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Die Erfindung bezieht sich auf eine fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung.
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Die
JP 2011- 69 316 A (
US 2011 / 0 073 056 A1 ) beschreibt eine fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung mit einem äußeren Rotor, der mit einer Kurbelwelle dreht, und einem inneren Rotor, der mit einer Nockenwelle innerhalb des äußeren Rotors dreht. Der innere Rotor definiert Betriebskammern innerhalb des äußeren Rotors und die Betriebskammern sind in einer Umfangsrichtung angeordnet. Der innere Rotor wird gleitfähig in der Umfangsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor durch Arbeitsfluid gedreht, das in die oder aus den Betriebskammern fließt, wodurch die Ventilzeitsteuerung passend zu der relativen Drehung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor gesteuert werden kann.
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Die Ventilzeitsteuerung weist einen Einsatzdraht, nachstehend als Elementdraht bezeichnet, auf, der sich spiralförmig erstreckt, um eine Spiralfeder zu bilden. Der am weitesten außen liegenden Umfangsteil des Drahts wird durch den äußeren Rotor gelagert, und der am weitesten innen liegende Teil des Drahts wird durch den inneren Rotor gelagert. Die Spiralfeder wird durch Drehung des inneren Rotors in einer Verformungsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor verdreht, wodurch der innere Rotor in einer Vorspannrichtung entgegen der Verformungsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor vorgespannt ist. Wenn daher die Zufuhr von Arbeitsfluid in die Betriebskammern in einem Fall angehalten wird, in dem eine Maschine stoppt, dreht die Spiralfeder den inneren Rotor relativ zu dem äußeren Rotor in der Vorspannrichtung. Somit kann die Ventilzeitsteuerung, die für das Anlassen der Maschine geeignet ist, zwangsweise realisiert werden.
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Allgemein erfährt die Maschine durch die Drehung eine Schwingung, und die Frequenz der Schwingungen erhöht sich mit der Erhöhung der Drehzahl der Maschine. Wenn die Schwingungsfrequenz sich so erhöht, dass sie gleich einer Eigenfrequenz der Spiralfeder wird, tritt eine Resonanz in der Spiralfeder auf. Als ein Ergebnis steigt die auf die Spiralfeder ausgeübte Belastung schnell an, und die Spiralfeder kann durch Biegen oder Brechen versagen.
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Weil sich der Elementdraht spiralförmig erstreckt, ist ein Teil des Drahts in der radialen Richtung benachbart zu einem anderen Teil des Drahts angeordnet. Der Teil des Drahts und der andere Teil des Drahts berühren sich gerade, indem nur der am weitesten außen liegende Umfangsteil in der radialen Richtung nach innen gebracht wird, und trennen sich leicht voneinander, wenn die Spiralfeder drehend verformt wird. In diesem Fall wird die Eigenfrequenz der Spiralfeder verringert, und es wird leicht, die Resonanz in der Spiralfeder hervorzurufen.
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Auch wenn der am weitesten außen liegende Umfangsteil an der Kontaktposition in der radialen Richtung nach innen gebracht wird, kann der Elementdraht darüber hinaus an einer Position in der radialen Richtung nach außen vorgespannt werden, die sich von der Kontaktposition unterscheidet, und er wird leicht zu stark belastet.
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Zudem wird in der radialen Richtung auf den am weitesten innen liegenden Umfangsteil, der durch den inneren Rotor gelagert ist, eine unnötige Kraft ausgeübt, wenn der am weitesten außen liegende Teil in der radialen Richtung nach innen gebracht wird. Zu dieser Zeit wird ein zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor erzeugter Kontaktwiderstand erhöht, und das Antwortverhalten der Ventilzeitsteuerung kann sich verschlechtern.
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Außerdem offenbart die Stand der Technik gemäß § 3 Abs. 2 PatG repräsentierende Druckschrift
DE 10 2012 214 033 A1 eine Ventilzeitsteuerung, die eine Spiralfeder aufweist, die einen Flügelrotor in einer Frühverstellrichtung vorspannt. Ein inneres Ende und ein äußeres Ende der Feder sind jeweils mit einer Eingriffsnut und einem Eingriffsstift in einer solchen Weise in Eingriff, dass eine Mitte eines innersten imaginären Kreises, der durch eine Mittellinie des Drahts geht, von einer Mitte eines äußersten imaginären Kreises getrennt ist, der sowohl durch die Mittellinie des Drahts als auch durch einen Eingriffspunkt zwischen dem inneren Ende und der Eingriffsnut geht. Der äußerste imaginäre Kreis ist gegenüber dem innersten imaginären Kreis um einen bestimmten Betrag exzentrisch.
