben. In einem zweiten
Modus wird das Öl den anderen der Kammern Verzögerungskammern
und Voreilkammern zugeführt und wird das Öl aus den
anderen der Kammern Verzögerungskammern und Voreilkammern
zu einem Öltank ausgegeben. Dadurch wird die Relativrotationsposition
des Flügelrotors 50 zum Gehäuse 11 entsprechend
einem Ausgleich des Öldrucks in den Kammern geändert
und wird der Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 70 geändert.
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Als
Nächstes wird ein Beispiel eines Betriebes von einem gewöhnlichen
Motorstart zu einem Motorstopp erläutert. Der Druck des Öls
von einer Ölpumpe, die nicht dargestellt ist, wird den
Verzögerungskammern, den Voreilkammern und der ersten Druckkammer 87 zum
Zeitpunkt des Motorstartens, wie es in 2 gezeigt
ist, zwangsweise zugeführt. Aus diesem Grund befindet sich
der Flügelrotor 50 in Bezug auf das Backengehäuse 30 in
einer Position, die im Wesentliche eine Mittelposition zwischen
der am stärksten verzögerten Position und der
am stärksten voreilenden Position ist. Das heißt,
dass sich der Flügelrotor 50 an dem in 1A gezeigten
Ort in Bezug auf die Frontplatte 20 befindet.
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In
diesem Zustand steht der Sperrkolben 80 mit dem Eingriffsloch 21 in
Eingriff, so dass der Flügelrotor 50 mit der Frontplatte 20 mechanisch
verriegelt ist. Das heißt, dass eine Relativrotation des
Flügelrotors 50 in Bezug auf das Gehäuse 11 begrenzt ist.
Daher dreht sich der Flügelrotor 50 zusammen mit
der Frontplatte 20, d. h. dem Gehäuse 11.
Die Rotationsantriebskraft wird zur Nockenwelle 70 von
der Kurbelwelle stabil übertragen, indem der Flügelrotor 50 mit
der Frontplatte 20 verbunden wird. Außerdem erzeugen,
selbst wenn die Nockenwelle 70 ein Schwankungsdrehmoment
in Positiv- und Negativrichtung erzeugt, der Flügelrotor 50 und
das Gehäuse 11 keine Rotationsvibrationen. Daher
ist es möglich, zwischen dem Flügelrotor 50 und
dem Gehäuse 11 Auftreffgeräusche zu verhindern.
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Während
des normalen Laufens des Motors kann das Öl der ersten
Druckkammer 87 von der Ölpumpe zugeführt
werden, indem das Steuerventil geschaltet wird. Wie es in 1A gezeigt
ist wird, wenn das Öl der ersten Druckkammer 87 zugeführt
wird und sich der Innendruck erhöht, der Sperrkolben 80 aus
dem Eingriffsloch 21 herausgezogen. Wenn der Sperrkolben 80 mit
dem Eingriffsloch 21 außer Eingriff gelangt, ist
ein mechanischer Eingriff zwischen dem Flügelrotor 50 und
dem Gehäuse 11 freige geben. Dann erlangt der Flügelrotor 50 die
Freiheit, die Relativrotation innerhalb eines variablen Winkelbereiches
zwischen der am stärksten verzögerten Position
und der am stärksten vorgeeilten Position in Bezug auf
das Gehäuse 11 auszuführen.
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In
diesem Zustand drückt, wenn das Öl den Voreilkammern 311, 312 und 313 von
der Ölpumpe zugeführt wird, das Öl mit
dem erhöhten Druck in den Voreilkammern 311, 312 und 313 die
Flügel 52, 53 und 54 ein eine
Voreilrichtung. Dadurch dreht sich der Flügelrotor 50 in
die Voreilrichtung. Dann erreicht der Flügelrotor 50 die
am stärksten vorgeeilte Position, wie es in 3 gezeigt
ist.
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Andererseits
drückt, wenn das Öl den Verzögerungskammern 301, 302 und 303 von
der Ölpumpe zugeführt wird, das Öl mit
dem erhöhten Druck in den Verzögerungskammern 301, 302 und 303 die Flügel 52, 53 und 54 in
eine Verzögerungsrichtung. Dadurch dreht sich der Flügelrotor 50 in
die Verzögerungsrichtung. Dann erreicht der Flügelrotor 50 die am
stärksten verzögerte Position, wie es in 4 gezeigt
ist.