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Schließlich zeigt die Druckschrift
DE 10 2008 056 796 A1 einen Rotationskolbenversteller für eine Brennkraftmaschine, welcher umfasst: einen mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbaren Außenrotor; einen mit einer Nockenwelle drehfest verbindbaren Innenrotor, wobei Außen- und Innenrotor drehverstellbar um eine gemeinsame Drehachse gelagert sind und eine Drehwinkelstellung des Innenrotors zum Außenrotor mittels eines zumindest ein gegeneinander wirkendes Druckkammerpaar umfassenden hydraulischen Stellmechanismus verstellbar ist, sowie eine Drehfeder, die mit dem Außen- und Innenrotor so drehgekoppelt ist, dass der Innenrotor gegenüber dem Außenrotor in eine Verstellrichtung vorgespannt wird, wobei die Drehfeder mit einem hakenförmigen ersten Endabschnitt an einem mit dem Innenrotor drehfest verbundenen, ersten Einhängelement eingehängt ist.
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Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung zu schaffen, die eine hohe Haltbarkeit und ein gutes Antwortverhalten aufweist.
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In Übereinstimmung mit einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung und Erfindung steuert eine fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung eine Ventilzeitsteuerung eines Ventils, das durch ein Drehmoment geöffnet/geschlossen wird, das von einer Kurbelwelle einer Maschine mit interner Verbrennung an eine Nockenwelle übertragen wird, unter Verwendung von Arbeitsfluid und umfasst einen äußeren Rotor, einen inneren Rotor und eine Spiralfeder. Der äußere Rotor ist synchron mit der Kurbelwelle drehbar. Der innere Rotor ist synchron mit der Nockenwelle drehbar und trennt einen Innenraum des äußeren Rotors in einer Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Arbeitskammern. Der innere Rotor dreht gleitfähig in der Umfangsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor unter Verwendung eines Flusses des Arbeitsfluids relativ zu den Arbeitskammern. Die Spiralfeder wird durch einen Elementdraht aufgebaut, der sich spiralförmig erstreckt. Der Elementdraht weist ein Teil am äußersten Umfang auf, das an einer ersten Position durch den äußersten Rotor gelagert ist, und ein Teil am innersten Umfang, das an einer zweiten Position durch den inneren Rotor gelagert ist. Die Umfangsrichtung weist eine Verformungsrichtung und eine Vorspannrichtung auf, die einander entgegengesetzt sind. Die Spiralfeder spannt den inneren Rotor in der Vorspannrichtung relativ zu dem äußeren Rotor vor, indem sie sich passend zu der Drehung des inneren Rotors in der Verformungsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor drehend verformt. Die Spiralfeder weist ein gebogenes Teil auf, in einer gebogenen Weise von der spiralförmigen Erstreckung des Elementdrahts in einer radialen Richtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position vorsteht, und das gebogene Teil der Spiralfeder steht innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs in der Umfangsrichtung linear in Kontakt mit einem Teil des Elementdrahts, das in der radialen Richtung benachbart zu dem gebogenen Teil ist.
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Demgemäß weist die fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung eine hohe Haltbarkeit und ein gutes Antwortverhalten auf.
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren deutlicher. In den Figuren zeigen:
- 1 eine Schnittansicht, die eine Ventilzeitsteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
- 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1;
- 3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III der 1;
- 4 eine Schnittansicht, die eine Ventilzeitsteuerung nach einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
- 5 eine Schnittansicht, die eine Ventilzeitsteuerung nach einer dritten Ausführungsform veranschaulicht; und
- 6 eine Schnittansicht, die eine Ventilzeitsteuerung nach einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. In den Ausführungsformen kann ein Teil, das einem Ding entspricht, das in einer vorausgehenden Ausführungsform beschrieben wurde, dieselben Bezugszeichen aufweisen, und eine redundante Erläuterung dieses Teils kann ausgelassen werden. Wenn nur ein Teil eines Aufbaus in einer Ausführungsform beschrieben wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform für die anderen Teile des Aufbaus verwendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn es nicht ausführlich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, solange die Kombination nicht in sich widersprüchlich wäre.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Ventilzeitsteuervorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform wird auf eine Maschine mit interner Verbrennung für ein Fahrzeug angewendet. Die Steuerung 1 ist in einem Übertragungssystem angeordnet, in dem ein Drehmoment der Maschine von einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle an eine Nockenwelle 2 übertragen wird. Die Ventilzeitsteuerung 1 steuert eine Ventilzeitgebung eines Abgasventils, das von der Nockenwelle 2 angetrieben wird, wobei ein Arbeitsfluid wie Öl verwendet wird.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt weist die Ventilzeitsteuervorrichtung 1 einen äußeren Rotor 10 und einen inneren Rotor 20 auf und steuert die Ventilzeitsteuerung durch Ändern einer Drehphase des inneren Rotors 20 relativ zu dem äußeren Rotor 10. Der äußere Rotor 10 und der innere Rotor 20 weisen eine gemeinsame Umfangsrichtung, eine gemeinsame radiale Richtung und eine gemeinsame Achsrichtung auf. Darüber hinaus kann die Drehphase des inneren Rotors 20 relativ zu dem äußeren Rotor 10 als eine Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 bezeichnet werden.