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Somit
ist es möglich, die Relativposition des Flügelrotors 50 in
Bezug auf das Gehäuse durch das Öl zu steuern,
das den Verzögerungskammern und den Voreilkammern zugeführt
wird. Als ein Ergebnis wird ein Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle
und der Nockenwelle 70 geändert und auf einen
Sollphasenwinkel eingestellt.
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Bei
einer Nutzerbetätigung zum Stoppen des Motors, wenn der
Sperrkolben 80 an einer Voreilseite von der Position angeordnet
ist, wo das Eingriffsloch 21 ausgebildet ist, wie es in 1B und 3 gezeigt
ist, wird das Öl aus der ersten Druckkammer 87 ausgegeben.
Dadurch verringert sich der Innendruck der ersten Druckkammer 87.
Der Sperrkolben 80 wird durch die Kraft der Feder 81 zur
Frontplatte 20 hin gedrückt. Anschließend
gelangt, wenn der Flügelrotor 50 in Voreilrichtung
und Verzögerungsrichtung schwankt, der Sperrkolben 80 in
das Eingriffsloch 21 und tritt dieser mit dem Sperrloch 21 in
Eingriff.
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Bei
einer Nutzerbetätigung zum Stoppen des Motors wird, wenn
der Sperrkolben 80 an einer verzögerten Seite
von der Position angeordnet ist, wo das Eingriffloch 21 ausgebildet
ist, wie es in 1C in 4 gezeigt
ist, das Öl aus der ersten Druckkam mer 87 ausgegeben.
Anschließend tritt, wenn der Flügelrotor 50 in
Voreilrichtung und Verzögerungsrichtung schwankt, der Sperrkolben 80 in
das Eingriffsloch 21 ein und gelangt dieser mit dem Eingriffsloch 21 in
Eingriff. Gewöhnlich wird der Motor für den nächsten
Neustart vorbereitet, indem der Motor in einem Zustand gestoppt
wird, in dem der Sperrkolben 80 mit dem Eingriffsloch 21 in
Eingriff steht, d. h. in dem die Relativposition des Flügelrotors 50 zum
Gehäuse 11 begrenzt ist.
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Außerdem
wird in diesem Ausführungsbeispiel während einer
Periode von einem regulären Betrieb zu einem Stoppen des
Betriebes das Öl aus der ersten Druckkammer 87 zum Öltank
ausgegeben und steht der Sperrkolben 80 mit der Nut 22 durch das
Schalten des Steuerventils in Eingriff. Dadurch wird eine Bewegung
des Sperrkolbens 80 in Verzögerungsrichtung durch
eine Innenwandfläche, die die Nut 22 definiert,
begrenzt. Durch das weitere Ausführen einer Voreilsteuerung
in diesem Zustand dreht sich der Sperrkolben 80 in Voreilrichtung
entlang der Nut 22 und dann tritt der erste Teil 85 in
das Eingriffsloch 21 gleichmäßig ein.
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Als
Nächstes wird ein Betrieb dieses Ausführungsbeispiels
beschrieben, wenn ein Neustarten des Motors ausgeführt
wird, nachdem der Motor in einer unerwarteten Weise blockiert wurde.
Der Motor kann durch ein unerwartetes Blockieren gestoppt werden,
während der Sperrkolben 80 mit dem Eingriffsloch 21 nicht
in Eingriff steht. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt des Neustarts
des Motors beim nächsten Antrieb, wenn Öl noch
in der ersten Druckkammer 87 ist, das Öl ausgegeben.
Im Ergebnis bewegt sich der Sperrkolben 80 zur Frontplatte 20 durch
die Druckkraft der Feder 81. Die Nockenwelle 70 erzeugt ein
Schwankungsdrehmoment zu diesem Zeitpunkt. Dadurch schwankt der
Flügelrotor 50 in Voreilrichtung und Verzögerungsrichtung.
Dann tritt der Sperrkolben 80, der zur Frontplatte 20 gedrückt
wurde, in das Eingriffsloch 21 und gelangt dieser mit dem
Eingriffsloch 21 in Eingriff. Als ein Ergebnis wird der
Flügelrotor 50 mit der Frontplatte 20 verbunden
und wird die Relativrotation zwischen dem Flügelrotor 50 und dem
Gehäuse 11 begrenzt.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel befindet sich der Ausgleichskanal 82 im
Sperrkolben 80. Daher wird, wenn der erste Teil 85 in
das Eingriffsloch 21 oder die Nut 22 eintritt,
das Öl im Eingriffsloch 21 und in der Nut 22 zu
einer Kammer, die an einer Stirnflä che des zweiten Teils 86 im
Halteloch 55 ausgebildet ist, über den Ausgleichskanal 82 ausgegeben.