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Der äußere Rotor 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit Kettenradzähnen 124, eine hintere Platte 13 und eine Frontplatte 14, die jeweils an Enden des Gehäuses 12 in der Achsrichtung befestigt sind. Der äußere Rotor 10 kann als ein Kettenradgehäuse bezeichnet werden.
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Das Gehäuse 12 weist eine Umfangswand 120, mehrere Gleitstücke 122, die in der Umfangsrichtung in gleichen Intervallen angeordnet sind, und die Kettenradzähne 124 auf. Jedes der Gleitstücke 122 steht radial von einer Innenfläche der Umfangswand 120 vor. Eine Unterbringungskammer 30 ist zwischen den benachbarten Gleitstücken 122 definiert, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Jeder der Kettenradzähne 124 steht in der radialen Richtung von der Wand 120 nach außen vor, und die Zähne 124 sind mit regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. Eine (nicht gezeigte) Zeitgeberkette ist zwischen den Kettenradzähnen 124 und Zähnen der Kurbelwelle so angeordnet, dass das Gehäuse 12 mit der Kurbelwelle verbunden ist. Wenn die Maschine dreht, wird das Brennkraftmaschinendrehmoment, das von der Kurbelwelle ausgegeben wird, über die Zeitgeberkette an das Gehäuse 12 übertragen, und der äußere Rotor 10 wird als Antwort auf die Drehung der Kurbelwelle in der 2 in einer Richtung im Uhrzeigersinn gedreht.
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Der innere Rotor 20 liegt koaxial zwischen den Platten 13 und 14 innerhalb des äußeren Rotors 10. Der innere Rotor 20 kann als ein Flügelrotor bezeichnet werden. Der innere Rotor 20 umfasst eine drehende Welle 200 und mehrere Flügel 202. Die zylindrische drehende Welle 200 ist in dem äußeren Rotor 10 untergebracht, und ein erstes Ende der Welle 200 berührt die Frontplatte 14 gleitfähig. Ein zweites Ende der drehenden Welle 200 steht von dem äußeren Rotor 10 durch ein Mittel-(Haupt-)loch 132 der hinteren Platte 13 nach außen vor, wodurch es einen Vorsprung 204 definiert, der koaxial mit der Nockenwelle 2 festgezogen wird. Der innere Rotor 20 ist auf beide Seiten in der Umfangsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor 10 drehbar, wobei der innere Rotor 20 in der 2 im Uhrzeigersinn zusammen mit der Nockenwelle 2 gedreht wird.
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Jeder der Flügel 202 steht radial von der Welle 200 in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung nach außen vor und ist in der zugehörigen Kammer 30 untergebracht. Beide Enden des Flügels 202 in der Achsrichtung sind gleitfähig jeweils mit den Platten 13 und 14 in Kontakt. Ein vorsprungsseitiges Ende des Flügels 202 in der radialen Richtung ist gleitfähig mit dem Innenumfangsteil des Gehäuses 12 in Kontakt.
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Jeder Flügel 202 unterteilt die Unterbringungskammer 30 in der Umfangsrichtung, wodurch er eine Frühverstellkammer 32 und eine Verzögerungskammer 33 definiert. Arbeitsfluid fließt jeweils durch einen Frühverstelldurchlass 34 und einen Verzögerungsdurchlass 35 in die und aus der Frühverstellkammer 32 bzw. Verzögerungskammer 33.
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Wenn Arbeitsfluid durch den Frühverstelldurchlass 34, der durch die drehende Welle 200 durchgeht, in die Frühverstellkammer 32 eingeführt wird, wird ein Drehmoment erzeugt, um den inneren Rotor 20 in einer Frühverstellrichtung Da relativ zu dem äußeren Rotor 10 zu drehen. Wenn andererseits Arbeitsfluid über den Verzögerungsdurchlass 35, der durch die drehende Welle 200 durchgeht, in die Verzögerungskammer 33 eingeführt wird, wird ein Rotationsmoment erzeugt, um den inneren Rotor 20 in einer Verzögerungsrichtung Dr relativ zu dem äußeren Rotor 10 zu drehen.
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Einer der Flügel 202 (der als ein vorab festgelegter Flügel 202a bezeichnet wird) umfasst eine Verriegelungskomponente 22 und eine Verriegelungsfeder 24. Wie in 1 gezeigt weist die Verriegelungskomponente 22 eine säulenförmige Stiftform auf und wird durch die Verriegelungsfeder 24 vorgespannt. Die Verriegelungskomponente 22 ist in ein zylindrisches Verriegelungsloch 140 montiert, das in der hinteren Platte 13 so definiert ist, dass der innere Rotor 20 verriegelt ist. Damit wird es für den inneren Rotor 20 unmöglich, sich relativ zu dem äußeren Rotor 10 zu drehen. Wenn der innere Rotor 20 verriegelt ist, wird die Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 in die am weitesten in Richtung früh verstellte Phase der 2 als eine Verriegelungsphase eingestellt, die zur Zeit des Anhaltens der Maschine optimal ist.
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Andererseits wird die Verriegelungskomponente 22 aus dem Verriegelungsloch 140 getrennt, indem der Druck von Arbeitsfluid in mindestens einer der Kammern 31 und 33 aufgenommen wird, die einander über den Flügel 202a in der Umfangsrichtung gegenüberliegen, wodurch die Verriegelung des inneren Rotors 20 aufgehoben wird.
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Während der innere Rotor 20 entriegelt ist, dreht der innere Rotor 20 relativ zu dem äußeren Rotor 10 in der Frühverstellrichtung Da, wenn Arbeitsfluid in jede Frühverstellkammer 32 eingeführt und aus jeder Verzögerungskammer 33 abgegeben wird. Als ein Ergebnis wird die Drehphase zwischen den Rotoren 10, 20 in die Frühverstellrichtung gestellt und entsprechend die Ventilzeitsteuerung in Richtung früh verstellt.
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Während der innere Rotor 20 entriegelt ist, dreht der innere Rotor 20 relativ zu dem äußeren Rotor 10 in der Verzögerungsrichtung Dr, wenn Arbeitsfluid in jede Verzögerungskammer 33 eingeführt und aus jeder Frühverstellkammer 32 abgegeben wird. Als ein Ergebnis wird die Drehphase zwischen den Rotoren 10, 20 in die Verzögerungsrichtung gestellt und entsprechend die Ventilzeitsteuerung verzögert.
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Die Ventilzeitsteuerung 1 umfasst wie in den 1 und 3 gezeigt weiterhin eine Vorspanneinheit 5, die einen äußeren Anschlag 18 und eine Spiralfeder 50 aufweist, um den inneren Rotor 20 hin zur Verriegelungsphase vorzuspannen. Der äußere Rotor 10, der aus Metall hergestellt ist, weist den äußeren Anschlag 18 auf, der von der hinteren Platte 13 weg von dem Gehäuse 12 in der Achsrichtung vorsteht. Der äußere Anschlag 18 ist um einen vorab festgelegten Abstand in der radialen Richtung exzentrisch von einem gemeinsamen Drehzentrum Cr der Rotoren 10 und 20 angeordnet und weist eine säulenförmige Stiftform auf.
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Die Spiralfeder 50 ist um den Vorsprung 204 der Welle 200 des aus Metall bestehenden inneren Rotors 20 angeordnet. Die Spiralfeder 50 kann eine Torsionsfeder sein, die durch Wickeln eines Metalleinsatzdrahts oder Metallelementdrahts 52 definiert ist, der im Wesentlichen in einer Ebene spiralförmig aufgewickelt ist. Die Spiralfeder 50 ist in einer Weise angeordnet, dass eine Mitte Cs der Spiralfeder 50 auf dem Drehzentrum Cr der Rotoren 10 und 20 liegt. Die Spiralfeder 50 berührt eine äußere Endfläche 130 der hinteren Platte 13 gegenüber dem Gehäuse 12 in der Achsrichtung.