Es ist nicht notwendig, das Öl gegen den Öldruck
im Eingriffsloch 21 oder in der Nut 22 durch den
ersten Teil 85 zurück zu drücken. Der
Sperrkolben 80 kann in einfacher Weise in das Eingriffsloch 21 eintreten.
Als ein Ergebnis ist es möglich, das Ansprechen des Sperrkolbens 80 zu
verbessern. Es ist ebenfalls möglich, die Relativrotation
zwischen dem Flügelrotor 50 und dem Gehäuse 11 in
einfacher Weise und mit hoher Genauigkeit zu begrenzen. Daher ist
es möglich, das Ansprechen der Vorrichtung 10 zur Änderung
der Ventilsteuerzeiten zu verbessern und den Phasenwinkel der Nockenwelle 70 mit
hoher Genauigkeit zu steuern.
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Vorteile
des ersten Ausführungsbeispiels können durch Vergleich
mit dem folgenden Vergleichsbeispiel erläutert werden.
Um sich dem Problem des Einflusses auf eine Ansprechgeschwindigkeit
zuzuwenden, die durch einen Sperrkolben verursacht wird, der einen
Strömungswiderstand des Öls im Eingriffsloch aufnimmt,
ist es zum Beispiel möglich, ein Vergleichsbeispiel zu
verwenden, in dem ein Entlastungskanal, der mit dem Eingriffsloch
in Verbindung steht, zum Ausgeben des Öls ausgebildet ist. Wenn
ein derartiger Kanal vorgesehen ist, wird, wenn der Sperrkolben
in das Eingriffsloch eintritt, das in das Eingriffsloch gefüllte Öl
zur Außenseite über den Kanal ausgegeben, wodurch
das Öl den Sperrkolben nicht behindert.
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Jedoch
ist es in diesem Vergleichsbeispiel zum Steuern der Leckage des Öls
durch den Entlastungskanal notwendig, einen Kommunikationspfad zwischen
der Kammer und dem Entlastungskanal in einem regulären
Betriebsstadium abzuschalten. Beispielsweise muss zum Bedecken und
Abdichten des Eingriffslochs durch eine Stirnfläche eines
Flügels über einen gesamten Bereich von der am
stärksten vorgeeilten Position zu der am stärksten
verzögerten Position einer Umfangsbreite des Flügels
stark verbreitert werden.
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Im
Fall des Vergleichsbeispiels nimmt der Flügel den größten
Teil einer in einem Gehäuse definierten Umfangskammer an.
Eine Umfangsseitenfläche des Flügels und eine
Umfangsseitenfläche des Gehäuses sind nah aneinander
angeordnet. Daher muss ein beweglicher Bereich des Flügels
relativ eng sein. Das heißt, dass es bei einem Verbessern
des Ansprechens des Sperrkolbens durch die Verwendung des Vergleichs beispiels
unausweichlich ist, den variablen Winkelbereich des Flügelrotors
schmal zu gestalten.
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Im
Gegensatz dazu ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel
kein Entlastungskanal zum Auslassen des Öls vom Eingriffsloch 21 zur
Außenseite der VVT 1 vorgesehen. Der Sperrkolben 80 ist
mit dem Ausgleichskanal 82 versehen, der die Verbindung
zwischen dem Eingriffsloch 21 und einer Kammer herstellt,
die im Halteloch 55 an einem Bereich nahe dem Kettenrad 40 ausgebildet
ist. Daher liegt kein Nachteil vor, selbst wenn das Eingriffsloch 21 und
die Nut 22 mit der Verzögerungskammer 301 oder
der Voreilkammer 311 in Verbindung stehen. Es ist möglich,
das Ansprechen des Sperrkolbens zu verbessern, ohne dass eine Leckagemenge
des Öls erhöht wird. Somit ist es nicht notwendig,
das Eingriffsloch und die Nut 22 durch die Stirnfläche 56 des Flügels 52 zu
schließen, wodurch es möglich ist, den Grad des
Gestaltungsfreiraums für den Flügel 52 zu verbessern
und eine Umfangsbreite des Flügels schmal zu gestalten.
Daher ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel möglich,
den variablen Winkelbereich des Flügelrotors 50 zur
Gehäusebreite zu gestalten und ein Betriebsansprechen des
Sperrkolbens 80 zu verbessern.