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Das am weitesten innen liegende Umfangsteil 520 der Spiralfeder 50 umgibt den Vorsprung 204 von der Außenseite in der radialen Richtung. Ein Spitzenende 520a des am weitesten innen liegenden Umfangsteils 520 ist gebogen, um eine L-Form nach innen in der radialen Richtung aufzuweisen, und wird am inneren Rotor 20 gelagert, indem es in ein Montageloch 204a montiert wird, das in dem Vorsprung 204 definiert ist. Das Spitzenende 520a kann zu einer ersten Position passen bzw. an der ersten Position liegen.
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Das Teil 522 am äußersten Umfang der Spiralfeder 50 ist auf einer Innenseite einer Außenkante 130a der äußeren Endfläche 130 der hinteren Platte 13 in der radialen Richtung angeordnet. Daher wird die gesamte Spiralfeder 50 in der radialen Richtung auf der Innenseite der Außenkante 130a aufgenommen. Ein Spitzenende 522a des Teils 522 am äußersten Umfang ist in der radialen Richtung nach außen gebogen, um eine U-Form aufzuweisen, und der äußere Anschlag 18 ist an der Innenseite des U-förmigen Spitzenendes 522a montiert. Dadurch wird das Spitzenende 522a am äußeren Rotor 10 gelagert. Das Spitzenende 522a kann zu einer zweiten Position passen bzw. an der zweiten Position liegen.
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Wie in 3 gezeigt weist die Spiralfeder 50 ein gebogenes Teil 524 auf, indem der Elementdraht gebogen ist, um in der radialen Richtung nach außen vorzustehen. Das gebogene Teil 524 ist zwischen dem Spitzenende 522a, das am äußeren Rotor 10 gelagert ist, und dem Spitzenende 520a angeordnet, das am inneren Rotor 20 gelagert ist. Das gebogene Teil 524 weist eine Bogenform auf, die sanft gekrümmt ist, um in der radialen Richtung nach außen vorzustehen. Das gebogene Teil 524 der Ausführungsform ist so gebildet, dass es mit dem Teil 522 am äußersten Umfang innerhalb eines vorab festgelegten Winkelbereichs in der Umfangsrichtung linear in Kontakt steht, wenn das gebogene Teil 524 und das Teil 522 am äußersten Umfang benachbart zueinander in der radialen Richtung angeordnet sind.
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Über den gesamten beweglichen Bereich für die Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 ist das Teil 520 am innersten Umfang am inneren Rotor 20 gelagert und das Teil 522 am äußersten Umfang am äußeren Rotor 10 gelagert. Daher erzeugt die Spiralfeder 50, bei der das gebogene Teil 524 und das Teil 522 einander am äußersten Umfang in der radialen Richtung linear berühren, eine rückstellende Kraft, indem sie sich entsprechend der Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 drehverformt.
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Als ein Ergebnis nimmt der innere Rotor 20 die Rückstellkraft auf, die in der Spiralfeder 50 als eine Vorspannkraft erzeugt wird, die in der Frühverstellrichtung Da vorspannt. Das bedeutet, wenn die Spiralfeder 50 die Drehverformung passend zu der Drehung des inneren Rotors 20 relativ zu dem äußeren Rotor 10 in der Verzögerungsrichtung Dr (Verformungsrichtung) aufweist, wird der innere Rotor 20 in der Frühverstellrichtung Da (Vorspannrichtung) vorgespannt.
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Nach der ersten Ausführungsform wird das Teil 522 am äußersten Umfang des Elementdrahts 52 durch den äußeren Rotor 10 gelagert, und das Teil 520 am innersten Umfang des Elementdrahts 52 wird durch den inneren Rotor 20 gelagert. Das gebogene Teil 524, das gebogen ist, um in der radialen Richtung zwischen dem Spitzenende 522a und dem Spitzenende 520a nach außen vorzustehen, steht linear mit dem Teil 522 am äußersten Umfang in Kontakt, das benachbart zu dem gebogenen Teil 524 in der radialen Richtung angeordnet ist.