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Der
erste Teil 85 und der zweite Teil 86 des Sperrkolbens 80 nehmen
Schwankungen des Öldrucks auf, der in der VVT durch die
Rotationsbewegung des Flügelrotors 50 erzeugt
wird. In 1A sind die Größe
der Schwankungen und die Wirkungsrichtungen durch Pfeilsymbole angezeigt.
Das Pfeilsymbol PA zeigt Schwankungen an, die auf die Stirnfläche
des ersten Teils 85 wirken. Das Pfeilsymbol PB zeigt Schwankungen
an, die auf die Stirnfläche des zweiten Teils 86 wirken.
Wie es in den 1A, 1B und 1C gezeigt
ist, sind das Eingriffsloch 21 und die Nut 22 mit
dem Öl gefüllt, das von der Verzögerungskammer 301 und
der Voreilkammer 311 zugeführt wird. Das Halteloch 55 ist
ebenfalls mit dem Öl gefüllt, das von dem Ausgleichskanal 82 zugeführt
wird. Daher nimmt, wie es in 1A gezeigt ist,
der Sperrkolben 80 den Öldruck in beide Richtungen,
die durch PA und PB gezeigt sind, auf.
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Der
erste Teil 85 und der zweite Teil 86 der Sperrkolbens 80 sehen
effektive Querschnittsbereiche vor, die im Wesentlichen den identischen
Bereich haben. Daher nimmt, selbst wenn Schwankungen im Öldruck
erzeugt werden, der Sperrkolben 80 nahezu die gleiche Kraft
von den in die Richtung PA wirkenden Schwankungen und den in Richtung
PB wirkenden Schwankungen auf.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf das Vergleichsbeispiel wird das Öl
im Eingriffsloch nicht dicht abgedichtet, so dass keine Schwankungen
vorliegen, die auf den Sperrkolben in Richtungen wirken, wie diese
durch das Symbol PA und PB in 1A angezeigt
sind.
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Bei
einem anderen Aspekt können in einer herkömmlichen
Konfiguration, die sich auf den Sperrkolben bezieht, viele Fälle
vorliegen, in denen ein Ölkanal, der mit einem Eingriffsloch
in Verbindung steht, ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Öl
im Eingriffsloch zu einem Raum ausgegeben werden, der sich von einer
Kammer unterscheidet, in dem der Sperrkolben untergebracht ist.
Bei herkömmlichen Konfigurationen kann ein Fall, in dem
die Größe der Schwankungen, die auf ein Ende,
das zum Angriffsloch weist, und auf das andere Ende wirken, verschieden
sind, oder ein Fall, in dem keine Pulsationen auf das andere Ende
wirken, vorliegen.
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Daher
kann im Vergleichsbeispiel oder bei den herkömmlichen Konfigurationen
der Sperrkolben durch die Schwankungen nachteilig bewegt werden. Es
besteht die Befürchtung, dass der Sperrkolben zu einem
unerwarteten Zeitpunkt mit dem Eingriffsloch in Eingriff gelangt
oder mit diesem außer Eingriff gelangt.
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Im
Gegensatz dazu wirken, wie es in 1A gezeigt
ist, in Bezug auf den Sperrkolben 80 im ersten Ausführungsbeispiel
bezüglich einer hin- und hergehenden Richtung, die durch
ein Pfeilsymbol DX angezeigt ist, die Schwankungen auf den ersten
Teil 85 und den zweiten Teil 86 gleich und löschen
diese einander aus. Das heißt, dass die an beiden Enden
des Sperrkolbens 80 angeordneten Kammern mit dem Ausgleichskanal 82 in
Verbindung stehen und beide Enden in im Wesentlichen identischen
Bereich ausgebildet sind. Daher kann der Sperrkolben 80 die
in Richtung PB wirkenden Schwankungen durch das Ausgleichen von
diesen mit der in Richtung PA wirkenden Schwankung auslöschen.
Daher schwankt der Ort des Sperrkolbens 80 in hin- und
hergehender Richtung DX nicht, selbst wenn der Öldruck
Schwankungen enthält. Somit ist es in diesem Ausführungsbeispiel
möglich, eine unerwartete Bewegung des Sperrkolbens 80 zu
verhindern, indem der Ort der Sperrkolbens 80 stabilisiert
wird.
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Gemäß Vorbeschreibung
kann das erste Ausführungsbeispiel beide Vorteile vorsehen,
nämlich dass ein variabler Winkelbereich vergrößert
wird und eine Ansprechgeschwindigkeit des Sperrkolbens erhöht
wird. Außerdem ist es möglich, eine unerwartete
Bewegung des Sperrkolbens zu verhindern, so dass es möglich
ist, den Betrieb der VVT zu stabilisieren und den Phasenwinkel der
Nockenwelle mit hoher Genauigkeit zu steuern.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt
eine Ansicht, die 1A entspricht.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel befindet sich das elastische
Element in der zweiten Druckkammer 88. Jedoch befindet
sich, wie es in 5 gezeigt ist, in diesem Ausführungsbeispiel
eine Feder 89 in einer Kammer, die durch eine Stirnfläche
des zweiten Teils 86 des Sperrkolbens 80 im Halteloch 55 definiert
ist. Die Feder 89 befindet sich noch im Halteloch 55.
Ein Ende der Feder 89 gelangt mit der Stirnfläche
des zweiten Teils 86 des Sperrkolbens 80 in Berührung. Das
andere Ende der Feder 89 ist beispielsweise an dem zweiten
Lagerabschnitt 58 angebracht und befestigt. Wie es im zweiten
Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann sich das elastische
Element an alternativen Orten befinden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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In
den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen bewegt sich
der Sperrkolben 80 im Ansprechen auf den Ausgleich des Öldrucks
in der ersten Kammer 87 und die Kraft der Feder 81.
Alternativ dazu kann der Sperrkolben 80 durch den Ausgleich nur
des Öldrucks in der ersten und zweiten Kammer 87 und 88 bewegt
werden. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt
eine Ansicht, die 1A entspricht.
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Punkte,
bei dem ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
besteht, sind, dass kein elastisches Element, wie zum Beispiel eine
Feder 81, vorliegt, und dass ein Zuführkanal 824 ausgebildet
ist, der mit der zweiten Druckkammer 88 verbunden werden
soll. Auf den Zuführkanal 824 kann sich ebenfalls als
Steuerkanal 824 bezogen werden. Der Steuerkanal 824 ist
mit der Ölpumpe und dem Öltank über einen
Kanal verbunden, der durch den Flügelrotor 50 und
die Nockenwelle 70 gebildet ist. In dieser Konfiguration
führt, wenn ein Nutzer den Betrieb zum Stoppen des Motors
ausführt, die Ölpumpe das Öl der zweiten
Druckkammer 88 über das Steuerventil zu. Außerdem
wird das Öl in der ersten Druckkammer 87 über
das Steuerventil ausgegeben. Dadurch wird der Innendruck der ersten
Druckkammer 87 verringert. Gleichzeitig wird der Innendruck
der zweiten Druckkammer 88 erhöht. Dann bewegt
sich der Sperrkolben 80 zur Frontplatte 20 hin
im Ansprechen auf den Ausgleich der Kraft, die auf den Flanschabschnitt 84 von
der ersten Druckkammer 87 und der zweiten Druckkammer 88 wirkt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel sind wie beim ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel die erste Druckkammer 87 und
die zweite Druckkammer 88 unabhängig definiert.
Daher ist die Steuerung des Sperrkolbens 80 durch das Steuern
des Ölflusses von und zu den Kammern möglich.
Außerdem nimmt der Sperrkolben 80 die Schwankung
des Öldrucks an seinen beiden Enden gleich auf. Daher ist
es im dritten Ausführungsbeispiel möglich, die
vorstehend genannten Vorteile zu erreichen, ohne dass ein elastisches
Element verwendet wird.
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(Anderes Ausführungsbeispiel)
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die VVTs im
Antriebsstrang für das Einlassventil installiert. Jedoch
können die VVTs in einem Antriebsstrang für ein
Auslassventil installiert sein. Das Begrenzungselement kann an Komponenten,
die das Gehäuse bilden, gehalten sein und das Eingriffsloch kann
am Flügelrotor ausgebildet sein. Die VVT kann ferner zusätzliche
Lagerabschnitte und zusätzliche Flanschabschnitte aufweisen.
Die VVT kann mit zumindest einem elastischen Element versehen sein, das
sich in zumindest einer Druckkammer befindet, die dem Flanschabschnitt
am nächsten definiert ist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit in bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig
beschrieben wurde, ist festzuhalten, dass zahlreiche Änderungen
und Modifikationen für den Fachmann deutlich sind. Solche Änderungen
und Modifikationen sind als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung,
wie dieser durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist,
enthalten anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6779499
P [0002]
- - JP 2002-357105 A [0002]