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Daher wird die Länge des Elementdrahts 52, der die Schwingung der Maschine aufnimmt, zwischen dem Spitzenende 522a, 520a und der Kontaktposition kurz, an der das gebogene Teil 524 und das Teil 522 am äußersten Umfang einander linear berühren. Dadurch wird eine erste Eigenfrequenz der Schwingung der Spiralfeder 50 erhöht. Demgemäß ist es möglich, eine Resonanz der Spiralfeder 50 einzuschränken, weil die Spiralfeder 50 vorab eine erste Eigenfrequenz für Schwingungen erhält, die größer als ein für die Maschine abgeschätzter Maximalwert ist, selbst wenn die Schwingungsfrequenz der Maschine durch eine Erhöhung der Drehzahl der Maschine erhöht wird.
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Nach der Ausführungsform wird es aufgrund des gebogenen Teils 524 unnötig, das Teil 522 am äußersten Umfang in der radialen Richtung nach innen zu führen. Demgemäß wird das Aufbringen einer exzessiven Belastung auf den Elementdraht 52 eingeschränkt, und es wird verhindert, dass sich ein Kontaktwiderstand zwischen den Rotoren 10 und 20 erhöht, indem eine unnötige Kraft eliminiert wird, die in der radialen Richtung auf das Teil 520 am innersten Umfang wirkt.
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Die Haltbarkeit der Spiralfeder 50 wird durch Einschränken der Resonanz und der exzessiven Belastung verbessert. Zudem kann ein Drehmomentverlust durch Verringern des Widerstands zwischen den Rotoren 10 und 20 verringert werden. Somit kann das Antwortverhalten der Ventilzeitsteuerung verbessert werden.
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Wie in 3 gezeigt weist das gebogene Teil 524 ein erstes Ende 524a und ein zweites Ende 524b auf, und eine sanft gekrümmte Bogenform wird zwischen dem ersten Ende 524a und dem zweiten Ende 524b definiert. Daher kann eine Schwankung der Krümmung der beiden Enden 524a und 524b des gebogenen Teils 524 verringert werden. Somit wird das Ausüben einer exzessiven Belastung auf die beiden Enden 524a und 524b des gebogenen Teils 524 eingeschränkt, wenn die Spiralfeder 50 drehverformt wird. Entsprechend kann die Haltbarkeit der Spiralfeder 50 stark erhöht werden.
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Darüber hinaus ist die Spiralfeder 50 der Vorspanneinheit 5 in der radialen Richtung nicht an der Außenkante 130a der Außenendfläche 130 des Außenrotors 10, sondern an der Innenseite angeordnet. Weil der Elementdraht 52 durch den linearen Kontaktaufbau zwischen dem gebogenen Teil 524 und dem am weitesten außen liegenden Umfangsteil 522 daran gehindert wird, sich in der radialen Richtung nach außen vorzuspannen, wird ein Herausstehen der Spiralfeder 50 in der radialen Richtung von der äußeren Kante 130a nach außen eingeschränkt. Daher wird es auch möglich, die Grö-ße der Ventilzeitsteuerung 1 zu verringern, während die hohe Festigkeit und das gute Antwortverhalten erreicht werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine zweite Ausführungsform, die ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform ist, wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Eine Spiralfeder 2050 einer Vorspanneinheit 2005 weist ein gebogenes Teil 2524 auf, das durch Biegen des Elementdrahts 52 so definiert ist, dass es in der radialen Richtung in einer Position zwischen dem Spitzenende 522a des Teils 522 am äußersten Umfang und dem Spitzenende 520a des Teils 520 am innersten Umfang nach innen vorsteht.
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Das gebogene Teil 2524 weist eine sanfte Bogenform auf und berührt das Teil 520 am innersten Umfang linear, das in der radialen Richtung benachbart zu dem gebogenen Teil 2524 angeordnet ist. Die Kontaktposition, an der sich das gebogene Teil 2524 und das Teil 520 am innersten Umfang linear berühren, ist in der Umfangsrichtung in einer vorab festgelegten Position angeordnet.
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Die Spiralfeder 2050 erzeugt eine Rückstellkraft, die den inneren Rotor passend zu der Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 in dem Zustand vorspannt, in welchem das gebogene Teil 2524 und das Teil 520 am innersten Umfang einander linear berühren. Somit kann man in der zweiten Ausführungsform ungefähr dieselben Vorteile wie in der ersten Ausführungsform erhalten.
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(Dritte Ausführungsform)
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Eine dritte Ausführungsform, die ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform ist, wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Eine Spiralfeder 3050 einer Vorspanneinheit 3005 hat mehrere (beispielsweise drei) gebogene Teile 3524, die durch Biegen des Elementdrahts 52 so definiert sind, dass er in der radialen Richtung an Positionen zwischen dem Spitzenende 522a des äußersten Umfangsteils 522 und dem Spitzenende 520a des Teil 520 am innersten Umfang vorsteht. Jedes der gebogenen Teile 3524 weist eine sanfte Bogenform auf und ist linear mit dem Teil 522 am äußersten Umfang in Kontakt, das benachbart zu dem gebogenen Teil 3524 in der radialen Richtung angeordnet ist. Die Kontaktposition, an der sich das gebogene Teil 3524 und das Teil 520 am innersten Umfang linear berühren, ist an einer vorab festgelegten Position in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Die Spiralfeder 3050 erzeugt eine Rückstellkraft, die den inneren Rotor 20 passend zu der Drehphase zwischen den Rotoren 10 und 20 in dem Zustand vorspannt, in dem die gebogenen Teile 3524 das Teil 522 am äußersten Umfang linear berühren.
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Daher kann die Länge des Elementdrahts 52, die eine Schwingung der Maschine aufnimmt, zwischen den linearen Berührpositionen, an denen sich das gebogene Teil 3524 und das Teil 522 am äußersten Umfang berühren, kurz werden. Zudem kann die Länge des Elementdrahts, die die Schwingung der Maschine aufnimmt, zwischen dem Spitzenende 522a, 520a und der linearen Kontaktposition, die unmittelbar benachbart zu dem Spitzenende 522a, 520a in der Umfangsrichtung angeordnet ist, kurz werden. Somit kann die primäre Eigenfrequenz der Schwingung der Spiralfeder 3050 sicher erhöht werden, um die Resonanz zu beschränken. Demgemäß kann die hohe Dauerfestigkeit erreicht werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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Eine vierte Ausführungsform, die ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform ist, wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Eine Vorspanneinheit 4005 umfasst zusätzlich zu einer Spiralfeder 4050 und dem äußeren Anschlag 18 weiterhin ein Lagerteil 4019. Das Lagerteil 4019 weist eine säulenartige Stiftform auf, die von der hinteren Platte 13 des äußeren Rotors 10 in der Achsrichtung weg von dem Gehäuse 12 vorsteht. Das Lagerteil 4019 ist von dem Drehzentrum Cr in der radialen Richtung mit einen vorab festgelegten Abstand beabstandet. Ein Abstand zwischen dem Drehzentrum Cr und dem Lagerteil 4019 in der radialen Richtung ist größer als ein Abstand zwischen dem Drehzentrum Cr und dem äußeren Anschlag 18. Das Lagerteil 4019 ist an einer dritten Position versetzt gegenüber dem äußeren Anschlag 18 in der Umfangsrichtung auf der Verzögerungsseite angeordnet.
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Das Teil 522 am äußersten Umfang der Spiralfeder 4050 der Vorspanneinheit 4005 weist ein Lagerteil 4526 auf, das durch Biegen des Elementdrahts 52 so definiert ist, dass es in der radialen Richtung in einer Position, die gegenüber dem Spitzenende 522a auf der Verzögerungsseite in der Umfangsrichtung verschoben ist, nach außen vorsteht. Das Lagerteil 4526 wird so gebogen, dass es eine dachfirstartige Form aufweist, die in der radialen Richtung nach außen vorsteht, und das Lagerteil 4019 ist auf der Innenseite des dachfirstartigen Lagerteils 4526 montiert. Somit wird das Lagerteil 4526 durch den äußeren Rotor 10 über das Lagerteil 4019 in der radialen Richtung von innen gelagert.
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Zudem ist die gesamte Spiralfeder 4050 in der radialen Richtung auf der Innenseite der äußeren Kante 130a untergebracht, weil das Lagerteil 4526 in der radialen Richtung auf der Innenseite anstelle an der äußeren Kante 130a der äußeren Endfläche 130 der hinteren Platte 13 angeordnet ist.
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Zudem ist das Lagerteil 4526 zwischen dem Spitzenende 522a und einem Teil des Teils 522 am äußersten Umfang angeordnet, das in der Umfangsrichtung das gebogene Teil 524 linear berührt.
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Nach der vierten Ausführungsform wird das Teil 522 am äußersten Umfang daran gehindert, sich in der radialen Richtung nach innen zu bewegen, wenn die Spiralfeder 4050 eine Drehverformung erfährt, weil das Lagerteil 4526 durch den äußeren Rotor 10 in der radialen Richtung von innen gelagert ist.
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Daher wird verhindert, dass der Elementdraht 52 durch eine in der radialen Richtung nach außen wirkende Belastung zu stark belastet wird. Zudem wird verhindert, dass das Teil 520 am innersten Umfang unnötig eine Kraft in der radialen Richtung aufnimmt, so dass ein Anstieg des Kontaktwiderstands zwischen den Rotoren 10 und 20 verhindert werden kann. Dadurch erzielt man hohe Dauerfestigkeit und gutes Antwortverhalten.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt sein und kann in anderen Weisen implementiert werden, ohne vom offenbarten Gegenstand abzuweichen.
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Das gebogene Teil 524, 2524, 3524 kann eine dachfirstartige Form ähnlich dem Lagerteil 3526 der vierten Ausführungsform aufweisen.
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Darüber hinaus kann in den ersten, dritten und vierten Ausführungsformen das gebogene Teil 524, 3524 statt des Teils 522 am äußersten Umfang den in der radialen Richtung innen angeordneten Elementdraht 52 linear berühren. In der zweiten Ausführungsform kann das gebogene Teil 2524 den auf der Außenseite in der radialen Richtung angeordneten Elementdraht 52 statt des Teils 520 am innersten Umfang linear berühren.
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Darüber hinaus kann in den dritten und vierten Ausführungsformen das gebogene Teil 524, 3524 ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform in der radialen Richtung nach innen vorstehen. Im Fall der dritten Ausführungsform können alle oder einige der gebogenen Teile 3524 in der radialen Richtung nach innen vorstehen.
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In der vierten Ausführungsform kann das Lagerteil 4526 an mehreren Positionen definiert sein, die gegenüber dem Spitzenende 522a in der Umfangsrichtung verschoben sind. Zusätzlich kann in der vierten Ausführungsform ein Teil des Teils 522 am äußersten Umfang, das nicht gebogen ist, durch das Lagerteil 4019 in der radialen Richtung von innen gelagert sein.
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Die Spiralfeder 50, 2050, 3050, 4050 kann so angeordnet sein, dass sie in der radialen Richtung von der Außenkante 130a der äußeren Endfläche 130 des Außenrotors 10 benachbart zu der Spiralfeder 50, 2050, 3050, 4050 in der Achsrichtung nach außen vorsteht.
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Darüber hinaus kann in den ersten bis vierten Ausführungsformen die Verriegelungsphase in eine Drehphase festgelegt sein, die zwischen der am weitesten in Richtung früh verstellten und der am weitesten verzögerten Phase liegt. In diesem Fall kann der Bereich der Drehphase, in welcher der innere Rotor 20 die Vorspannkraft der Spiralfeder 50, 2050, 3050, 4050 aufnimmt, in einen Bereich von der am weitesten in Richtung früh verstellten Phase oder der am weitesten verzögerten Phase bis zur Verriegelungsphase beschränkt sein.
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In den ersten bis vierten Ausführungsformen kann das Ventil, das durch die Nockenwelle 2 geöffnet/geschlossen wird, ein Einlassventil anstelle des Auslassventils sein. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen „Frühverstellung“ und „Verzögerung“ umgekehrt, und der innere Rotor 20 wird durch die Spiralfeder 50, 2050, 3050, 4050 in der Verzögerungsrichtung Dr vorgespannt.
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Solche Änderungen und Modifizierungen werden als in dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Gebiet der vorliegenden Offenbarung liegend verstanden.
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Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:
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Eine fluiddruckbetriebene Ventilzeitsteuervorrichtung umfasst einen äußeren Rotor 10, einen inneren Rotor 20 und eine Spiralfeder (Bezugszeichen 50, 2050, 3050, 4050), die durch einen Elementdraht 52 aufgebaut ist, der sich spiralförmig erstreckt. Die Spiralfeder spannt den inneren Rotor in einer Vorspannrichtung vor, wenn sich die Spiralfeder entsprechend einer gleitenden Drehung des inneren Rotors in einer Verformungsrichtung relativ zu dem äußeren Rotor drehverformt. Die Spiralfeder weist ein gebogenes Teil (Bezugszeichen 524, 2524, 3524) auf, das gebogen ist, um in einer radialen Richtung vorzustehen. Das gebogene Teil der Spiralfeder berührt linear ein Teil des Elementdrahts, der in der radialen Richtung benachbart zu dem gebogenen Teil angeordnet ist.
